7 miesięcy temu

Skąd się biorą kwiaty w kwiaciarni?

Bukiet kwiatów.

Źródło obrazka: http://www.zakatekubasi.com/

Która kobieta nie kocha widoku pięknie skomponowanych, pachnących kwiatów? I jaka okazja, by ją nimi obdarować, jest lepsza od obchodzonego niedawno Dnia Kobiet? Pomimo tego, że wiosna już za pasem, to poza drobnymi przebiśniegami próżno jeszcze szukać  kwiatów na łące. Zatem niezależnie od tego, czy zależy nam na bogatym bukiecie, czy jednym skromnym, ale wyrażającym tak wiele emocji kwiatku, nie obejdzie się bez wcześniejszej wizyty w kwiaciarni.

Jednak mało kto, stojąc w kolejce po swój wypatrzony bukiecik, zastanawia się nad tym, skąd on się w ogóle wziął. Okazuje się, że za tak prozaiczną rzeczą mogą kryć się ciekawe, a niekiedy skomplikowane osiągnięcia współczesnej nauki.

Produkcja kwiatów na potrzeby komercyjne wiąże się z kilkoma istotnymi problemami. Pierwszy z nich wynika z wysokiego zapotrzebowania na rośliny, co wymaga opracowania techniki ich szybkiego rozmnażania. Po drugie, każdy okaz powinien być równie piękny —  mieć odpowiednie cechy jak kolor płatków oraz liści charakterystyczny dla danej odmiany. Jeszcze innym problemem jest pora roku, która szczególnie w zimowym sezonie nie sprzyja wegetacji.  Chłodny okres stanowi barierę nie tylko do rozwoju roślin na świeżym powietrzu, ale także dla owadów zapylających, bez których uzyskanie nasion drogą płciową byłoby trudne lub wręcz niemożliwe. Zresztą czekanie na rozwój owoców, z których następnie należałoby pobrać nasiona do wysiania nowej partii roślin, oznaczałoby duże straty. Jak więc najprościej otrzymać w krótkim czasie dużą ilość identycznych kwiatów?

Klonowanie roślin

Odpowiedź na to pytanie jest niezwykle prosta — sklonować! W rzeczywistości ludzie opanowali sztukę klonowania roślin wieki temu, nazywając ją fachowo rozmnażaniem wegetatywnym, czyli takim, w którym pomijane jest zapłodnienie (mówiąc ogólniej — zapylenie). Żeby uzyskać w ten sposób nowe rośliny, nie potrzeba czekać miesiącami (a w przypadku roślin drzewiastych — latami) na uzyskanie kwiatów, które następnie należałoby zapylić, aby otrzymać kilka nasion.  Rozmnażając roślinę wegetatywnie, wystarczy tylko pobrać jej odpowiedni żywy fragment, a następnie wsadzić go do gleby. Zapewne każdy domorosły hodowca roślin miał do czynienia z tzw. „sadzonkowaniem” albo wsadzaniem do ziemi fragmentów bulwy ziemniaka. Jest to możliwe, ponieważ w odróżnieniu od zwierząt praktycznie wszystkie komórki roślinne zachowują zdolność totipotencji, czyli mówiąc w skrócie — zdolność do odtworzenia całego organizmu.

Rysunek przedstawiający sadzonkowanie rośliny w trzech krokach. W pierwszym odcina się górny fragment jej pędu, a następnie wkłada na niewielką głębokość do gleby od strony powierzchni ciętej. W ostatnim kroku wycięty fragment rośliny, wypuszcza nowe korzenie.

Sadzonkowanie polega na odcięciu fragmentów rośliny wyjściowej np. pędów bocznych, a następnie włożeniu ich do gleby. Jeżeli zabieg się powiedzie (sadzonki utworzą korzenie) to otrzymamy genetyczne klony rośliny wyjściowej. Źródło obrazka: https://naradka.wordpress.com/

Ten sposób rozwiązuje największe problemy rozmnażania płciowego z perspektywy hodowcy: zarówno skraca się czas otrzymywania nowych rośli, omijane są problemy techniczne związane z przenoszeniem pyłku pomiędzy kwiatami, jak i uzyskane rośliny są identyczne pod względem genetycznym. Można więc śmiało założyć, że wszystkie będą tak samo piękne, żywotne czy w przypadku owoców — smaczne.

