Kanepi taimede koekultuur: Mis see on?

• 1. Koekultuuri ajalugu
• 2. Koekultuuri põhitõed
• 3. Mis on taime koekultuur ja kuidas see töötab?
• 4. Koekultuur vs kloonimine
• 4. a. Kloonimine
• 4. b. Taime koekultuur
• 5. Koekultuuri 5 sammu
• 5. a. Kuidas teha taime koekultuuri kodus
• 5. b. Keemilise koostise juhend
• 6. Kokkuvõte

Koekultuur seisneb elusa taimekoe võtmises ja selle koe kasvatamises täielikuks taimeks steriilsetes tingimustes. See protsess sai alguse 1885. aastal ning on kanepiseemnete puhul suhteliselt uus, kuid väga tõhus ning seda saab kasutada enamiku taimeliikidega. Koekultuuri protsessi tulemuseks on stabiliseeritud taimse koe allikas, mida tehnikud saavad säilitada taimsete rakkude paljundamise teel. Hoides seda geneetilist materjali puhtates ja turvalistes ruumides, on võimalus säilitada ja pidevalt paljundada konkreetseid taimesorte ja fenotüüpe. See tehnika aitab säilitada haruldasi taimi või hoida produktiivseid ja tugevaid fenotüüpe elus ning heas seisus, et vajadusel paljundada neid edasiseks kasutamiseks. Koekultuuri võib vaadelda kui geneetika "panku", mida hoitakse erilistes tingimustes, kuni on aeg istutada need konteinerisse või õue.

1. Koekultuuri ajalugu

Koekultuuri ajalugu ulatub tagasi 1885. aastasse, kui Saksa zooloog proovis kasvatada kanakoopa embrüost pärit kude, kuid alles 1907. aastal õnnestus Ameerika zooloogil edukalt kasvatada konna närvirakk.

Hiljem, 1910. aastal täiustas Prantsuse kirurg seda tehnikat ja määratles, mis on koekultuur. Kui tehnika oli määratletud ja kinnistunud, õnnestusid mitmed teised katsetused, mis võimaldasid teadlastel kasvatada tüvirakke tehislikes tingimustes – see tõi kaasa suuremaid teadmisi inimese bioloogia kohta ja olulist arengut taastusravimeditsiinis. Kuid kuidas see on seotud kanepiga?

2. Koekultuuri põhitõed

Enne kui süveneme koekultuuri olemusse, selle toimimisse ja erinevustesse võrreldes kloonimisega, vaatame esmalt üle olulisemad põhimõtted.

Uurimistöö

Kui proovid koekultuuri kodus, siis kõigepealt tee kindlaks, kas seda on konkreetse strain'iga juba edukalt tehtud, et saaksid järgida sama protseduuri ning kasutada seda juhisena nii tegemisteks kui ka vigade vältimiseks.

Taimekude

Kui tead, millest lähtuda, pead leidma taime, millelt kude võtta. Doontaimer peab olema 100% terve ja haigustest vaba. Samas sõltub kooproov taimest endast, seepärast järgi eelnevalt mainitud juhiseid, et suurendada õnnestumise võimalust. Pea meeles, et see protsess eeldab puhast töökeskkonda, nii et desinfitseeri kõik – riided, töövahendid ja ruum ise – sest kõige suurem läbikukkumise põhjus on saastumine.

Õhk

Järgmisena pead tagama, et taimedel oleks puhast õhku. Selleks saab kasutada valmis kinnastikaste või näiteks vanast akvaariumist ja PVC-torudest ehitatud lahendust.

Keskkond

Koekultuuri üks olulisemaid komponente on keskkond ehk keskkond, kuhu taim kasvama pannakse, kui see on juba piisavalt suur. Keskkond peaks olema tarretisetaoline, pakkudes stabiilsust ja tuge juurte arenguks ning toitaineid, et taim saaks kasvada. Sellepärast kasutatakse ühe populaarseima keskkonnana Agar'it.

Nüüd, kui oled saanud ülevaate vajalikust, loe edasi, kuidas kasvatada kanepitaimi koekultuuriga. Pea meeles, et koekultuur nõuab õigeid materjale ja seadmeid ning kui need puuduvad, pole vaja kohe muretseda. Saad alati taime ka kloonida – kloonide arv sõltub harude hulgast, kuid see on oluliselt lihtsam ja vajab vähem kogemusi. Vajalik on vaid kloonimisgeel ja käärid – ja kõik!

