Mikrovermehrung von Anthurium spp.

2.1. Gewebekultur von Anthurium

In vitropropagation Methoden haben mehrere Vorteile gegenüber der konventionellen Vermehrung wie flexible Anpassung der Faktoren, die Regeneration wie Explantat-Typ, Nährstoff-und Pflanzenwachstumsregulatoren Ebenen und Bedingungen der Umwelt, die Produktion von Klonen in der gewünschten Rate, kontinuierliche Produktion während der saisonalen Veränderungen mit Gewebekultur Methoden auch die Vermehrungsrate von Pflanzen.

Explantat-Typ

Der Erfolg der Gewebekultur ist im Zusammenhang mit der richtigen Wahl der Explantate. Spross- oder Triebspitzen und Knotenkulturen sind die am häufigsten verwendeten Kulturtypen in der Mikrovermehrung von Pflanzen. Explantate aus Sprossspitzen und Knotenstammsegmenten sind für eine verstärkte axilläre Verzweigung geeignet. Die Mikrovermehrung von Anthurien aus Achselknospen, Triebspitzen, Lamina-Explantaten, Knoten, Blattstielen und Mikrostecklingen wurde bereits erfolgreich eingesetzt. Unter diesen Pflanzenteilen sind die Blätter die am häufigsten verwendete Explantatquelle in der Vitrokultur von Anthurium.

Der Genotyp von Anthurium spielt eine wichtige Rolle in der Vitropropagation. Die Studien haben gezeigt, dass verschiedene Genotypen unterschiedlich auf die gleichen Kulturbedingungen reagieren. Aus diesem Grund ist es notwendig, für jede Anthurium-Sorte ein geeignetes Verfahren festzulegen, das an die kommerzielle Produktion angepasst werden kann.

Die Auswahl des Explantat-Typs zur Induktion der Kallogenese und Orgonogenese ist für die Pflanzen wichtig. Bei direkten und indirekten Orgonogenesestudien ist die Verwendung junger Blattexplantate wichtig für den Erfolg der Kultur. Martin et al. beobachteten eine höhere Anzahl von Sprossen in Explantaten aus braunen jungen Lamina als aus jungen grünen Lamina. Viégas et al. wiesen auch darauf hin, wie wichtig die Verwendung neuer brauner Blätter für die Kallusinduktion ist. Bejoy et al. berichteten, dass die aus blassgrünen Blättern entnommenen Explantate eine bessere Kallusentwicklung zeigten als blassbraune Blätter. Atak und Çelik verwendeten ebenfalls junge braune und grüne Blätter von Anthurium andreanum, um die Wirksamkeit der Kallusbildung zu bewerten. Sie erreichten eine Verkürzung der Kallusbildungszeit, indem sie braune Blattexplantate verwendeten, und induzierten den Prozentsatz der Kallusbildung um 50 % mehr als bei grünen Blättern.

Einrichten einer aseptischen Kultur

Der zweite wichtige Schritt in der Mikrovermehrung ist die Herstellung einer aseptischen Kultur von Pflanzenmaterial. Aseptische Kultursysteme sind wirksam, um bakterielle, pilzliche und insektenartige Verunreinigungen zu beseitigen. Die Sterilisationsprotokolle, die für verschiedene Anthurium-Pflanzgutquellen verwendet wurden, sind in Tabelle 1 aufgeführt. NaOCl ist das wichtigste Desinfektionsmittel, das bei der Schaffung aseptischer Kulturbedingungen für Anthurium verwendet wird. NaOCl wurde in Konzentrationen von 1%-5% verwendet. Die Inkubationszeiten der Explantate in Natriumhypochlorid waren aufgrund der Konzentrationen unterschiedlich. Es ist auch notwendig, zusätzliche Desinfektionslösungen zu verwenden, um die Pilz- und Bakterienkontaminationen zu beseitigen. Benomyl, Cetrimite, Gentamicin und Streptomycinsulfat werden zu diesem Zweck wirksam eingesetzt.

Kulturmedium

Kulturmedium beeinflusst die Vermehrungseffizienz bei der Anwendung von Pflanzengewebekultur. Organische Verbindungen, Vitamine und Pflanzenwachstumsregulatoren werden verwendet, um ein gesundes Wachstum zu stimulieren. Die Geschwindigkeit des Gewebewachstums und die morphogenetischen Reaktionen werden in hohem Maße von den Eigenschaften der enthaltenen Nährstoffe beeinflusst.

Es gibt verschiedene Basismedien wie Chu, Gamborg’s B5, Murashige und Skoog, Murashige und Tucker und Nitsch und Nitsch. Diese Medien werden erfolgreich für die Etablierung von Gewebekulturen verschiedener Pflanzenexplantate verwendet.

