bovenbouw tekst

bovenbouw tekst

Weefselkweek van planten.

1. Inleiding

Weefselkweek van planten heeft de laatste jaren een enorme vlucht genomen en is een algemeen goed geworden op onderzoekslaboratoria en vermeerderingsbedrijven. Dit is niet verwonderlijk daar weefselkweken een aantal grote voordelen biedt ten opzichten van de natuurlijke vegetatieve en generatieve vermeerderingsmethode. Voor we deze voordelen bespreken is het noodzakelijk om een definitie van plantenteelt in kweekbuizen te formuleren. Onder weefselkweek van planten ( in vitro culturen ) verstaat men in het algemeen: het kweken van planten of delen van planten op een kunstmatige voedingsbodem onder steriele omstandigheden. Hieruit komen al een aantal voordelen naar voren, namelijk:

1. De mogelijkheid om ziektevrij plantenmateriaal te kweken.

2. De specifieke onderdelen van de plant te kweken die je nodig hebt.

3. Uniform planten materiaal te kweken door vegetatieve vermeerdering.

4. Soorten te kweken die niet onder natuurlijke omstandigheden zouden kunnen ontstaan, bijvoorbeeld door het versmelten van cellen of protoplasten (cellen zonder cel wand).

5. In een korte periode erg veel planten te produceren.

Samengevat kan men stellen dat het mogelijk is met weefselkweek van planten in vitro cultuur op een snelle, dus relatief goedkope manier ziektevrije uniforme planten of delen van planten te produceren. Op deze manier is het mogelijk om wetenschappelijke experimenten met planten eenvoudige te herhalen. Het uitgangsmateriaal is het zelfde en vrij van invloeden die niet gewenst zijn. Generatief vermeerderde planten bijvoorbeeld bezitten de hun kenmerkende genetische variatie en vegetatief vermeerderde planten hebben vaak de ziektekiemen van de moederplant over genomen. Voor produktie bedrijven is het een enorm voordeel dat de planten ziekte vrij zijn, dit bespaart grote hoeveelheden bestrijdingsmiddelen en tijd. De gelijkvormige planten zijn daarnaast makkelijker te verwerken en geven een mooier aanzicht. We willen tenslotte mooie groente op ons bord en bloemen moeten er aantrekkelijk uitzien en natuurlijk lang blijven staan. Als laatste is het ontwikkelingstraject van nieuwe soorten en rassen een stuk korter door deze techniek. 2. Benodigdheden. Om met succes weefselkweek toe te passen moet aan een aantal voorwaarden voldaan worden. De omstandigheden en materialen moeten steriel zijn evenals het plantmateriaal en het voedingssubstraat. De groeiomstandigheden zijn erg belangrijk om de kweek te doen slagen, licht, temperatuur en vochtigheid zijn voor iedere plant verschillend. In dit hoofdstuk worden de belangrijkste materialen behandeld.

2. 1. De omgeving en materialen.

A. De laminair airflowkast

De Laminair airflowkast is een essentieel onderdeel van een weefselkweek laboratorium. In deze werkruimte heersen steriele omstandigheden. Dit is mogelijk omdat de kast continu lucht aanzuigt aan de bovenkant en deze lucht eerst via een grof filter en vervolgens via een fijn filter naar de werktafel leid. De filters zorgen er voor dat de lucht volledig vrij is van ziekte kiemen. Alle materialen die in de kast geïntroduceerd worden moeten zoveel mogelijk ontsmet zijn. Dit is echter nog niet genoeg. In de kast zelf dient nog regelmatig ontsmetting plaats te vinden, bijvoorbeeld nadat het gereedschap in aanraking is geweest met plante materiaal. Er is meestal een brander in de kast aanwezig om verder te ontsmetten. Of via een chemische manier bijvoorbeeld met alcohol.

B. Autoclaaf

Van te voren worden gereedschap en voedingsbodems ontsmet in een autoclaaf. Dit is een soort hoge drukpan waarin water onder druk een hogere temperatuur bereikt dan 100 graden. Dit is nodig om alle bacteriën te doden. Vaak is een temperatuur van 120 graden voor een half uur voldoende om dit te bereiken. Voedingsbodems al dan niet vloeibaar kunnen niet op chemische manier (en soms ook niet mechanisch) gesteriliseerd worden omdat dan de samenstelling veranderd wordt. Van te voren moeten alle ingrediënten zuiver en ziektevrij gemengd worden om dit probleem te voorkomen. Het glaswerk en andere materialen zoals mesjes, tangetjes, scharen, naalden en pincet dienen ten alle tijden schoon te zijn en te worden gehouden.

C. Wasmachine

Een wasmachine is geen luxe om de grote hoeveelheden glaswerk en hulp materialen schoon te maken. Spoel wel altijd na met demiwater om eventuele schadelijke residuen te verwijderen.

2. 2. Substraten.

