Adventivwurzel
Methoden zur Bewurzelung von Mikrosprossen
Wenn Mikrosprossen während der Vermehrungsphase keine Wurzeln bilden, müssen sie speziell behandelt werden, um ein Adventivwurzelsystem zu initiieren und wachsen zu lassen. Mikrosprossen können in vitro bewurzelt und dann an die Umgebung akklimatisiert werden, oder sie können ex vitro bewurzelt werden, wodurch Bewurzelung und Akklimatisierung kombiniert werden.
Die Einfachheit und die Erfolgsrate der Bewurzelung bestimmen, welche Methode bei einer bestimmten Sorte angewandt wird. Die kostengünstigere Methode ist die Bewurzelung von Mikroschösslingen ex vitro. Die Ex-vitro-Bewurzelung erspart einen zusätzlichen In-vitro-Transfer in das Bewurzelungsmedium und beschleunigt die Akklimatisierung, wodurch die Mikrovermehrung effizienter wird. Die In-vitro-Bewurzelung wird angewandt, wenn es an Einrichtungen für die Ex-vitro-Bewurzelung und Akklimatisierung fehlt, wenn die Erfolgsquote bei der Ex-vitro-Bewurzelung gering ist und nach dem Ermessen des Laborleiters.
In-vitro-Bewurzelung. Die Inhaltsstoffe des Mediums und die Inkubationsbedingungen sind leicht zu ändern, wenn In-vitro-Bedingungen zur Förderung der Wurzelbildung und der frühen Entwicklung verwendet werden. Die Nährsalzformulierungen können gleich bleiben, geändert oder reduziert werden, oft auf die halbe Stärke der Makrosalze, und die relative Luftfeuchtigkeit wird durch die Verwendung von belüfteten Deckeln reduziert (Abbildung 5). Die Inkubationsbedingungen für die Licht- und Temperaturkultur können für die Bewurzelung geändert werden. Viele Mikrosprossen werden eine Zeit lang im Dunkeln bebrütet, um Wurzeln zu bilden, und dann zu beleuchteten Bedingungen gebracht.
Abbildung 5. Chirurgisches mikroporöses Klebeband sorgt für die Belüftung dieses Gefäßes mit den zu bewurzelnden Sprossen; dies trägt zur Verringerung der relativen Luftfeuchtigkeit bei und bereitet die neuen Pflanzen auf die Gewächshausumgebung vor.
Das Bewurzelungsnährmedium, auf das die frisch geschnittenen Mikrosprossen gelegt werden, enthält im Allgemeinen Auxin. Normalerweise werden dem Medium vor dem Autoklavieren mikromolare Konzentrationen von IBA und/oder NAA zugesetzt. Die Auxinkonzentration hängt von der jeweiligen Art und Sorte ab. Diese Informationen sind in der Regel online über eine wissenschaftliche Suchmaschine wie Google Scholar http://scholar.google.com/ verfügbar. In der Regel führt die Eingabe des Pflanzennamens, der Wörter „vitro“ und „root“ (oder Adventivwurzel) im Suchbegriff zu spezifischen Informationen. Wenn es für eine bestimmte Pflanze keine Literatur gibt, verwenden Sie nahe Verwandte bei der Suche, um festzustellen, wie sie reagiert haben.
Da man weiß, dass dieselben Auxinkonzentrationen, die die Bildung von Adventivwurzeln stimulieren, auch die Wurzelentwicklung hemmen können, verwenden einige einen Ansatz mit zwei Medien. Wenn Mikrosprossen von Cotinus coggygria 5 Tage lang auf einem Medium mit 10 µM IBA standen, bevor sie auf ein auxinfreies Medium übertragen wurden, bewurzelten 100 %, während nur 40 % bei kontinuierlicher Kultur auf einem Medium mit 10 µM IBA bewurzelten (Metivier et al., 2007). Padilla und Burgos (2010) kultivierten Oliven-Mikrosprossen 2 Wochen lang auf Medien mit bis zu 4 µM IBA, gefolgt von einem Transfer auf Basalmedium ohne Auxin, was je nach Sorte zu einer Bewurzelung von 65-93 % führte.
In einigen Fällen wurden IBA-Lösungen als Basal-Dip für eine Minute oder länger auf Mikrosprossen aufgetragen. Tsvetkov et al. (2007) erzielten die besten Ergebnisse bei der Bewurzelung von Sorbus domestica-Mikroschösslingen, wenn sie 80 Sekunden lang in eine 14,8 µM IBA-Lösung getaucht wurden, bevor sie auf das Basalmedium gelegt wurden.
