Mikropropagace a buněčné kultury

Profilový obrázek
  • Znovuobjevený vědecký klenot pro pěstitele konopí.

Dlouhá desetiletí stálo konopí mimo mainstream vědeckého výzkumu. Z toho důvodu jsou dnes některé moderní pěstební postupy pro odborníky na konopí naprostou novinkou, ačkoliv je pěstitelé jiných rostlin dávno využívají. Takovým znovuobjeveným vědeckým klenotem je i obor mikropropagace rostlin v laboratorních podmínkách.

Pro ostřílené pěstitele lze mikropropagaci popsat jednoduše jako druh vegetativního množení (klonování) s tím rozdílem, že odebrané části rostliny jsou řádově menší, než je tomu při běžném řízkování. Potřebné technické vybavení je o něco složitější, protože při procesu musí být zachována maximální čistota. Odebrané rostlinné tkáně jsou pěstovány ve speciálním médiu, ale základní postupy se tolik neliší.

Jak se provádí mikropropagace? 

Při mikropropagaci mohou být jednotlivé řízky skutečně miniaturní. Rostlinu je totiž možné naklonovat pouze z několika málo buněk, a to díky meristému, dělivému pletivu, které obsahuje buňky se schopností diferenciace. Ty umožnují rostlinám růst a jsou zodpovědné za tvorbu nových orgánů. Největší koncentrace dělivých pletiv se nachází ve vrcholcích rostlin, ale vyskytují se v menším množství i v ostatních částech.

Explantáty (odborný název pro řízky) vhodné pro mikropropagaci pocházejí z části rostlin s vysokým výskytem dělivých pletiv. Vzorky se nejprve očistí a umístí do průhledné nádoby s agarem z mořských řas obohaceným o cukry, které slouží jako zdroj výživy. Nádoba, ve které řízky porostou, musí být před použitím důkladně sterilizována a po umístění vzorků ihned uzavřena, aby se zamezilo zanesení nežádoucích mikroorganismů. Ty by se v optimálních podmínkách šířily neuvěřitelnou rychlostí.

Dlouhodobé skladování genetické informace rostlin ve formě meristémových kultur odstraňuje problémy způsobené kumulací patogenů.

Takto připravené meristémové kultury lze využít k dalším účelům. V případě potřeby dlouhodobého skladování genů mateční rostliny lze růst explantátu zpomalit na minimum. Stačí mu dodávat méně světla, snížit teplotu a biologické procesy se v rostlině zpomalí. Klon je také možné nechat povyrůst, přesadit a vypěstovat z něj novou rostlinu.

Další možností je použití mateční kultury k získání dalších kopií rostliny. Množení za pomoci meristémových kultur používají například velkopěstitelé banánů či borůvek. Využívají toho, že s každou další generací exponenciálně roste množství získaných klonů a zaběhlá laboratoř může s pomocí mikropropagace produkovat v krátkém čase ohromné počty identických rostlin.

Mikropropagace vs. tradiční klonování 

Tradiční metody klonování, které používá v současnosti drtivá většina konopných „školek“, vyžadují značné množství prostoru a hodně práce s matečními rostlinami i samotnými řízky. Za použití mikropropagačních technik je možné produkovat klony rychleji, ve vysoké kvalitě a na řádově menším prostoru.

Zásadní nevýhodou práce s matečními rostlinami je postupná degradace kvality odebraných řízků. To je zpravidla způsobeno kumulací patogenů a nemocí. Postupem času začnou být klony z takových matečních rostlin nekvalitní a nevhodné k dalšímu pěstování.

Na světě existuje řada kultivarů, které mají nepostradatelnou hodnotu, a genetická informace mateční rostliny může být stavebním kamenem celého výrobního odvětví. V případě konopí může mít odrůda pro pěstitele nevyčíslitelnou medicinální nebo emocionální hodnotu. Dlouhodobé skladování genetické informace rostlin ve formě meristémových kultur odstraňuje problémy způsobené kumulací patogenů a může být skvělým způsobem uchování genů vzácných kultivarů pro budoucí generace pěstitelů.

Když na velikosti záleží

Stejně jako jsou těla zvířat obývaná zvenku i zevnitř myriádami mikroskopických organismů, mají i rostliny své spolubydlící. Některé neškodí nebo jsou dokonce prospěšné, jako například mykorhizní houby. Pod mikroskopem však objevíme i zárodky patogenů nebo škůdců. Ty mohou škodit přímo nebo přenášet nebezpečné viry a viroidy. Při pokročilých technikách mikropropagace je možné rostlinné tkáně dokonale sterilizovat, takže potomstvo mateční rostliny bude naprosto zdravé.

