Kultura biljnih ćelija, tkiva i organa, podrazumeva umnožavanje i gajenje ćelija, tkiva ili organa biljaka na čvrstom ili tečnom medijumu, u uslovima kontrolisane temperature, svetlosti, vlažnosti vazduha i gasova u atmosferi. Dodatno, kultura biljaka in vitro podrazumeva aseptično kultivaciju, odnosno ćelije, tkiva i organi se gaje u sterilnim uslovima i oslobođeni su, ne samo mikroorganizama, već i svih živih organizama izuzev biljaka.

Bazirana na principu totipotentnosti, tj. pluripotentnosti biljnih ćelija, in vitro kultura se može primeniti za gotovo svaku biljnu vrstu, pri čemu se aktivno koristi za masovnu proizvodnju biljnog materijala, za dobijanje uniformnih potomaka, očuvanje germplazme, proučavanje regulacije rastenja i razvića, sintezu značajnih metabolita i dr. Zahvaljujući mogućnosti proučavanja velikog broja uzoraka na malom prostoru i u kratkom vremenskom intervalu, kultura tkiva omogućava efikasna proučavanja biohemijskih procesa kod biljaka. Dodatno, različiti tipovi in vitro kulture biljnog tkiva omogućavaju ispitivanja anatomskih, morfoloških i fizioloških karakteristika biljnih ćelija, tkiva i organa, ali i proučavanja kompleksnog odgovora biljke na abiotičke i biotiče ekološke faktore.

In vitro kultura biljaka podrazumeva kako gajenje nediferenciranih biljnih struktura (kultura kalusa, kultura ćelijskih suspenzija, kultura mikrospora, kultura protoplasta), tako i biljnih struktura koje karakteriše organizovano rastenje (kultura klijanaca, kultura organa, kultura meristema…).

Kultura kalusa

Kultura kalusa je in vitro tehnika koja omogućava održavanje nediferenciranih biljnih ćelija duži vremenski period. Može se dobiti iz bilo kog organa procesom dediferencijacije. Uzorak biljnog tkiva se postavlja na medijum za indukciju kalusa, nakon čega se razvija nediferencirano kalusno tkivo.


^{Ilustracija uspostavljanja kulture kalusa u laboratorijskim uslovima}

Uspešnu kulturu kalusa karakteriše nekoliko razvojnih stadijuma – indukcija kalusa, deoba ćelija i diferencijacija ćelija. Ove faze u kulturi kalusa su praćene promenom u veličini ćelija i tkiva, ali i strukturi i metaboličkoj aktivnosti tkiva. U fazi indukcije kalusa dolazi do pripreme ćelija eksplanata za ćelijsku deobu, pa se metabolizam ćelija aktivira. Trajanje ove faze zavisi od fiziološkog stanja ćelija početnih eksplanata, ali i od uslova u kojima se kultura kalusa održava. Indukcija kalusa je praćena daljom deobom ćelija koja rezultira jedinstvenim obrascem rasta kalusnog tkiva. Iako nakon deobe ćelija kalusnog tkiva sledi diferencijacija, ne postoji jasna granica između druge i treće faze, obzirom da tokom deobe ćelija može doći do diferencijacije i obrnuto. Uspešnost uspostavljanja kulture kalusa uglavnom zavisi od pravilnog odabira tipa početnog eksplanta, koncentracije regulatora rastenja (biljnih hormona), kao i koncentracije nutrijenata u medijumu.

Kalusno tkivo može biti održavano u aktivnoj fazi rasta prenošenjem fragmenata kalusnog tkiva na sveži medijum. Ponavljanje ovakvog postupka propagacije moguće je obezbediti veću količinu biljnog materijala koja se dalje može koristiti i u naučne i u praktične svrhe. Prilikom pasažiranja materijala mora se obratiti pažnja na veličinu materijala (u cilju održavanja potencijala za dalji rast), kao i na smanjenje mogućnosti oštećenja tkiva. Tekstura i fiziološke karakteristike kalusnog tkiva mogu se značajno razlikovati, pa može doći do pojave tkiva koje je kompaktno i čvrsto, ili tkiva koje se lako dezintegriše i čija struktura se lako naruši. Trošno kalusno tkivo se dalje može koristi za uspostavljanje ćelijske suspenzije. Takođe, dodavanjem odgovarajućih regulatora rastenja u medijum, moguće je izazvati formiranje korenova i stabala iz nediferenciranog kalusnog tkiva, pri čemu se na kraju dobijaju kompletno formirane biljke. Promena od jedne forme kalusnog tkiva do druge najčešće se može izazvati promenama u koncentraciji i sastavu regulatora rastenja.


