Samenvatting Vegetatieve Vermeerdering

Samenvatting Vegetatieve Vermeerdering Inleiding Weefselkweek is het kweken van planten(delen) op een kunstmatige voedingsbodem onder steriele omstandigheden. Ook wel in vitro cultuur in glas.

Hiervoor kan gebruik gemaakt worden van:

-Zaden -Zaadknoppen -Embryo’s -Endosperm -Meristeem -Stengel -Blad -Mergparenchym -Bol/knol -Okselknoppen -Helmhokjes -Stuifmeelkorrels -Losse plantencellen Welk deel men hiervoor gebruikt is afhankelijk van de plant. Dit deel van de plant dat gebruikt wordt heet explantaat en wordt op een medium (kunstmatige voedingsbodem) onder gecontroleerde omstandigheden verder ontwikkeld.

Hiervoor gelden 3 principes:

-De delen van de plant moeten het vermogen hebben om tot een complete plant uit te groeien (totipotentie).-De groei- en ontwikkelingsprocessen in vitro moeten gecontroleerd en gestuurd worden d.m.v. groeiregulatoren. Dit zijn natuurlijke (of synthetische) plantenhormonen.-De ontwikkeling van het explantaat is op te vatten als een lange reeks mitosen die leidt tot een eindproduct. Theoretisch gezien verandert er dus niks aan het erfelijke materiaal.

Totipotentie:

O.a. een bevruchte eicel en meristematische cellen zijn totipotent -> kunnen nog alles worden. Somatische cellen (lichaamscellen/vegetatieve cellen) hebben dit vermogen niet meer -> het genoom blijft wel volledig aanwezig maar wordt deels geblokkeerd. Door het kiezen van de juiste omstandigheden kan deze blokkering ongedaan worden -> cellen worden weer totipotent.De ontwikkelingsmogelijkheden van planten zijn afhankelijk van de volgende

factoren:

-Temperatuur -Licht -Gassamenstelling -Voeding in het medium -Vitaminen -Groeiregulatoren 1 / 3

Deze kunnen bij weefselkweek in principe allemaal in belangrijke mate gecontroleerd worden.

Callus: min of meer ongedifferentieerd woekerweefsel

Groeiregulatoren:

Spelen een essentiële rol in weefselkweek omdat ze de groei kunnen stimuleren en ontwikkeling kunnen sturen. Om DNA, en de daarbij horende

ontwikkelingsmogelijkheden, in werking te brengen zijn prikkels nodig:

hormonen. Deze bevinden zich van nature in de plant maar er bestaan ook synthetische verbindingen die hetzelfde effect hebben -> regulatoren.

De volgende 5 groepen groeiregulatoren zijn belangrijk:

-Auxinen -Cytokininen -Gibberallinen -Abscisinezuur (ABA) -Ethyleen Elke regulator heeft specifieke receptoren die op hen reageert die op het celmembraan zitten of zich in het cytoplasma bevinden. De hormonen worden normaal gesproken in verschillende hoeveelheden op verschillende plekken geproduceerd in de plant -> er bestaat een wisselwerking tussen verschillende organen van de plant. Deze verhoudingen kloppen niet meer bij een explantaat - > de invloeden van andere organen zijn weggevallen.Men kan naar keuze groeiregulatoren toevoegen aan het medium. Door verschillende concentraties toe te voegen van verschillende groeiregulatoren kan men nagaan welke mogelijkheden de cellen van het explantaat nog hebben.Skoog en Miller dit getest met een stuk tabaksplant -> hieraan ontstond callus.Dit werd overgeënt en werden verschillende concentraties auxine en cytokinine toegevoegd. Dit gaf aan dat de wisselwerking van deze stoffen zorgt voor

bepaalde organen:

-Alleen auxine leidt tot callusgroei -Auxine met cytokinine leidt tot celdeling -> meer callus -Auxine > cytokinine leidt tot wortelvorming -Auxine < cytokinine leidt tot scheutvorming -Alleen cytokinine doet niks Deze resultaten gelden voor een tabaksplant -> andere plant = andere resultaten. De uiterste resultaten gaan echter wel op voor de meeste planten -> cytokinine stimuleert zijscheuten en auxine induceert wortelvorming. Auxine en cytokinine zijn antagonisten.