In Studien zur Pflanzengewebekultur wurden verschiedene Kombinationen der einzelnen Medien auf der Grundlage unterschiedlicher Konzentrationen von Makro- und Mikronährstoffen verwendet, um effiziente Protokolle zu entwickeln. Die schnellen und effizienten Gewebekulturprotokolle sind für die Mikrovermehrung von Anthurium ebenso wichtig wie für andere Pflanzen.

Der Erfolg der Pflanzengewebekultur hängt von der Zusammensetzung des verwendeten Mediums ab. Unterschiedliche Kombinationen von Makronährstoffen wie Stickstoff, Kalium, Kalzium, Phosphor, Magnesium und Schwefel und Mikronährstoffen wie Eisen, Nickel, Chlor, Mangan, Zink, Bor, Kupfer und Molybdän verändern die Beschaffenheit des Mediums.

Jede Pflanzenart hat ihre eigene Mediumzusammensetzung oder sie sollte für bessere Ergebnisse verbessert werden. Die Modifikationen können in Makro- und Mikronährstoffen, Zuckergehalt, Wachstumsregulatoren, Vitaminen und anderen Stickstoffzusätzen bestehen.

MS-Medien mit einigen Modifikationen wurden häufig in der Gewebekultur von Anthurium verwendet. Die Unterschiede, die durch die Verwendung verschiedener Konzentrationen von Pflanzenwachstumsregulatoren in Kombination mit organischen MS-Medien verursacht werden, dienen dazu, die gewünschten Gewebe zu erhalten.

Stickstoff ist ein essentieller Makronährstoff im Pflanzenleben. Er ist ein wichtiger Bestandteil von Proteinen und Nukleinsäuren. Nitrat ist die Hauptquelle für Stickstoff. NO3- wird nach der Aufnahme zu Ammonium reduziert. Pflanzen sind in der Lage, die reduzierte Form des Stickstoffs für ihren Stoffwechsel zu nutzen. Die Nitrataufnahme erfolgt effektiv bei einem sauren pH-Wert. Aber nach der Nitrataufnahme wird das Medium weniger sauer. Wenn Ammonium aufgenommen wird, wird das Medium saurer. Der pH-Wert des Pflanzenkulturmediums ist wichtig, da in einem gepufferten Medium das Vorhandensein beider Ionen die effiziente Stickstoffaufnahme beeinträchtigt. Die Form und die Menge des Stickstoffs in den Medien haben erhebliche Auswirkungen auf das Zellwachstum und die Zelldifferenzierung. Die Kontrolle des pH-Werts in den Medien ist nicht der einzige Grund für die Verwendung beider Ionen, denn übermäßige Ammoniumionen sind für die Pflanzen giftig. Medien mit einem hohen Gehalt an NH4+ hemmen auch die Chlorophyllsynthese.

Es ist bekannt, dass das Wurzelwachstum durch NO3- induziert und durch NH4+ reduziert wird. Die Morphogenese wird jedoch durch die Gesamtmenge an Stickstoff im Medium gesteuert, und sie benötigt sowohl NO3- als auch NH4+. Durch die Verwendung von optimalem NH4+: NO3- eine Schlüsselrolle bei der Morphogenese spielt, ist das Gleichgewicht zwischen NO3- und NH4+ für verschiedene Pflanzen und verschiedene Arten von Kulturen unterschiedlich. Dies bedeutet, dass dieses Verhältnis für jede Pflanzenart und für verschiedene Zwecke spezifisch angepasst werden sollte. Eine Änderung des Verhältnisses von NO3- zu NH4+ durch kleine Veränderungen wirkt sich auf die Differenzierung und das Wachstum aus.

MS-Medien werden häufig für die Gewebekultur von Anthurium verwendet, und das Verhältnis von NO3- zu NH4+ beträgt bei diesem Medium 66:34. Aus diesem Grund wird bei der Organogenese von Anthurium im Allgemeinen modifiziertes MS-Medium verwendet. Die Veränderungen der Ammoniumnitratkonzentration wurden von Forschern an Anthurium-Medien untersucht. Hamidah et al. verwendeten halbstarke MS-Makroelemente mit 2,5 mM Ammoniumnitrat für in vitro Stammkulturen. Puchooa verwendete eine reduzierte Ammoniumnitratkonzentration von 200 mg/L für die Kalluskultur und erhöhte die Menge auf 720 mg/L für die Regeneration. Dufour und Guérin verwendeten verschiedene Zusammensetzungen von NO3 und NH4, um die Entwicklungsergebnisse zu bewerten. Ihren Ergebnissen zufolge zeigte ein Verhältnis von 0,37 ein besseres Pflanzenwachstum und eine bessere Entwicklung. Atak und Çelik zogen es vor, halbstarke MS-Salze mit NH4NO3, das auf 250 mg/L gesenkt wurde, für die Sprossregeneration zu verwenden. Winarto et al. verbesserten ein Protokoll für die Kallusinduktion und die Pflanzenregeneration; NWT-3-Medien enthalten 750 mg/l NH4NO3.

