یک گیاه از اندام های مختلفی تشکیل شده است و هر اندام متشکل از بافت های مختلف می باشد. هر بافت نیز به نوبه خود از سلول های انفرادی متفاوتی تشکیل یافته است. کشت بافت گیاهی عبارتست از کشت این ویترو گیاهان، بذرها و اجزای گیاهی شامل بافت، اندام، جنین، تک سلول، پروتوپلاست در محیط های غذایی و تحت شرایط استریل.
روش های کشت بافت گیاهی به سطحی از پیشرفت رسیده اند که امکان باززایی هر گونه گیاهی در این ویترو، به چند طریق وجود دارد. بر خلاف سلول های جانوری، سلول های گیاهی حتی در مراحل پیشرفته بلوغ و تمایز، در صورتیکه سیستم غشایی و هسته آنها سالم و فعال باشد، توانایی تغییر به حالت مریستمی و نمو به گیاه کامل را دارا می باشند.
-
ریزنمونه (Explant)
در کشت بافت گیاهی، بیشتر اوقات یک ریزنمونه (یک قطعه جدا شده از بافت یا ارگان تمایز یافته) را برای شروع رشد در محیط کشت مصنوعی قرار می دهیم. سلول های غیرفعال، تمایزیافته و تقسیم نشده ریزنمونه، در حین رشد در محیط غذایی، برای وارد شدن به حالت مریستمی ابتدا متحمل تغییراتی می شوند.
-
تمایززدایی (Dedifferentiation)
پدیده بازگشت سلول های بالغ به مرحله مریستمی و شکل گیری بافت کالوس را تمایززدایی (Dedifferentiation) می نامند. از آنجا که ریزنمونه چند سلولی، متشکل از انواع مختلفی از سلول ها می باشد، بنابراین سلول های بافت کالوس نیز هتروژن (ناهمگن) خواهند بود.
-
تمایز مجدد (Redifferentiation)
توانایی سلول های بافت کالوس برای تمایز یافتن به یک گیاه کامل او یا یک اندام کامل گیاهی را تمایز مجدد می نامند. این دو پدیده، یعنی خارج شدن از حالت تمایز یا تمایز زدایی و تمایز مجدد از ظرفیت های ذاتی سلول های گیاهی هستند و تکامل آنها به گیاه کامل، به عنوان توتی پوتنسی سلولی (Cellular totipotency) توصیف می گردد. عموما قبل از اینکه سلول ها بتوانند وارد تمایز مجدد شده و گیاه کامل تولید نمایند، مرحله کالوس را بایستی بگذرانند. سلول هایی که دچار تمایززدایی شده اند، به ندرت می توانند بدون گذراندن مرحله کالوس، به طور مستقیم به گیاه کامل تبدیل شوند.
تمایز سلولی (Cytodifferentiation)
سلول های بافت کالوس، طبیعت پارانشیمی دارند. در طی تمایز مجدد به یک گیاه کامل، این سلول ها بایستی به انواع مختلفی از سلول ها تمایز یابند. این تمایز مجدد سلول ها به تمایز سلولی معروف است. در شرایط این ویترو و این ویوو، تاکید اصلی در تمایز سلولی به تمایز بافت های آوندی (چوب و آبکش)، به ویژه عناصر آوند چوب معطوف می باشد. در گیاه سالم، تمایز بافت ها به روش ثابتی که از خصوصیات اندام و گونه گیاه است، تداوم می یابد.
با این وجود، کشت های کالوس، از آنجا که فاقد عناصر آوندی هستند، برای مطالعه تأثیر انواع مواد شیمیایی و عوامل فیزیکی در تمایز بافت آوندی، سیستمی ارزشمند می باشند. اکسین ها و ساکارز تأثیر عمده ای ابر تمایز بافت های آوندی دارند و سیتوکینین ها و جیبرلین ها تمایز بافت آوند چوبی (Xylogensis) را سرعت می بخشند.