Dunkelheit während oder vor der Bewurzelung kann den Erfolg der Bewurzelung und die Synchronität der Bewurzelung zwischen den Mikroschösslingen erhöhen. Die Etiolation, die Entwicklung von Trieben ohne Licht, erhöht die zelluläre Kompetenz für die Adventivbewurzelung (Murray et al., 1994). Wenn Walnuss-Mikrosprossen etioliert wurden, war die Bewurzelung besser und es bildeten sich schneller Wurzeln als bei grünen Sprossen (Leslie et al., 2010); allerdings waren die etiolierten Sprossen spröde und erforderten eine vorsichtigere Handhabung.
Die Kultivierung grüner Mikrosprossen auf Bewurzelungsmedium in Dunkelheit für einen relativ kurzen Zeitraum kann die Bewurzelung stark verbessern. Eine Dunkelperiode von 4-7 Tagen auf einem halbfesten Murashige- und Skoog-Medium, das 1 µM Phloroglucinol und 1,4 µM IBA enthielt, gefolgt von einer Inkubation unter Lichtbedingungen, führte zu einer besseren Bewurzelung von ‚Delicious‘-Apfel-Mikroschösslingen als bei einer Kultur nur im Licht oder in Dunkelheit über längere Zeiträume (Zimmerman, 1984). Bei der Kultivierung von ‚MM106‘-Apfelwurzelstöcken auf einem Medium mit 4 µM IBA in Dunkelheit für 0-10 Tage wurde durch histologische Untersuchungen festgestellt, dass die Wurzelinduktion während der ersten 3 Tage oder weniger in Dunkelheit stattfand und dass konische Wurzelprimordien am siebten Tag sichtbar waren (Naija et al., 2008). Der Zeitpunkt der Behandlung im Dunkeln ist kritisch und muss für jede Kultur oder jeden Genotyp bestimmt werden; dennoch kann sie den Bewurzelungserfolg erheblich steigern.
Einige Arten bewurzeln am besten, wenn die Spitzen der Mikrosprossen beleuchtet werden und der basale Teil im Medium im Dunkeln liegt, ähnlich wie Makrosprossen in einem Gewächshausmedium unter Nebel bewurzelt werden. Eine Verdunkelung des Mediums kann erreicht werden, indem die Außenseite der Kulturgefäße bis knapp über das Niveau des Mediums schwarz gestrichen wird und das Medium mit sterilem Polycarbonatgranulat oder einer anderen lichtundurchlässigen Substanz abgedeckt wird oder das Medium selbst durch Zugabe von Aktivkohle verdunkelt wird. Manchmal wird für die In-vitro-Bewurzelung ein Gewächshausmedium wie Vermiculit verwendet, das ebenfalls Licht ausschließt, nachdem es mit dem Nährmedium befeuchtet wurde.
Es wurde gezeigt, dass das Abdunkeln nur der Basen von Mikrosprossen die Bewurzelung von Mandel-, Pfirsich- und Olivenbäumen (Rugini, 1988) sowie von Äpfeln (Mencuccini und Rugini, 1993) im Vergleich zu Kontrollen, die entweder im Dunkeln oder unter Licht bebrütet wurden, erhöhte. In einer separaten Studie berichteten Mencuccini und Rugini (1993) jedoch, dass die basale Verdunkelung nur geringe Auswirkungen auf die Bewurzelung von Mandel-, Aprikosen-, Kastanien-, Jojoba- und Oliven-Mikroschösslingen hatte und bei Walnuss hemmend wirkte. Wenn der Bewurzelungserfolg geringer ist als erwünscht, kann eine Basalverdunkelung daher hilfreich sein.
Ex vitro Bewurzelung. Wenn die Bewurzelungsquoten ähnlich sind, kann die Ex-vitro-Bewurzelung effizienter und kostengünstiger sein als die In-vitro-Bewurzelung (Leva, 2011). Die Kosten für die In-vitro-Bewurzelung sind höher, weil die Zutaten, die Vorbereitungszeit, das Autoklavieren der Medien, die Arbeit für den Transfer und das Umsetzen der Kulturen sowie der Inkubationsraum benötigt werden. Der Transport ins Gewächshaus ist bei der In-vitro- und der Ex-vitro-Bewurzelung ähnlich, und die Umpflanzzeit kann ähnlich oder langsamer sein, wenn sich an den Mikrosprossen Wurzeln gebildet haben (Abbildungen 4 und 6). Die Bewurzelung ex vitro ist effizienter. Es wurde berichtet, dass die Wurzelqualität von Walnuss-Mikropflanzen besser ist, wenn sich die Wurzeln ex vitro unter Nebel bilden als in vitro in einem gelierten Medium (Leslie et al., 2010).