Het water wat gebruikt wordt moet van hoge kwaliteit zijn omdat het voedingssubstraat voor meer dan 80 % uit water bestaat. Neem water dat recent twee maal gedestilleerd is en opgeslagen is in een kunststof vat. Glas laat spore elementen achter in het water die later een storende invloed hebben op de plant. Bij het water wordt een stollingsmiddel gevoegd waarin de plant kan groeien. Als stollingsmiddel gebruikt men vaak AGAR een polysaccharide die in staat is om grote hoeveelheden water te binden. Maar een filtreer papiertje kan ook goed dienst doen als drager van de plant. Voedingsstoffen die gebruikt worden zijn vaak zouten die de voor de planten noodzakelijke stoffen bevatten. Dit kan per plant verschillen. Een veel toegepast mengsel van zouten is dat van Murashige en Skoog die in 1962 een mengsel van zouten uitdachten waarin de volgende Macro elementen zitten: NH, NO, K, Ca, Cl en N. Hiernaast moeten er ook Micro elementen aan toe gevoegd worden. Er zijn diverse mengsel op de markt. Nog zijn we er niet, de stukjes weefsel zijn niet of onvoldoende in staat om fotosynthese reacties te laten verlopen. Dus moeten er suikers aanwezig zijn om de plant te laten groeien. Saccharides die makkelijk opneembaar zijn voor de plant zijn belangrijk, evenals diverse regulerende stoffen voor een goede zuurgraad pH. Om het resultaat te optimaliseren worden er plantenhormonen gebruikt. Kleine hoeveelheden auxinen, cytokininen en gibberellinen bevorderen de groei of ontwikkeling van bepaalde plantendelen. Veelal zijn de media goed verkrijgbaar in de handel.

2. 3. Het plantenmateriaal

Het plantenmateriaal moet ziekte vrij zijn. Dit vraagt extra aandacht voor het opkweken van de planten die je gaat gebruiken. Toch zal het niet altijd lukken om ze ziekte vrij te krijgen. Dit kan je controleren door te testen of door goed te kijken. Mochten er nog ziekte kiemen zijn dan kan chemische ontsmetting b.v. met alcohol 70% of bleek NaClO een uitkomst bieden. Een andere mogelijkheid is om de schijnbaar gezonde planten een paar keer over te enten en door te laten groeien. Blijven ze langere tijd gezond dan is de kans groot dat ze steriel zijn. Testen blijft noodzakelijk. Kweken van uit zaden is relatief veilig daar de planten over mechanisme beschikken die de zaden vrijhouden van zieken kiemen. Helemaal waterdicht is deze methode niet dus testen blijft nodig.

2. 4. De kweekkamer

Eerst zullen de plantjes in de reageerbuisjes moeten groeien onder goede omstandigheden. Temperatuur, vochtigheid, licht en lucht moeten op een optimaal niveau voor de plant gebracht worden. Zijn de planten groot genoeg dan kan je ze langzaam afharden. Bijvoorbeeld eerst onder glas en laten op een beschutte plaats buiten. 3. Slot. Het vermeerderen van planten door middel van weefselkweek is een techniek die veel te bieden heeft. In de toekomst zal het een grote vlucht gaan nemen. Delen van mensen en dieren kunnen in stand worden gehouden of kunnen opgekweekt voor orgaan transplantatie en het produceren van b.v. hormonen en andere lichaamsstoffen. Het is echter wel een techniek die de nodige kennis en materialen vereist. Specialistische kennis en geld spelen een belangrijke rol om een succesvol weefsellab op te zetten en te onderhouden. Het is goed mogelijk om het op commerciële basis te doen daar het vele voordelen heeft boven de confessionele methode.

Literatuur.

Plantenteelt in kweekbuizen. Pierik R.L.M.1985, Ponsen en Looijen Wageningen.

Vragen voor leerlingen:

1. Wat zijn de traditionele manieren om planten te vermeerderen?

2. Wat zijn de voordelen van weefselkweek boven deze traditionele methode?

3. Noem een aantal situaties waar weefselkweek uitkomst kan bieden?

Docenten handleiding.

Deze theoretische stof kan goed ondersteund en verduidelijkt worden door een practicum. Er zijn diverse weefselkweek practica beschikbaar. Hier volgt er een met kaapsviooltjes.

Benodigdheden

*brander om te steriliseren *snijplaatje *buizen met medium *twee scapels *twee pincetten *twee lange pincetten

Tips

1. Zorg dat het gereedschap steriele blijft door de set na gebruik direct onder te dompelen en te flamberen en een nieuwe zet ter hand te nemen.

2. Werk rustig en precies, de spullen zijn scherp en alcohol is erg brandbaar. Hou afstand en neem voorzorgsmaatregelen.

3. Als er geen laminair air flow kast voorhanden is neem dan een aquariumbak die je regelmatig ontsmet.

Werkwijze

Flambeer je gereedschappen voor je begint.

