Adventív gyökér
Módszerek a mikrohajtások gyökereztetésére
Ha a mikrohajtások nem képeznek gyökereket a szaporítási szakaszban, speciális kezelést kell kapniuk, hogy adventív gyökérrendszert indítsanak és növesszenek. A mikrohajtásokat gyökereztethetik in vitro, majd akklimatizálhatják a környezeti környezethez, vagy gyökereztethetik ex vitro, így kombinálva a gyökereztetést és az akklimatizálást.
A gyökereztetés könnyűsége és sikeressége határozza meg, hogy egy adott fajtánál melyik módszert alkalmazzák. A költséghatékonyabb módszer a mikrohajtások ex vitro gyökereztetése. Az ex vitro gyökereztetéssel megspórolható egy további in vitro átültetés a gyökereztető közegbe, és felgyorsul az akklimatizáció, ami hatékonyabbá teszi a mikroszaporítást. Az in vitro gyökereztetést akkor alkalmazzák, ha nincs ex vitro gyökereztetési és akklimatizációs lehetőség, ha az ex vitro gyökereztetés sikere alacsony, valamint a laboratórium vezetőjének belátása szerint.
In vitro gyökereztetés. A táptalaj összetevői és az inkubációs körülmények könnyen megváltoztathatók, ha in vitro körülmények között használják a gyökérkezdeményezés és a korai fejlődés elősegítésére. A tápanyag-só formulák változatlanok maradhatnak, megváltoztathatók vagy csökkenthetők, gyakran fél erősségű makrosókra, a relatív páratartalom pedig csökkenthető szellőzőfedelek használatával (5. ábra). A fény- és hőmérsékletkultúra inkubációs körülményei megváltoztathatók a gyökeresedéshez. Sok mikrohajtást a gyökérkezdeményezéshez egy ideig sötétben inkubálnak, majd átültetik megvilágított körülmények közé.
5. ábra. A sebészeti mikropórusos szalag biztosítja a gyökereztetésre kerülő hajtások ezen edényének szellőzését; ez segít csökkenteni a relatív páratartalmat és felkészíti az új növényeket az üvegházi környezetre.
A gyökereztető tápközeg, amelyre a frissen vágott mikrohajtásokat helyezik, általában auxint tartalmaz. Általában mikromoláris koncentrációjú IBA-t és/vagy NAA-t adnak a táptalajhoz az autoklávozás előtt. Az auxin koncentrációja a fajtól és a kultivártól függ. Ez az információ általában online elérhető egy tudományos keresőmotor, például a Google Scholar http://scholar.google.com/ segítségével. Általában a növény neve, a “vitro” és a “gyökér” (vagy járulékos gyökér) szavak a keresési karakterláncban konkrét információkat adnak. Ha egy adott növényre vonatkozóan hiányzik a szakirodalom, akkor a közeli rokonokat használjuk a keresésben, hogy megállapítsuk, hogyan reagáltak.
Mivel felismerték, hogy ugyanaz az auxin-koncentráció, amely serkenti a járulékos gyökérkezdeményezést, gátolhatja a gyökérfejlődést, egyesek két táptalajon történő megközelítést alkalmaznak. Amikor a Cotinus coggygria mikrohajtásait 10 µM IBA-t tartalmazó táptalajon tartották 5 napig, mielőtt auxinmentes táptalajra helyezték volna át, 100%-a gyökeresedett; míg a 10 µM IBA-t tartalmazó táptalajon történő folyamatos tenyésztés esetén csak 40%-a gyökeresedett (Metivier et al., 2007). Padilla és Burgos (2010) olajbogyó mikrohajtásokat termesztettek legfeljebb 4 µM IBA-t tartalmazó táptalajon 2 hétig, majd ezt követően auxin nélküli bazális táptalajra vitték át, ami a kultivártól függően 65-93%-os gyökeresedést eredményezett.
