Dārzs un Drava / 2023.gads (RUDENS)

Sabiedrībā diezgan bieži dzirdam: „Tas jau pavairots ar meristēmām!”, uz podiņiem reizēm redzam marķējumu „TC”, izskan arī apzīmējumi „mikropavairošana” un „in vitro” (jeb no latīņu valodas „stiklā”, norādot, ka augu audu kultūras parasti tiek audzētas stikla mēģenēs vai citos traukos).

Apzīmējums TC ir aizguvums no angļu valodas tissue culture, kas tulkojumā nozīmē audu kultūra. Tātad marķējums TC uz podiņa liecina, ka augs ir bijis mēģenē jeb pavairots audu kultūrā. Augu audu kultūras ir paņēmienu kopums, ko izmanto, lai uzturētu vai audzētu izolētas šūnas, to atsevišķas struktūras, auga daļas un orgānus sterilos apstākļos.

Augu kultūras plaši izmanto augu klonu, t.i., mātes augam identisku augu ieguvei (sadzīvē mātes auga klonus iegūst ar noliektņiem, spraudeņiem vai dalot ceru). Mātes augam identisku jaunu augu ieguvi, izmantojot augu audu kultūras, sauc par mikropavairošanu.

Augu audu kultūru pamatā ir totipotences koncepts.

Totipotence nozīmē, ka augu šūnas un audi spēj attīstīties par veseliem augiem.

Par augu audu kultūru tēvu uzskata austriešu zinātnieku Gotlību Haberlandu (1854‒1945), kurš pirmais kultivēja izolētas, pilnībā diferencētas augu šūnas, lai arī nespēja panākt to dalīšanos.

Augu audu kultūru metodes ir aktuālas un plaši lietotas arī mūsdienās. 2022. gadā uzsākta COST aktivitāte COPYTREE (CA21157). Tās galvenais mērķis ir apvienot cilvēkus, kas izmanto augu audu kultūras darbam ar kokaugiem. Galvenie izaicinājumi, ar kuriem šī grupa strādā:

• kā novērst rekalcitranci kokaugiem augu audu kultūrās (rekalcitrance – nevēlēšanās pakļauties noteikumiem, nepakļaušanās),

• kādi ir labākie paņēmieni, lai diagnosticētu, dezinficētu un uzglabātu tīrus mātes augus,

• kā varētu palielināt elites klonu ražošanu par pieņemamu cenu,

• kādi ir augu audu kultūru patiesie riski,

• kā informēt sabiedrību, lai tā novērtētu augu audu kultūru sniegtās iespējas un akceptētu to izmantošanu,

• kā pārliecināt mežsaimniekus un zemes īpašniekus investēt poliklonālo mežu stādīšanā (poliklonāls stādījums – dažādu mātes augu pēcteči, mežs ir ģenētiski daudzveidīgāks,nekā stādot monoklonālu mežu jeb viena mātes auga pēctečus).

Zinātnieki no COPYTREE ir ļāvuši ieskatīties savās laboratorijās un izmantotajās metodēs.

 Kastaņas dzinumu kultūra sterilos apstākļos (foto: Nieves Vidal). 

Korķozola somatiskie embriji in vitro apstākļos (foto: Nieves Vidal).

 Augu attīstība in vitro apstākļos var notikt tieši:

– no snaudošiem pumpuriem attīstās jauni dzinumi,

– netieši, kad vispirms izveidojas kalluss (nediferencētu šūnu masa, dabā kallusi redzami augu ievainojumu vietās). No kallusa var attīstīties dzinumi vai saknes vai arī veidoties bipolārs embrijs. Šos embrijus sauc par somatiskajiem embrijiem, lai atšķirtu no zigotiskajiem embrijiem, kas dabiskos apstākļos veidojas augu sēklās.

Priedes somatiskais embrijs (foto: Itziar Aurora Montalban).

 Augu audu kultūras arī izmanto, lai ilgstoši uzglabātu augu materiālu, piemēram, gēnu bankās. Gēnu bankās augu materiālu bieži uzglabā sēklu formā, bet ne visas sēklas var ilgstoši uzglabāt, tādēļ ir attīstīta augu audu kultūru metode krioprezervācija.

Lietojot krioprezervācijas metodi, augu materiāls tiek īpaši iekapsulēts, atūdeņots un ievietots šķidrajā slāpeklī (-196 °C).

Tik zemā temperatūrā pareizi sagatavots augu materiāls var glabāties ļoti ilgi. Lai augs pēc glabāšanās sāktu augt, to atkausē ūdens vannā un novieto uz agarizētas barotnes. 

A ugi in vitro apstākļos saņem papildu oglekli no barotnes, atrodoties paaugstināta mitruma apstākļos, mēģenē to atvārsnītes ir visu laiku atvērtas.

Lai augu sekmīgi izņemtu no mēģenes un audzētu siltumnīcā vai uz lauka ir nepieciešama aklimatizācija jeb pierašana. Aklimatizāciju parasti nodrošina paaugstināta mitruma apstākļos, pakāpeniski samazinot gaisa mitrumu. Tālāk auga attīstība visbiežāk ir tāda pati kā tam, kas pavairots ar tradicionālām metodēm (sēklā, spraudeņiem, dalot utt.)  

 Aklimatizēts un aktīvi augošs paulonijas stāds (foto: Maurizio Lambardi).

Raksts tapis sadarbībā ar COPYTREE (CA21157) dalībniekiem.