^{Ilustracija postupka dobijanja novih biljaka posredstvom kulture kalusa}

Najranije metaboličke promene u ćelijama kalusa u vezi su sa oštećenjima koja nastaju zasecanjem početnih eksplanata. Međutim, iako kalusno tkivo u kulturi može da zadrži karakteristike biljke ili biljnog organa sa kojeg je razvijeno, ćelije kalusnog tkiva može karakterisati i metabolizam drugačiji od onog koji karakteriše eksplant sa kojeg je kalus razvijen. Dalje postavljanje kalusnog tkiva u uslove koji dovode do intenzivnijih metaboličkih procesa u ćelijama i sintezu biološki aktivnih komponenti, pored proučavanja fizioloških procesa i razjašnjavanja puteva sinteze biljnih metabolita, danas nalazi veliku primenu u sintezi biološki aktivnih sekundarnih metabolita.

Organi in vitro regenerisanih biljaka mogu biti značajan izvor sekundarnih metabolita. Pojačana proizvodnja biljnih sekundarnih metabolita može se osigurati uspostavljanjem uniformne in vitro kulture biljnih kalusa koje su nezavisne od promena u spoljašnjem okruženju biljaka. Proizvodnja prirodnih fenolnih kiselina, esencijalnih ulja i antocijanina putem kulture kalusa dodatno pruža i jasnu prednost u pogledu prinosa i očuvanja biomase.

Kako kultura kalusa kalusnih ćelija podrazumeva masovnu proliferaciju nediferenciranih ćelija produkovanih od in vitro izolovanih ćelija, tkiva ili organa, gajenjem ovakvog tipa ćelija aseptično na odgovarajućem medijumu može se postići masovna produkcija metabolita od interesa. Dodatno, ćelije kalusnog tkiva tretirane različitim koncentracijama biljnih hormona (regulatora rastenja), ili pobuđivačima, mogu produkovati visoke sekundarne metabolite u koncentracijama i do nekoliko puta većim u poređenju sa biljkama gajenim standarnim metodama kultivacije, kao i u poređenju sa biljkama uzorkovanim sa njihovih prirodnih staništa.

^{In vitro kultura tkiva generisana iz listova Arabidopsis halleri (a) i Arabidopsis thaliana (b). Kada se proizvede trošni kalus, aseptički se prenosi u medijum za regeneraciju izdanaka (c), a zatim u medijum za regeneraciju korena (d). Potpuno regenerisane biljke se gaje u stakleniku (e). Dobijeni kalus se može koristiti za generisanje stabilnih kultura ćelijske suspenzije (f)}

Fotografija preuzeta sa: Researchgate

Literatura

Jakovljević Dragana. Bosiljak (Ocimum basilicum L.) u kulturi in vitro. 2020. Zadužbina Andrejević, Beograd

 
Autor: dr Dragana Jakovljević
Obradio: Dejan Milošević

• doc. dr Snežana Branković: 1) ŠTA PREDSTAVLJAJU BOTANIČKE BAŠTE; 2) BOTANIČKE BAŠTE SRBIJE; 3) BOTANIČKA BAŠTA U KRAGUJEVCU; 4) POSEBNI PRIJATELJI BOTANIČKE BAŠTE
• prof. dr Marijana Kosanić: 1) O GLJIVAMA; 2) NUTRITIVNA SVOJSTVA GLJIVA; 3) TROVANJE GLJIVAMA; 4) JESTIVE GLJIVE I NJIHOVE OTROVNE "DVOJNICE"
• Nenad Zlatić, asistent: 1) FORENZIČKA BOTANIKA; 2) UPOTREBA BILJAKA U FORENZICI; 3) PRIMENA BILJAKA U FORENZICI
• prof. dr Gorica Đelić: 1) LEKOVITO BILJE; 2) LEKOVITO BILJE II; 3) LEKOVITO BILJE III
• dr Filip Grbović: 1) INVAZIVNE BILJNE VRSTE I NJIHOVA STANIŠTA; 2) INVAZIVNE BILJNE VRSTE SRBIJE I UTICAJ NA STANIŠTA; 3) HEMIJSKE INTERAKCIJE IZMEĐU BILJAKA – ALELOPATIJA
• prof. dr Biljana Bojović: 1) HLOROFIL - ZELENO ZLATO; 2) BILJKE IZ EPRUVETE; 3) POKRETI BILJAKA
• dr Dragana Jakovljević: 1) BILJNE MATIČNE ĆELIJE; 2) I BILJKE NOSE OŽILJKE

UPOZNAJ PRIRODU DA BI JE VIŠE VOLEO

STRANICA KOJA SE ČUJE - ZORAN MODLI
PRVI PRVI NA SKALI FB STRANA, TVITER, INSTAGRAM 

PODRŽI PPNS!

• DONACIJE I SPONZORSTVA
• REKLAMNE USLUGE
• STATUT PPNS
• IMPRESUM
• O IMENU I SADRŽAJU