Samotný proces čištění vzorku začíná poměrně nevybíravě, prostým ponořením do roztoku chlorového bělidla, které se běžně používá k dezinfekci. Neporušené meristémy jsou totiž překvapivě odolné a tento proces odstraní veškeré mikroorganismy na povrchu vzorku.

V laboratorních podmínkách je možné naklíčit i semena desítky let stará a získat tak přístup k dávno zmizelým odrůdám.

Postrachem pěstitelů však nejsou jen mikroorganismy žijící na povrchu rostlin. Stejně jako lidi i rostliny ohrožují nebezpečné viry a jim příbuzné viroidy, kterých není snadné se zbavit.  Aby je odstranili, musí laboranti použít mikroskopy a rozebrat meristémy na ještě menší části, které podrobí dalšímu čištění.

V případě meristematických buněčných kultur jde o jednotlivé části dělivých pletiv o velikosti do 1 milimetru. Ty mohou být sterilizovány teplem nebo podrobeny chemoterapii, čímž se zneškodní i nevítané viry. Při práci s protoplazmatickými buněčnými kulturami jsou z meristémů izolovány jednotlivé buňky a odstraněny i jejich buněčné membrány. Tato velmi pokročilá technika je využívána především při genetickém inženýrství a ve výzkumu.

Viry a viroidy v rostlinách

Viry a viroidy v přírodě napadají živé buňky a využívají je k vlastní replikaci. Infekce některými z nich se na rostlině často neprojeví okamžitě a příznaky mohou zůstat dlouho skryté. Takové viry či viroidy označujeme jako latentní. Moderní sekvenční a diagnostické technologie prokázaly, že virové sekvence jsou v biosféře všudypřítomné, i když symptomy infekce nejsou zjevné. Na propuknutí symptomatických ohnisek mohou mít vliv faktory jako invaze nových hostitelských rostlin, klimatické změny nebo změny v produkci či distribuci.

Americké komerční pěstírny konopí se v posledních letech potýkají s viroidem pojmenovaným HpLVd (zkratka pro Hop Latent Viroid). V názvu HpLVd se sice skrývá slůvko latentní pro označení asymptomatických projevů infekce, ale dr. Jeremy Warren, ředitel oddělení vědy o rostlinách a ředitel laboratoře ve společnosti Dark Heart, byl prvním vědcem, který identifikoval HpLVd jako příčinu „duddingu“ u konopí. Dudding je hovorový název pro celou řadu příznaků, které zahrnují ztrátu vitality, zakrnění, snížení výnosu, snížení obsahu aktivních látek a změny v morfologii rostlin.

„HpLVd je pravděpodobně největší hrozbou pro legální konopný průmysl v USA,“ říká dr. Bryce Falk, emeritní profesor na katedře patologie rostlin Kalifornské univerzity v Davisu. Podle Falka je pro pěstitele velmi obtížné identifikovat tento viroid právě kvůli jeho latenci. Může se tak nepozorovaně šířit v pěstírně a významně snižovat komerční hodnotu úrody. „Aby konopí dosáhlo svého potenciálu jako komerční zemědělská plodina, potřebuje toto odvětví rozsáhlé kapacity pro testování a léčbu,“ dodává dr. Falk.

Budoucnost konopí?

Co brání mikropropagačním technikám, které jsou úspěšně používány v jiných komerčních odvětvích, aby ovládly i konopný trh? Většina odborníků se shoduje, že konkrétní postupy je v případě konopí potřeba ještě doladit. Hlavní překážkou pro vznik velkokapacitních laboratoří, které by byly schopny produkovat tisíce až statisíce rostlin, je poměrně veliká úmrtnost explantátů. Navíc jsou pěstitelé i milovníci konopí známí svou zálibou v pestrosti. Vytvoření celého klonovacího protokolu pro jeden kultivar stojí značné množství peněz a trvá dlouhou dobu. Pěstiteli by se mohlo klidně stát, že o jeho vypiplanou genetiku nebudou mít zákazníci po několika měsících zájem a vydané zdroje přijdou vniveč.

Přesto jsou mikropropagační techniky pěstitelům konopí velmi užitečné již dnes. Pomineme-li již zmiňované dlouhodobé skladování a čištění genetického materiálu, skýtají možnost doslova cestovat v čase. Klíčivost semen desítky let starých bývá téměř nulová, a to i při dokonalém uskladnění. Nicméně v laboratorních podmínkách je možné tato semena naklíčit a získat přístup k dávno zmizelým odrůdám. Budoucností konopí se může nést ve znamení návratu zašlé slávy starých genetik.

Nahoru
Je vám více než 18 let?
Tak pojďte dál!