عوامل موثر بر تمایز سلولی
- عموما، اکسین در غلظت پایین (۰/۰۵ میلی گرم بر لیتر) تولید آوند چوبی را تحریک می نماید و ارتباط معکوسی بین غلظت اکسین و میزان تمایز بافت آوند چوبی وجود دارد. علاوه بر این مشاهده شده است که تأثیر اکسین بر تمایز بافت آوندی به نحو تنگاتنگی به حضور قندها بستگی دارد. در حضور غلظت کم اکسین، تغییر در غلظت ساکارز می تواند مقادیر نسبی تشکیل عناصر آوندی چوب و آبکش در بافت کالوس را تغییر دهد.
- در یکسری تحقیقات انجام شده بر روی پاس درختی، غلظت ایندول استیک اسید به مقدار ۰/۰۵ میلی گرم بر لیتر ثابت نگه داشته شد. در این غلظت، در حضور ۱٪ ساکارز، تولید بافت آوند چوبی مشاهده نشد. حضور ۲ درصد ساکارز، موجب تولید بافت چوب با وضعیت بهتر و عدم تولید بافت آبکش گردید.
- حضور ۳-۲/۵ درصد ساکارز، به تمایز هر دو نوع بافت چوب و آبکش منجر شد، و ۴٪ ساکارز، باعث شکل گیری بافت آبکش و عدم تشکیل بافت چوب شد. علاوه بر ساکارز، قندهای دیگری همچون گلوکز، فروکتوز، مالتوز و ترهالوز نیز برای تحریک نمو بافت آوندی مورد استفاده قرار گرفته اند. نقش سیتوکینین ها و جیبرلین ها نیز در تمایز بافت چوب گزارش شده است. همچنین فاکتورهای فیزیکی نظیر دما و درجه حرارت، تأثیر شناخته شده ای بر تمایز بافت آوندی دارند.
تمایز اندام
در طبیعت، خاصیت توتی پوتنسی سلول های سوماتیکی در گیاهان مختلف دیده شده است، بطوریکه قطعات برگ، ساقه و ریشه قادرند در اثر تمایز، ساقه و ریشه تولید کنند. مطالعات این ویترو نشان داده است که خاصیت توتی پوتنسی به چند گونه اندک، محدود نمی باشد و اغلب گونه های گیاهی اگر در شرایط مناسب قرار گیرند، تمایز نشان خواهند داد.
برای باززایی یک گیاه کامل از یک سلول یا بافت کالوس، تمایز سلولی کفایت نمی کند و تمایز بایستی به شکل گیری جوانه ساقه یا جنین منجر شود. این امر با اندام زایی (Organogensis) و یا جنین زایی سوماتیکی تحقق می یابد. در اندام زایی، یک ساختار تک قطبی که متصل به بافت آوندی اولیه در درون کالوس است تشکیل می شود، ولی در جنین زایی یک ساختار دو قطبی بدون هیچگونه اتصال آوندی با بافت کالوس مادری یا ریزنمونه شکل می گیرد.
انواع کشت
کشت بافت گیاهی شامل انواع روش های کشت گیاهان در شرایط استریل می باشد که هر یک از این روش ها بایستی در موارد خاص خود استفاده شود.
انواع مختلف کشت به قرار زیر است:
۱- کشت بذر (Seed culture):
- کشت بذر در این ویترو به منظور تولید گیاهچه یا گیاه کامل.
۲- کشت جنین (Embryo culture):
- کشت جنین جدا شده بالغ یا نابالغ.
٣- کشت اندام (Organ culture):
کشت اندام های جدا شده گیاهی که به انواع مختلفی از جمله، کشت مریستم و نوک ساقه، کشت ریشه و کشت دانه گرده، قابل تقسیم است.
۴- کشت کالوس (Callus culture):
کشت یک بافت تمایزیافته از ریزنمونه و اجازه دادن به آن برای تمایز زدایی در این ویترو و تشکیل بافت کالوس.
۵- کشت سلول (Cell culture):
کشت سلول های جدا شده و با توده های خیلی کوچک سلولی که در محیط مایع پراکنده میباشند.
۶- کشت پروتوپلاست (Protoplast culture):
کشت پروتوپلاست های گیاهی، یعنی سلول های فاقد دیواره.
منبع کتاب اصول بیوتکنولوژی گیاهی، انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد، چاپ ششم :
دیدگاهتان را بنویسید