3. Mis on taime koekultuur ja kuidas see töötab? 

Koekultuur ongi see, mida eelnevalt kirjeldatud: saad mõned taime koetükid või rakud ning arendad neist sadu või tuhandeid identseid kloone. Selle meetodiga saab teatud strain’i säilitada peaaegu igaveseks, ilma et vaja oleks palju ruumi või vaeva. Sarnaselt kloonimisele algab ka koekultuur väikese taimetükiga, kuid erinevalt tavalisest kloonimisest see kude pügatakse, steriliseeritakse ja viiakse toitainekeskkonda, kus leidub juba ka hormoone ja suhkruid.

Seda toitelahust kohandatakse iga koekultuuri jaoks eraldi, sest mõned toitained ja hormoonid käivitavad erinevaid arenguetappe – kui tahad kasvul, juurdumisel või paljunemisel esile kutsuda muudatusi, pead kasutama õigel hetkel õigeid toitaineid. Kui koekudu on piisavalt suur, saab seda lõigata sadadeks tükikesteks ja igaüht eraldi kloonida. Kui koe areng on piisav, saab seda taas toita, et juurduda ja edasi kasvada.

4. Koekultuur vs kloonimine

Kanepitööstuse arenedes otsivad kommertskasvatajad võimalusi, kuidas saada suuremat saaki ja tugevamat mõju kiiremini. Võimaluse korral liigutakse kloonimiselt over koekultuurile – aga miks?

Kloonimine 

Nagu tead, tähendab kloonimine taimest pistikute võtmist ja ootamist, kuni juured tekivad. See kloon muutub oma emataime täpseks koopiaks.

Kloonid võivad olla seemikutena ebakindlad, kuna ellujäämismäär võib olla madal, nad on aldid kahjuritele, nakkustele ja haigustele ning põlvkonniti sageneb geneetiliste mutatsioonide risk. Koekultuuriga on lugu teistmoodi.

Taime koekultuur

Koekultuuri protsess on suhteliselt lihtne, kuid see vajab palju kontrolli tingimuste üle. Koekultuuri laborites on vaja:

Steriliseerimine

Koekultuur vajab ideaalseid tingimusi, mis pakuvad taimedele kõike vajalikku neile sobival kujul, kuid sama keskkond on hea ka bakteritele ja seenorganismidele, seega peab kõik olema steriliseeritud. Steriliseerimine on ülioluline, sest seened või bakterid võivad sinu taimedele saatuslikuks saada. Seega tuleb steriliseerida mitte ainult labor, vaid ka tööriistad, seadmed ja taimekude (ehk “eksplantaat”).

Aseptiline keskkond  

Protsess tuleb kindlasti läbi viia täielikult steriilses keskkonnas. Ideaalis tehakse selleks spetsiaalne kamber, kus saab puutuda ainult juba steriliseeritud vahendeid. Seda keskkonda kasutatakse iga kord, kui avad õhu käes tööriistu, seadmeid või koeproove.

Haigused võivad töökeskkonda kerge vaevaga sisse pääseda – seenespoorid on meie ümber õhus kogu aeg. Saastumise vältimiseks töötavad tehnikud in vitro taimede (need, mis kasvavad klaasanumas nagu Petri tassid) kallal tavaliselt voolukapi ees või all. Need seadmed puhastavad õhu HEPA filtriga – varustus, mis eemaldab õhust väga väikesed osakesed, nagu viirused, bakterid ja seenespoorid. Puhas õhk voolab tööalale lameaarselt ja kaitseb avatud Petri tassi sattuva tolmu eest.

Spetsiaalne kasvukeskkond

Taime koekultuuri jaoks valmistatakse steriilne keskkond, mis pakub taimedele toitaineid, suhkrut, vett ning kasvupinda, et taim saaks ellu jääda, kuni kasvab suuremaks. Kodus saab seda teha valmis pulbriseguga, suhkruga ja destilleeritud veega pH=5,8, kuid ka seal tuleb järgida ohutusnõudeid.

5. Koekultuuri 5 sammu

Siin on viis lihtsat sammu taime koekultuuri tegemiseks laboris – pea meeles, et see on kogu protsessi kokkuvõte.

1. Vali taim, mida soovid kasutada;
2. Pane kude steriilsesse keskkonda, lõika tükk, puhasta see ja lase õigel toitainekeskkonnal kasvada;
3. Tagades õiged tingimused, lase koetükil paljuneda (tavaliselt kulub umbes 14 päeva);
4. Tekita juurred;
5. Siirda lõplikku konteinerisse ja lase edasi kasvada.

Kui soovid detailsemat samm-sammult juhendit ja koduseid nippe, siis leiad selle altpoolt – arvesta, et vajad spetsiaalseid tööriistu.