To rozwiązanie mimo wszystko nie jest idealne i na skalę przemysłową może być mało opłacalne. Jego największą wadą jest niewielka ilość szczepek, jakie można uzyskać z jednej rośliny. W dodatku nie każdy gatunek wykazuje na tyle dużą żywotność, aby dało się go swobodnie sadzonkować. Z pomocą przyszła więc innowacyjna idea rozwijająca stary schemat rozmnażania wegetatywnego.

Roślinne kultury in vitro

Na początku XX wieku powstała nowa gałąź nauki zajmująca się hodowlą tkanek roślinnych w sterylnych warunkach na specjalnych pożywkach (nie na glebie!). Zapoczątkowana została w 1902 roku  przez pionierskie, choć nieudane prace Gottlieba Haberlandta, a w latach 50. zagościła także nad Wisłą za sprawą Jerzego Czosnowskiego — polskiego profesora botaniki na  Uniwersytecie im. Adama Mickiewicza w Poznaniu. Tej młodej nauce zawdzięczamy dzisiaj tak bujny rozwój wszystkiego, co związane z hodowlą roślin, począwszy od genetycznie modyfikowanych organizmów roślinnych (GMO), a skończywszy po części na kwiatach w kwiaciarni. Początkowo wykorzystywana jedynie do celów naukowych w badaniach nad biologią roślin, z czasem stała się też ważną techniką masowej produkcji kwiatów ozdobnych na świecie.

Szczepka winogrona hodowana w szklanym pojemniku w odpowiednich warunkach laboratoryjnych.

Fragment pędu winogrona wbity w warstwę pożywki. Hodowana roślina znajduje się w szklanym lub plastikowym pojemniku (in vitro), co pozwala na zachowanie sterylności. Źródło obrazka: https://pl.wikipedia.org

Hodowla tkanek w warunkach in vitro (łac. w szkle) różni się od tradycyjnego rozmnażania wegetatywnego przede wszystkim skalą oraz używanym sprzętem laboratoryjnym. Rośliny lub ich fragmenty hodowane są w sterylnych, czyli pozbawionych bakterii, grzybów oraz wirusów warunkach. Taki stan uzyskuje się poprzez chemiczną dezynfekcję namnażanego materiału, a następnie hodowlę w szklanych lub plastikowych pojemnikach. Również sprzęt używany do pracy in vitro jest sterylizowany chemicznie, jak i fizycznie (promieniowanie UV, opalanie nad płomieniem).

Jako podłoże używane są pożywki, które w odróżnieniu od gleby zawierają nie tylko niezbędne minerały, ale także dodatek cukru (rośliny stają się częściowo cudzożywne) oraz fitohormonów. Te ostatnie stanowią związki kontrolujące wzrost roślin, znane również plantatorom-amatorom pod postacią „ukorzeniaczy”, wykorzystywanych w tradycyjnym rozmnażaniu wegetatywnym tuż przed wsadzeniem sadzonki do ziemi. Ponieważ kultura prowadzona jest w zamkniętym pomieszczeniu, to pod kontrolą hodowcy pozostają również: temperatura, wilgotność powietrza oraz oświetlenie. Cała sztuka w takiej hodowli polega na odpowiednim doborze powyższych czynników — każdy gatunek, a nawet poszczególne odmiany wymagają innych warunków do efektywnego rozwoju. Nawet drobne różnice np. w ilości dodanego do pożywki fitohormonu mogą znacząco zmniejszyć lub zwiększyć ilość uzyskanych roślin.

Jak dokładnie wygląda rozmnażanie in vitro?

Podobnie jak w tradycyjnym rozmnażaniu wegetatywnym, nowe rośliny uzyskuje się, pobierając fragment tkanki organizmu wyjściowego. Może to być pocięta na kilka kawałków siewka, drobny kawałek liścia, stożek wzrostu pędu, a nawet pojedyncza komórka. Różnica polega więc na wielkości pobranego materiału, który w warunkach in vitro może przybierać dużo mniejsze rozmiary. Następnie poprzez dodanie do pożywki odpowiednich fitohormonów stymuluje się rozrost hodowanej tkanki i wytworzenie na niej nowych „pędów przybyszowych”. Pędy te wycina się i przenosi na pożywkę z auksynami, czyli roślinnymi hormonami odpowiedzialnymi za powstawanie korzeni — to one znajdują się we wspomnianym wyżej „ukorzeniaczu”. W ten sposób otrzymuje się sklonowane rośliny, gotowe do wsadzenia do doniczki z ziemią. Efektywność tego procesu waha się w zależności od gatunku i zastosowanych warunków. Nie ulega jednak wątpliwości, że jest ona większa niż przy wykorzystaniu tradycyjnych metod i z niewielkiego fragmentu tkanki można uzyskać od kilku do kilkudziesięciu sklonowanych roślin. To daje wyjątkowo dobre rezultaty, biorąc pod uwagę fakt, że z jednej rośliny można pobrać wiele takich fragmentów.

