ZEL(e)NÉ LISTY

Rostlinné kultury in vitro IV

Organogeneze

Rozhodneme-li se množit určitý rostlinný materiál v podmínkách in vitro, neobejdeme se ve většině případů bez růstových regulátorů (RR) (viz. naše první povídání). Tyto látky regulují růst a vývoj rostlin, podílejí se tak na řízení rostlinné morfogeneze. Aplikací RR do kultivačního média během jeho přípravy tak vnášíme do média chemický signál, kterým usměrňujeme následný vývoj kultivovaného materiálu.    

Představme si, že chceme namnožit jedince rostlinného druhu, kteří se již nejsou schopni sami množit v přírodě přirozenou cestou. Budeme mít k dispozici pouze část stonku z této rostliny a na stonku nebudou založeny žádné pupeny. Bez RR takový materiál ve většině případů nenamnožíme. Využijeme účinků dvou RR - auxinů a cytokininů. Při jejich správném dávkování do kultivačního média můžeme odvodit mnoho nových jedinců. Již v roce 1957 vědci Skoog a Miller popsali tzv. auxin-cytokininový model, který je považován za obecně platný u rostlin. Při určitém poměru auxinů a cytokininů v kultivačním médiu se začnou na kultivovaném explantátu tvořit kořeny. To se děje ve chvíli, kdy byla situace rostlinou (resp. její kultivovanou částí) vyhodnocena jako převaha auxinu. Při jiném poměru auxinů a cytokininů se na explantátu formují stonky (vyhodnoceno jako „převaha“ cytokininu). Čili v obou případech se tvoří nové rostlinné orgány – stonky nebo kořeny. Tento proces je proto označován za organogenezi. Je formován stonek nebo kořen, tedy jeden pól rostliny (unipolární útvar), který je charakterizovatelný jistou organizovaností. Při jiném poměru auxinů a cytokininů v médiu (označme jej za „střední“) se buňky explantátu počnou neorganizovaně dělit a vytváří se neorganizované pletivo – kalus. Jak jsme si již řekli minule, kalus můžeme v podmínkách in vitro množit a často narůstá relativně rychle. Máme-li již kalus, můžeme navýšením koncentrace cytokininů v médiu (tj. přenesení materiálu do jiné nádobky s novým kultivačním médiem) na kalusu nabudit založení a vývoj prýtů. Nové prýty, až dorostou do určité velikosti, můžeme ořezat a nasadit na médium s „převahou“ auxinů, kde dojde k jejich zakořenění. Poté nás čeká „pouze“ převedení rostlin z podmínek in vitro do normálního prostředí (ex vitro).

Celý popsaný proces ale není tak jednoduchý, jak se zdá, protože každý materiál vyžaduje specifické poměry obou dodaných RR. Například materiál odebraný z různých částí téže rostliny, ač se bude jednat o tentýž orgán (např. části výhonů z báze kmene a vrcholových větví stromu), se může chovat v identických podmínkách in vitro výrazně odlišně. Uvědomme si jen například, že na téže rostlině mohou existovat části staré několik dní, ale také několik tisíc let. Jak již bylo uvedeno v našem úvodním povídání, v rostlině jsou přítomny fytohormony a my k  nim v podmínkách in vitro dodáme zvenčí RR. Podstatný není poměr jednotlivých RR v médiu, ale výsledný poměr účinných látek, tj. poměr fytohormonů + RR a jejich vytvořených gradientů uvnitř explantátu. Hladiny fytohormonů jsou v různých částech rostliny různé a během vývoje rostliny se tyto hladiny mění a mění se také v odpovědi na měnící se vnější podmínky. Odebereme-li část rostliny, porušíme tak její celistvost. Snahou rostliny je vyrovnat se se vzniklým poraněním a zároveň doplnit chybějící část tak, aby bylo dosaženo opět určitého vyrovnaného stavu. Vlastní poranění vyvolá právě jistou disbalanci v obsazích a poměrech fytohormonů v rostlině. Naopak z hlediska pronikání RR a tvorby jejich gradientů uvnitř explantátu má významný vliv také charakter vlastního styku explantátu s médiem, rozsah řezné plochy, velikost explantátu apod..

Vše je tedy závislé na mnoha faktorech, účinky některých vlivů se sčítají, jiné vzájemně potlačují, a proto je výsledkem veliká variabilita v odpovědi u jednotlivých explantátů. Snahou pěstitele by proto mělo být omezení proměnlivosti ovlivnitelných faktorů, a tím docílení alespoň vzdálené uniformity v dané odpovědi.  

Aby nebylo vše tak „jednoduché“, tak máme vždy k dispozici různé auxiny nebo různé cytokininy. Z tohoto důvodu se používá množné číslo, když o jednotlivých skupinách RR hovoříme. Jejich účinky se v rámci jednotlivých skupin mírně liší a některým rostlinám/explantátům konkrétní látky zkrátka sedí více a jiné méně.

Je tedy zřejmé, že pokud chceme efektivně množit jakýkoli materiál v podmínkách in vitro, tak si jej musíme nejprve „osahat“. Vyzkoušíme si koncentrační škálu RR a případně dalších složek média (např. poměr aplikované formy dusíku do média (NO^3- a NH4⁺)). Nezapomeneme také nahlédnout do literatury, zda se někdo již o něco podobného v historii nepokoušel a nebudeme-li v hledání u konkrétního druhu úspěšní, tak se alespoň odrazíme od zkušeností nabytých u blízce příbuzných druhů rostlin té naší.

Ondřej Skala