Abbildung 6. (a) und (b) In vitro bewurzelte mikrovermehrte Kirschpflänzchen, bereit zum Umpflanzen in ein Sphagnum-Torf-Gewächshausmedium, bevor sie zur Akklimatisierung unter hohe relative Luftfeuchtigkeit gestellt werden. (c) Die Kirschpflänzchen werden als erster Schritt der Gewächshausakklimatisierung gepflanzt. (d) Walnuss-Pflänzchen, die in eine Wohnung gepflanzt werden, bevor sie im Gewächshaus unter hohe relative Luftfeuchtigkeit gestellt werden.
Ex-vitro-Bewurzelung kann eine Verbesserung der In-vitro-Bewurzelung sein. Obwohl in vitro bewurzelte Mikrosprossen von Gardenia jasminoides in 10 Tagen bewurzelt wurden, verglichen mit 14 Tagen bei ex vitro bewurzelten Mikrosprossen, überlebten alle ex vitro bewurzelten Mikrosprossen die Akklimatisierung, verglichen mit 80 % Überleben bei in vitro bewurzelten Mikrosprossen (Hatzilazarou et al., 2006). Ein schlechteres Überleben von in vitro bewurzelten Mikroschösslingen im Vergleich zu ex vit bewurzelten Mikroschösslingen wurde auch für Walnuss berichtet (Leslie et al., 2010).
Es kann notwendig sein, Mikroschösslinge mit Auxin zu behandeln, bevor sie in Bewurzelungsmedium für ex vitro Bewurzelung gepflanzt werden. Pistazien-Mikroschösslinge, die mit 2 % IBA in Talk behandelt wurden, bewurzelten ex vitro zu 79 % im Vergleich zu 48 % bei den Kontrollen (Benmahioul et al., 2012).
Eine verbesserte ex vitro-Bewurzelung kann auch mit Auxin erzielt werden, das als Flüssigdip auf den basalen Teil der Mikroschösslinge aufgetragen wird. Ein 15-minütiger Impuls in 250 µM IBA bewirkte, dass 90 % der Mikrosprossen der Baumart Melia azedarach Wurzeln schlugen, während die Mikrosprossen der Kontrolle keine Wurzeln schlugen (Husain und Anis, 2009). Ein 2-stündiges Eintauchen in eine wässrige Lösung von 588 µM IBA bewirkte, dass 90 % der Mikroschösslinge von Malus zumi Wurzeln schlugen, verglichen mit 20 % bei den Kontrollen (Xu et al., 2008).
Vielleicht aufgrund einer Rückkehr zur Jugendlichkeit kann eine längere Vermehrung in vitro die Bewurzelung der Mikroschösslinge verstärken. Leva und Petruccelli (2012) testeten die Bewurzelung in bis zu sieben Subkulturen und stellten fest, dass die Bewurzelung nach der siebten Subkultur am besten war.
Ausschlaggebend für die Bewurzelung von Mikrosprossen sind die Einrichtungen, die Art, die Versandmethode, die Kundennachfrage und die Präferenzen des Managements. Arten, die sehr leicht bewurzeln oder während der Sprossvermehrungsphase Wurzeln schlagen, können schnell an die Ex-vitro-Umgebung gewöhnt werden. Den schwierigen Arten wird besondere Aufmerksamkeit gewidmet, was die Beleuchtung, die Auxinbehandlung, die Bewurzelung in vitro oder ex vitro und andere Faktoren betrifft. Die schwer zu bewurzelnden Klone verlangen von den Kunden höhere Preise, weil die Bewurzelung eine effiziente Produktion behindert. Die Bewurzelung kann verbessert werden, wenn sie als ein mehrstufiger Prozess des Kompetenzerwerbs, der Wurzelinitiation und des anschließenden Wurzelwachstums betrachtet wird. Alle diese Schritte müssen berücksichtigt und angegangen werden, insbesondere bei den schwieriger zu bewurzelnden Klonen.