A növényeknél is vannak lombikbébik

Számos növényt nagyon nehéz természetes úton szaporítani. Ezt az akadályt küzdik le a kutatók a növények laboratóriumi tenyésztésével. Ezzel a módszerrel számos veszélyeztetett faj megmenthető, illetve különféle egzotikus növények, például orchideák is olcsón szaporíthatók.

A növényi szövettenyészetek (in vitro szövettenyészetek, "növényi lombikbébik") sejtek, szövetek lombikban történő nevelését, sok esetben teljes növények tömeges előállítását jelenti. A módszer a növényi testről leválasztott élő sejtek azon tulajdonságát használja ki, hogy megfelelő tenyésztési körülmények között képesek visszanyerni vagy megőrizni osztódóképességüket, majd - elméletileg - bármilyen sejttípussá átalakulni, egész növény regenerálását lehetővé tenni.

A Debreceni Egyetem Növénytani Tanszékén folyó kutatásokba Demeter Zita PhD hallgató nyújtott bepillantást a Kutatók Éjszakája egyik nagysikerű rendezvényén. Demeter elmondta, hogy a szövettenyésztés nem újkeletű technika, a 20. század 30-as évei óta ismeretes, de az utóbbi 30-40 évben a kutatások felgyorsultak ezen a szakterületen. Az első sikeres szövettenyészetek készítéséhez olyan fajokat használtak fel, amelyek in vitro, tehát "kémcsőben" könnyen és gyorsan válaszolnak, így a burgonyaféléket (burgonya, paradicsom, dohány). A dohány szövettenyésztése könnyű és látványos, az egyetemi hallgatók számára kiváló bemutatóanyagnak számít.

A Kutatók Éjszakáján az érdeklődők is kipróbálhatták a szövettenyésztés alapfogásait

A növényi szövettenyészetek kutatásban és a gyakorlatban történő felhasználása széleskörű, emiatt világviszonylatban elterjedt és nagy jelentőségű eljárás. Fontosságát a következő gyakorlati példák is érzékeltetik.

A szövettenyésztést használják többek közt úgynevezett polleninkompatibilitás megkerülésére. Egyes növényeknél az önmegporzás hagyományos módszerekkel nem kivitelezhető, így nem lehet előállítani a szülőkkel azonos utódokat, ami viszont a növénytermesztésben előnyös lehet. Ezekben a fajokban, "kémcsőben" gyakran lehetséges az önmegporzás.

Mivel viszonylag alacsony költségű technológia, ezért alkalmas ivaros úton nehezen szaporítható növények (például orchideák) szaporítására. Az úgynevezett mikroszaporítás segítségével tömegesen - és olcsón - állíthatók elő ilyen növények.

Dohány (Nicotiana tabacum SR1) szövettenyészetek (a tenyészetekhez szükséges magvakat a Szegedi Biológiai Központból, Dr. Szabados Lászlótól kaptuk). (a) kallusztenyészet; (b) hajtások előállítása kalluszokon; (c) kalluszból származó dohánynövények előállítása, mikróbamentes körülmények között

A szövettenyésztés alkalmas genetikai variabilitás indukciójára (szomaklonális variabilitás). A táptalaj összetételének megfelelő megváltoztatásával új, előnyös tulajdonságokkal (például kórokozókkal szembeni rezisztenciával) lehet a haszonnövényeket felvértezni.

A szövettenyésztés fontos felhasználási területe a fajok, fajták konzerválása. A növények tömeges előállításával, sőt mélyfagyasztott sejttenyészetek és embriókultúrák segítségével kultúrnövények értékes fajtáit, sőt védett vagy veszélyeztetett növényeket is meg lehet őrizni az utókor számára.

A "növényi lombikbébik" alkalmasak másodlagos anyagcseretermékek (például gyógyszer-alapanyagok) előállítására. Merisztématenyészetek segítségével pedig vírusmentes növények hozhatók létre. A növény osztódó szövete (merisztémája) nem tartalmaz patogén vírusokat, így a belőle előállított teljes növény sem fog.

A növényi szövettenyészetek, mindig axenikusak, azaz baktérium- és gombamentesek. Ennek oka, hogy a növényi testről leválasztott szövet (explantátum) már nem képes önállóan szerves anyagokat előállítani (ezeket a táptalajokból veszik fel) - a szerves szénforrást a tenyészetekben nemkívánatos mikroorganizmusok is kedvelik.. Mivel a tenyészetek axenikusak, alapkutatások (biokémia, sejtbiológia, molekuláris biológia) számára ideális kontroll rendszerek.

A Debreceni Egyetem TEK TTK Növénytani Tanszékén évtizedek óta foglalkoznak növényi szövettenyészetekkel. A tanszék munkatársai (jelenleg Máthé Csaba és Gonda Sándor) nagyszámú BSc, MSc és PhD hallgatót, sőt tehetséges gimnazistákat is bevont a kutatásokba. Elsősorban kallusztenyészetekkel foglalkoznak.

Kárpát-medencei védett/ vörös listás fajok szövettenyésztése terepről begyűjtött növényi szövetekből: (a) kárpáti sáfrány (Crocus heuffelianus), (b) bánáti sáfrány (C. banaticus) és (c) hóvirág (Galanthus nivalis) teljes növények előállítása embrióképző kalluszokból. A kárpát-medencei védett sáfrányfajok tenyészeteit a DE TTK Növénytani Tanszék munkatársai elsőként állították elő

A kallusz (hegszövet) bármilyen élő szövetből előállítható, ha a táptalaj növényi hormonokat (auxinokat és citokinint) tartalmaz. Ilyen körülmények között a sejtek visszanyerik osztódóképességüket, így aktívan osztódó sejtekből álló szövetet, azaz kalluszt kapunk. A Növénytani Tanszéken, jelenleg a következő témákhoz használnak fel növényi szövettenyészeteket.

• Élettani, sejtbiológiai kísérletek. Például a nád szövettenyészeteket kis térfogatban lehet előállítani. Az ökológiai jelentőségű nádnövények életműködéseit könnyen lehet ebben a rendszerben vizsgálni.
• Védett/vörös listás növények tömeges előállítása. Ennek a célja nemcsak a fajok, illetve genotípusok megőrzése. A természetes körülmények között élő hóvirág növények például olyan alkaloidokat is tartalmaznak, amelyek egyes idegrendszeri betegségek (így az Alzheimer-kór tüneteinek) kezelésére alkalmasak. A tanszék kutatói a jövőben tervezik ezen tenyészetek tesztelését hatóanyag-termelés szempontjából
• Másodlagos anyagcseretermékek termeltetése nem védett fajok szövettenyészeteiben.

(A cikk megírásában közreműködött: Demeter Zita, Máthé Csaba és Resetár Anna)