Unter Kulturbedingungen können synthetische Chemikalien mit ähnlichen physiologischen Aktivitäten wie Pflanzenhormone das Pflanzenwachstum wie gewünscht anregen. Auxin und Cytokinine sind die wichtigsten Hormone, die das Wachstum und die Morphogenese in der Pflanzengewebekultur regulieren. Ihr kombinierter Einsatz fördert das Wachstum von Kalli, Zellsuspensionen, Wurzel- und Sprossentwicklung und hat die Fähigkeit, die Morphogenese zu regulieren. Neben den natürlichen Wirkstoffen gibt es auch synthetische Auxine und Cytokinine. Verschiedene Kombinationen und Konzentrationen von Pflanzenwachstumsregulatoren wie 2,4-Dichlorphenoxyessigsäure, Naphthalinessigsäure, Benzylaminopurin und Kinetin wurden verwendet, um die Kallusbildung aus verschiedenen Arten von Explantaten von Anthurium-Kultivaren anzuzeigen. In Vorstudien sind die Induktion und Regeneration von Kallus, gefolgt von Spross- und Wurzelregeneration, die wichtigsten Schritte der Gewebekultur ganzer Pflanzen. Als wichtige Handelspflanze ist es das Hauptziel der Anthurium-Gewebekultur, ein schnelles und effektiveres Gewebekulturprotokoll zu entwickeln, um die Zeit zu verkürzen.

Wie in Tabelle 2 angegeben, wird die Kombination von 2,4-D und BA in Kulturmedien zur Induktion der Kallusbildung aus Blattexplantaten bei verschiedenen Anthurium-Sorten häufig verwendet. Auch die Zugabe von BAP und 2-iP zum Kallusmedium wurde von verschiedenen Forschern untersucht. Die Konzentrationen von 2,4-D, die im Kallusmedium verwendet werden, reichen von 0,08 mg/l bis 1 mg/l 2,4-D. Die BA-Konzentrationen schwanken zwischen 0.1 mg/l und 1 mg/l.

Mikrovermehrte Pflanzen benötigen ein entwickeltes Wurzelsystem, um den äußeren Umweltbedingungen zu widerstehen. Die Bewurzelung der Sprossen findet in vitro statt. Daher ist die Bestimmung der geeigneten Auxinart und -menge in den Medien erforderlich, um die Bewurzelung zu fördern.

Aktivkohle wird dem Medium zur Förderung des Wurzelwachstums zugesetzt. Aktivkohle besteht aus Kohlenstoff und wird häufig in der Pflanzengewebekultur verwendet, um Gase und gelöste Feststoffe zu absorbieren. Sie ist kein Wachstumsregulator, hat aber die Fähigkeit, die Zusammensetzung des Mediums zu verändern.

Es gibt mehrere vorteilhafte Verwendungen von Aktivkohle in der Art der Kultur. Diese sind Adsorption von sezernierten Verbindungen aus kultivierten Geweben, Verringerung der phenolischen Oxidationen, pH-Änderungen des Mediums, um die Morphogenese zu optimieren, Verhinderung von unerwünschtem Kalluswachstum, Simulation von Bodenbedingungen aufgrund der Fähigkeit, die Wurzelbildung zu fördern, Fähigkeit, in der Produktion von sekundären Pflanzenprodukten unter Kulturbedingungen zu verwenden.

Der wichtigste Effekt der Verwendung von AC zum Medium ist die rigorose Abnahme der Konzentrationen von Pflanzenwachstumsregulatoren und anderen organischen Ergänzungen. AC zeigt ein größeres Adsorptionsvermögen für Phenole, die häufig von verwundeten Geweben produziert werden, sowie für Pflanzenhormone wie IAA, NAA, IBA, BA, Kinetin, Zeatin und andere Hormone. Die adsorptive Eigenschaft von AC ändert sich mit der Reinheit, dem pH-Wert und der Dichte. Die von Atak und Çelik vermehrten Anthurium-Sämlinge wurden in AC-haltigem Medium bewurzelt und in Abbildung 1 dargestellt.