A mikrohajtásokhoz néhány esetben IBA-oldatot alkalmaztak bazális mártásként egy percig vagy tovább. Tsvetkov és munkatársai (2007) a Sorbus domestica mikrohajtások legjobb gyökeresedését akkor érték el, amikor 14,8 µM IBA-oldatba mártották őket 80 másodpercig, mielőtt bazális táptalajra helyezték őket.
A gyökeresedés alatti vagy előtti sötétség növelheti a gyökeresedés sikerességét és a mikrohajtások közötti gyökeresedés szinkronitását. Az etioláció, a hajtások fény nélküli fejlődése növeli a sejtek kompetenciáját az adventív gyökeresedéshez (Murray és mtsai., 1994). Amikor a dió mikrohajtásokat etiolálták, a gyökeresedés jobb volt, a gyökerek gyorsabban fejlődtek, mint a zöld hajtásokból (Leslie et al., 2010); azonban az etiolált hajtások törékenyek voltak és óvatosabb kezelést igényeltek.
A zöld mikrohajtások gyökereztetése gyökereztető táptalajon sötétben viszonylag rövid ideig jelentősen javíthatja a gyökeresedést. Az 1 µM floroglucinolt és 1,4 µM IBA-t tartalmazó félszilárdságú Murashige és Skoog táptalajon 4-7 napig tartó sötétben, majd világos körülmények között történő inkubálás a “Delicious” alma mikrocsíráinak jobb gyökeresedését eredményezte, mintha csak világosban vagy hosszabb ideig sötétben tenyésztették volna őket (Zimmerman, 1984). Amikor az ‘MM106’ alma alany mikrocsíráit 4 µM IBA-t tartalmazó táptalajon 0-10 napig sötétben termesztették, szövettani vizsgálat során megállapították, hogy a gyökérindukció az első 3 nap alatt vagy annál rövidebb ideig történt sötétben, és a 7. napra kúpos gyökérprimordiumok váltak láthatóvá (Naija és mtsai., 2008). A sötétben történő kezelés időzítése kritikus, és minden egyes növény vagy genotípus esetében meg kell határozni; mindazonáltal nagymértékben fokozhatja a gyökeresedés sikerét.
Egyes fajok akkor gyökeresednek a legjobban, ha a mikrohajtások tetejét megvilágítják, és a közegben lévő bazális rész sötétben van, hasonlóan ahhoz, ahogyan a makrohajtások üvegházi közegben, pára alatt gyökeresednek. A táptalaj sötétítése úgy érhető el, hogy a tenyésztőedények külsejét valamivel a táptalaj szintje fölé feketére festjük, és a táptalajt steril polikarbonát szemcsékkel vagy más fényt kizáró anyaggal fedjük le, vagy magát a táptalajt aktív szén hozzáadásával sötétítjük. Időnként a tápközeggel való nedvesítés után olyan üvegházi táptalajt, például vermikulitot használnak az in vitro gyökereztetéshez, amely szintén kizárja a fényt.
Kimutatták, hogy csak a mikrohajtások alapjának sötétítése növelte a mandula, az őszibarack és az olajbogyó (Rugini, 1988) és az alma (Mencuccini és Rugini, 1993) gyökerezését a sötétben vagy világítás alatt inkubált kontrollokhoz képest. Egy külön vizsgálatban azonban Mencuccini és Rugini (1993) arról számolt be, hogy az alapsötétítésnek kevés hatása volt a mandula, sárgabarack, gesztenye, jojoba és olajbogyó mikrohajtások gyökeresedésére, a dió esetében pedig gátló hatású volt. Ezért, ha a gyökeresedés sikere a kívánatosnál kisebb, az alapsötétítés hasznos lehet.
Ex vitro gyökeresedés. Ha a gyökeresedési százalékok hasonlóak, az ex vitro gyökereztetés hatékonyabb és költséghatékonyabb lehet, mint az in vitro gyökereztetés (Leva, 2011). Az in vitro gyökereztetésnél magasabbak a költségek az összetevők, az előkészítési idő, az autoklávozó táptalaj, a kultúrák átültetéséhez és mozgatásához szükséges munkaerő és az inkubációs hely miatt. Az üvegházba való szállítás hasonló az in vitro és az ex vitro gyökereztetés között, és az átültetés ideje hasonló vagy lassabb lehet, ha a mikrohajtásokon gyökerek vannak (4. és 6. ábra). A hatékonyságot az ex vitro gyökereztetés növeli. Arról számoltak be, hogy a dió mikropalánták gyökérminősége jobb, ha a gyökerek ex vitro, köd alatt képződnek, mint in vitro, zselés táptalajon (Leslie et al., 2010).