Rysunek przedstawia sześć etapów cyklu namnażania roślin w warunkach in vitro. W pierwszym z rośliny wyjściowej pobiera się fragment (np. kawałek liścia), który następnie hodowany jest na specjalnej pożywce. Po pewnym (kilku dni lub tygodni), na fragmencie tym zazwyczaj rozwija się obficie tkanka przyranna. Etap ten, można jednak pominąć w zależności od stosowanej metody. W kolejnym kroku na hodowanej tkance pojawiają się pędy przybyszowe, które wycina się i przenosi na pożywkę ukorzeniającą. Po upływie kilku dni lub tygodni wycięte pędy wypuszczają korzenie. Tak otrzymane rośliny są identyczne z rośliną wyjściową - cykl się zamyka.

Namnażanie roślin in vitro.

Od probówki do bukietu

Oczywiście tak uzyskane rośliny nie są jeszcze gotowe, aby trafić na półkę w kwiaciarni. Są one wciąż zbyt małe i wymagają tzw. aklimatyzacji, czyli stopniowego przejścia ze sztucznych i kontrolowanych warunków do tych naturalnych. Dlatego w kolejnym kroku wędrują do szkółek ogrodniczych, gdzie hodowane zazwyczaj w szklarniach lub foliowych tunelach (dzięki czemu można to robić również w zimie), dorastają do odpowiedniej wielkości. Dopiero wtedy dostarczane są do hurtowni, skąd trafiają do kwiaciarni.

Na obrazku widoczne duże pole róż, hodowanych pod osłoną szklarni. Aparatura w postaci wywieszonych ponad roślinami rur zapewnia odpowiednie nawodnienie rosnącym różom.

Szkółka róż w Fabiankach. Źródło obrazka: http://www.ekoflora.pl

Nasuwa się więc pytanie, w jakim stopniu produkcja nowych roślin w Polsce następuje drogą tradycyjnego rozmnażania wegetatywnego (głównie sadzonkowania), a w jakim technikami in vitro. Według danych przedstawionych w artykule Agnieszki Ilczuk i Andrzeja Pacholczaka w ankiecie z lat 2011 – 2012 około 20% szkółkarzy deklaruje używanie roślin powstałych na drodze hodowli in vitro. Niecała połowa namnaża je tradycyjnie, a o reszcie brakuje danych. Autorzy podają również, że w Polsce istnieje około 20 firm zajmujących się wytwarzaniem roślin in vitro, a ich roczna produkcja wynosi od 70 do 100 mln sztuk roślin. Co ważne, aż 90% produkcji stanowią rośliny ozdobne. W większości źródeł za przykłady takich gatunków powszechnie namnażanych in vitro podaje się goździki szklarniowe oraz gerbery, natomiast popularne róże stanowią przedstawicieli roślin otrzymywanych tradycyjnymi metodami.

Dlaczego jednak w szkółkach wciąż tak rzadko spotyka się rośliny otrzymane w warunkach in vitro? Powodów może być wiele. Autorzy wspomnianego wcześniej artykułu zwracają uwagę na trudności w hodowli — prawdopodobnie związane z procesem aklimatyzacji takich roślin. Co więcej, nie wszystkie gatunki gospodarcze posiadają opracowaną wydajną procedurę namnażania in vitro. Należy pamiętać, że koszty pożywek, sterylizacji i związanego z tym wszystkim sprzętu sprawiają, że produkcja danej rośliny opłaca się dopiero po uzyskaniu wysokiej efektywności namnażania. Być może jest też po prostu za wcześnie i musi minąć jeszcze kilka (albo i kilkadziesiąt) lat, zanim metoda ta opanuje cały przemysł kwiaciarski.

Więcej informacji:

  1. e-biotechnologia.pl
  2. ncbi.nlm.nih.gov
  3. ogrodinfo.pl