• factoren van invloed op in vitro cultuur

De factoren die van invloed zijn op de cultuurkweek worden opgedeeld in 3

gebieden:

1.Factoren die te maken hebben met de samenstelling van het medium 2.Factoren die te maken hebben met de keuze van het explantaat 3.De omgevingsfactoren 2 / 3

Factoren die betrekking hebben op het menselijk handelen (steriel werken bv.) worden nu niet meegenomen omdat dit teveel factoren zijn.

Medium:

De essentiële bestanddelen van een medium zijn: water, minerale zouten (micro-

en macroelementen) en eventueel agar als het gaat om een vast medium.

Water: gedestilleerd of gedemineraliseerd (i.v.m. ionen die anders het medium

beïnvloeden).

Minerale zouten: het meest gebruikte medium is va M&S en bevat

macrozouten (N.P, K, Ca, Mg en Fe) en microzouten (Mn, Cu, Zn, B, Na, Cl, I, S, Mo, Co Al en Ni). Voor een zoutarm medium kan de ionenconcentratie 0bepaald worden.

Agar: bij het bereiden van een vast medium wordt agar toegevoegd als

stolmiddel. Dit kan natuurlijke agar zijn (bereid uit zeewier) en wordt vaak in een concentratie van 0,7% gebruikt. Er is ook synthetische agar (CASAGAR) en wordt vaak in een concentratie van 0,2% gebruikt. Het voordeel van synthetische agar is dat het een constante samenstelling heeft en het minder verontreinigingen bevat. Synthetische agar is transparant -> is makkelijker bij het opsporen van infecties. Het gebruik van synthetische agar vereist echter wel aanwezigheid van voldoende tweewaardige ionen (Ca, Mg) anders vindt er geen stolling plaats. Bij gebruikelijke media is dit geen probleem maar bij bv. zoutarme media kan beter gekozen worden voor natuurlijke agar.

Koolstofbron: plantjes in vitro (ten opzichte van in vivo) hebben een

koolstofbron nodig omdat fotosynthese nog niet optimaal is. Er zijn wel experimenten gedaan waar CO 2 toegevoegd werd in de buis waardoor er geen suiker meer nodig was in het medium. Echter wordt hier niet veel aandacht aan besteed en wordt er meestal een koolstofbron aan het medium toegevoegd voor de groei. Hiervoor kan sucrose, glucose en fructose gebruikt worden. suikers zijn belangrijk voor de energievoorziening maar ook voor de osmotische waarde en de morfogenese ( het ontstaan van de vorm van een plant).Vitaminen: in vitro plantjes hebben vitaminen nodig maar kunnen dit bijna altijd zelf maken zolang er genoeg N is. Soms worden ze uit voorzorg toegevoegd. Veel gebruikte vitaminen zijn inositol en thiamine.

Hormonen: voor de organogenese zijn hormonen belangrijk (auxine <->

cytokinine) 2,4-D is een synthetische auxine die vaak wordt gebruikt voor de inductie van callus. Nadelen van deze stof dat het de morfogenese soms remt (of negatief beïnvloed), het mutaties kan induceren en het fotosynthese geremd wordt.Het belang van cytokinine in het medium is sterk afhankelijk van het plantweefsel. Voor sommige is het essentieel en voor sommige niet (wrs

genetisch bepaald). Ook vindt er soms habituatie plaats: na verloop van tijd

hebben culturen geen of minder behoefte aan een bepaalde regulator. Deze veranderingen zijn wrs epigenetisch -> verandering van genactiviteit gedurende verschillende fases.

• / 3