6. ábra. (a) és (b) In vitro gyökereztetett mikroszaporított cseresznye palánták, amelyek készen állnak az átültetésre sphagnum tőzeges üvegházi közegbe, mielőtt magas relatív páratartalom alá helyeznék őket akklimatizáció céljából. (c) Az üvegházi akklimatizáció első lépéseként kiültetett cseresznye palánták. (d) Dió palántákat ültetnek egy laposba, mielőtt magas relatív páratartalom alá helyezik őket egy üvegházban.
Az ex vitro gyökereztetés az in vitro gyökereztetés továbbfejlesztése lehet. Bár a Gardenia jasminoides in vitro mikrohajtásai 10 nap alatt gyökeresedtek, szemben az ex vitro mikrohajtások 14 napjával, az összes ex vitro gyökeresített mikrohajtás túlélte az akklimatizálást, szemben az in vitro gyökeresített mikrohajtások 80%-os túlélésével (Hatzilazarou et al., 2006). Az in vitro gyökereztetett mikrohajtások gyengébb túléléséről számoltak be a dió esetében is, mint az ex vitro gyökereztetett mikrohajtások esetében (Leslie et al., 2010).
Az ex vitro gyökereztetéshez szükséges lehet a mikrohajtásokat auxinnal kezelni a gyökereztető közegbe ültetés előtt. A 2%-os IBA-val, talkumban kezelt pisztácia mikrohajtások 79%-ban gyökeresedtek ex vitro, szemben a kontrollok 48%-os gyökeresedésével (Benmahioul és mtsai., 2012).
A mikrohajtások bazális részéhez folyékony dip formájában alkalmazott auxinnal is javítható az ex vitro gyökeresedés. A Melia azedarach fafaj mikrohajtásainak 90%-a gyökeresedett meg 15 percig tartó 250 µM IBA-impulzus hatására, míg a kontroll mikrohajtásokon nem történt gyökeresedés (Husain és Anis, 2009). Az 588 µM IBA vizes oldatba való 2 órás mártás a Malus zumi mikrohajtások 90%-ának gyökeresedését okozta, szemben a kontrollok 20%-os gyökeresedésével (Xu és mtsai., 2008).
Talán a fiatalkorba való visszatérés miatt az in vitro szaporítási idő növelése növelheti a mikrohajtások gyökeresedését. Leva és Petruccelli (2012) hét szubkultúrán keresztül vizsgálta a gyökeresedést, és azt találták, hogy a gyökeresedés a hetedik szubkultúra után volt a legjobb.
A létesítmények, a faj, a szállítási mód, a vevői igény és a vezetői preferenciák mind meghatározzák a mikrohajtások gyökeresedésének módját. A nagyon könnyen gyökeresedő vagy a hajtásburjánzási fázisban gyökeresedő fajok gyorsan akklimatizálhatók az ex vitro környezethez. A kihívást jelentő fajokra külön figyelmet kell fordítani a megvilágítás, az auxinkezelés, az in vitro vagy ex vitro gyökereztetés és egyéb tényezők tekintetében. A nehezen gyökeresedő klónok magasabb árat követelnek a vásárlóktól, mivel a gyökeresedés akadályozza a hatékony termelést. A gyökeresedés javítható, ha a gyökeresedést a kompetencia megszerzésének, a gyökérkezdeményezésnek és az azt követő gyökérnövekedésnek a többlépcsős folyamataként közelítjük meg. Mindezen lépéseket figyelembe kell venni és kezelni kell, különösen a nehezebben gyökeresedő klónok esetében.