Snij een paar blaadjes van een Kaapsvioolje af en doop deze met je pincet onder in 70% alcohol, nooit langer dan 5 seconden. Daarna doe je ze 15 minuten in verdund bleekwater (100 ml bleek op een liter water).

Waarna je ze 3 maal spoelt met steriel water. Laat ze in even in het water staan voor je ze gebruikt.

Pak een schoon papiertje en snij met behulp van mesje en pincet een blad af.

Leg deze op het papier en snij nu een paar stukjes uit het blad ong. 5mm x 5mm.

Breng de stukjes snel in een reageerbuis en sluit deze goed af met schone watten en aluminiumfolie. Noteer naam, datum en tijd op de buis. Zet de buizen weg op een lichte plek en observeer ze een paar dagen of enkele weken. Dan kunnen ze over geplant worden.

Het medium.

· 4,49 g Murashine en Skoog medium

· 6 g agarpoeder ·

30 g gewone suiker, aanvullen met water tot een liter

Problemen

Het kaapsvioolje is een sterke plant als er al problemen zijn is het vaak een infectie met een schimmel. Werk daarom steriel en secuur.

Aanvullende vragen en opdrachten.

1. Volg de planten gedurende een aantal dagen nauwkeurig en noteer alle veranderingen.

2. Reken na hoeveel plantjes je had kunnen maken uit een plant en hoe duur dit ongeveer zou kosten.

3. Kweek de plantjes verder op en neem ze mee naar huis.

M. Schoehuijs

schoe@xs4all.nl

Plant tissue culture.

Plant tissue culture has become a common industrial technique to produce large numbers of plants in a short time. Also for research applications it is widely used because it is possible to produce genetically identical plants that are free of germs. But before we discuss the advantages of tissue cultures we must give a definition of it. A definition of plant tissue culture is: Growing plants or parts of plants on an artificial substrate under sterile circumstances. This definition implies several advantages.

1. To grow germ-free plants.

2. To grow that part of the plant that is needed.

3. To make identical plant material by vegetative reproduction.

4. To create species that don’t exist in nature.

5. To produce a lot of plants in a short period.

Apart from the advantages there are several disadvantages. Think about the costs of plant tissue laboratories, the know-how that is needed and materials that are required to grow the plants in a sterile atmosphere. In the following page we try to describe a tissue laboratory in short.

Materials and environment.

Laminar air flow

As said before it is very important to work in a sterile environment. Therefor laminar air flow is mostly applicated in sterile laboratories. This is a kind of box on a table with one half open side at the front. In the roof of the box there is a blower that blows air over filters into the box. The air is free of bacteria and other germs, so the workspace is filled with clean air. Introduction of materials into the box can bring new germs on the work table. It is therefore necessary to disinfect the new instrument chemically (for instance with alcohol) or physically (heating in a flame). Also plant material and the box itself must be adequately disinfected.

Autoclave

To disinfect your tools and growing medium you can use an autoclave or pressure cooker. Most bacteria die if they are heated for half an hour at 120 degrees C. Remember the chemical composition of the growing medium can chance due to heating. Plant material cannot be heated.

Rinsing and washing

It is important to rinse and wash your materials carefully. Normal water conteins chemicals, this chemical disturbs your medium and thereby the growing of the plants. Rinse always twice with demiwater to be sure that chemical residues have disappeared from your glass ware. After moving the plants in to normal environment the glass ware that you used must be washed. A washing machine is a useful instrument in a tissue lab.

Substrate or medium

A plant needs nutrients to grow but also water. It is common to solve salts into demiwater. The salts must contain the most important elements for the plant. An often used salt is that of Murashine and Skoog, it contains the elements N, K, Ca, Cl, O, and H. Also spore elements must be added to the water for the successful growing of plants even as plant hormones. Hormones like auxines, cytokines, or gyberalines can stimulate plant growth in specific ways. In literature you can find some advice about the use of hormones. The solution is liquid but must be solid in most of the cases. A polysaccharide, AGAR is used to bind the solution. More saccharides are added to the substrate to provide the plant. The small plant tissues are not able to assimilate their own suckers in the first growing stage.

Plant material

Plant material is the basis of successful tissue culture. Special attention is needed before plants are used in a lab. Plants must be grown in clean glass houses. Insects and other germ transporting factors must be removed. Also the soil must be free of germs, use for instance hydrocultures. Testing for bacteria, viruses and other germs must always be done to be sure. At the moment that the plant is able to grow on its own, it is possible to grow further under special conditions. A green house with special attention to temperature, light, pH and germs is needed.

Conclusion

Plant tissue culture is a useful method to grow uniform germ-free plant. But it requires a large investment in materials and a lot of know-how. Only if you produce large mumbers of plants or if you create a new plant species it can be beneficial to use this advanced method.

Literature

Pierik, Prof. Dr. Ir. R. L. M., 1985, Plantenteelt in kweekbuizen. Ponsen en Looijen Wageningen.