Kuidas teha taime koekultuuri kodus

Kui oled huvitatud samm-sammult juhendist, kuidas teha koekultuuri kanepitaimedega, leiad järgnevalt detailse juhendi. Vajad küll spetsiaalset varustust, aga see on täiesti võimalik ka kodus.

Algusfaas (1-2 nädalat)

Samm 1

Lülita voolukapp sisse ja lase sel töötada vähemalt 30 min, kui voolukappi pole, kasuta alkoholilambi põlemist lähedal töötades.

Samm 2

Steriliseeri voolukapp 70% etanooliga, kuid ära pihusta otse filtrile.

Samm 3

Lülita sterilisaator sisse ja lase soojeneda 20 min.

Samm 4

Steriliseeri pakk pabereid kuival tsüklil, seejärel steriliseeri anumad, vesi ning tween aeglasel tsüklil.

Samm 5

Keskkonna ettevalmistamiseks võta anum, täida see pöördosmoosi-, destilleeritud või deioniseeritud veega (ideaalne). 1L keskkonna tarvis lisa 900ml vett. Kui vesi valmis, lisa kasvutoitaineid kuni EC on 1,5, seejärel 30g/L suhkrut ja reguleeri lahuse pH 5,7-ni, lisa 6g/L agarit ja pane autoklaavitavasse pudelisse, kuid ära täida üle. Steriliseeri pudel 15 min ja kalla umbes 50ml igasse steriliseeritud anumasse.

Samm 6

Kui keskkond valmis, valmista lahus 0,5% valgendi ning 0,1% steriilse tween 20-ga. Kui sul on vaid 2,75% valgendi, lisa 181ml 1L kohta.

Samm 7

Täida anum vähese veega, pane kanepimaterjal sisse ning veendu, et taimematerjal oleks terve. Kui hoiad seda üle tunni, aseta jääga külmikusse ja püüa kiiresti vette saada.

Samm 8

Võta suletav steriilne anum ja täida see umbes 80% ulatuses valgendi/tween lahusega, lisa taimematerjal ning sule anum.

Samm 9

Loksuta õrnalt 20 min, seejärel raputa tugevalt 20 sek pärast esmaseid 20 min.

Samm 10

Kanna taimematerjal teise anumasse, mis on täidetud 80% steriliseeritud veega, loksuta õrnalt 5 min ja korda seda 2 korda veel.

Samm 11

Kasutades steriilseid pintsette, tõsta taimematerjal steriilsele paberile, mis imab üleliigse vee. Seejärel aseta igasse anumasse üks taimetükk püstisesse asendisse ning paiguta see restile 25°C all 18/6 valgusrežiimil vähemalt 3 nädalaks. Kui su taimed on valmis, oledki edukalt kasvanud klooni ning see on valmis edasi kasvama sulle sobivas keskkonnas – väljas või toas.

Keemilise koostise juhend 

Arvesta, et erinevatel keskkondadel on erinevad mineraalide tüübid ja kogused, see juhend põhineb Murashige-Skoog'i söötmel. Uuri kindlasti, millised koostisosad ja kogused on sinu keskkonnas eelistatud.

Need on põhitoitained, mida kanepitaimed vajavad suures koguses, eriti koekultuuris. Ilma nendeta ei suuda taimed kasvatada rohelist massi.

Need põhitoitained on vajalikud väiksemas koguses, kuid samavõrra olulised koekultuuris – ilma nendeta ei kasva taimed korralikult ning ilmnevad defitsiidisümptomid.

Need vitamiinid on olulised sinu taime ainevahetusele, eriti koekultuuri puhul. Kindlusta, et annad neid õiges koguses.

6. Kokkuvõte

Kanepitaime koekultuur võib tunduda esmapilgul keeruline, kuid tegelikkuses on see lihtne, kui järgida parimaid tingimusi ja võtta tarvitusele ohutusabinõud, et saavutada parim ellujäämisprotsent. Teame, et see tehnika on suhteliselt uus ja võib olla üsna kulukas, seega ei ole kõigil kasvatajatel alati võimalust vajalikke seadmeid hankida. Kui aga töötad või oled loonud enda koekultuuri laboratooriumi kodus, jaga oma teadmisi teiste kasvatajatega ja jäta kommentaar allolevasse kommentaarikasti!

Välised allikad

1. Plant Tissue Cultures. - Kärkönen, Anna & Santanen, Arja & Iwamoto, Kuninori & Fukuda, Hiroo. (2020). 
2. Nanotechnology and Plant Tissue Culture. - Tariq, Amina & Ilyas, Saiqa & Naz, Shagufta. (2020). 
3. Plant Tissue Culture Media, Recent Advances in Plant in vitro Culture. - Annarita Leva and Laura M. R. Rinaldi (2012).