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Agricoltura moderna
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La tecnica di mantenimento e crescita delle cellule vegetali, tessuti, e altre parti di piante in condizioni sterili in un mezzo nutritivo si chiama 'coltura di tessuti' nelle piante. Questa tecnica o coltura tissutale viene utilizzata per scopi di propagazione. Perciò, questo metodo è noto anche come micropropagazione. Con l'uso di questo metodo, un clone di una pianta viene prodotto in ambiente controllato e poi propagato all'ambiente esterno. La parte della pianta che viene utilizzata per la coltura dei tessuti è chiamata an 'espianto' . Questa coltura è stata istituita per la prima volta da Gottlieb Haberlandt nell'anno 1902. La capacità di una cellula vegetale di rigenerarsi in un'intera pianta è definita biologicamente come “totipotenza cellulare”. Gli espianti vengono coltivati in contenitori con un mezzo ricco di sostanze nutritive. Tutti i materiali relativi alla coltura tissutale vengono sterilizzati prima dell'uso per prevenire infezioni e marciume del tessuto. Esistono diversi tipi di coltura tissutale in piante come Callus Culture, Cultura degli organi, Coltura unicellulare, Cultura della sospensione, Cultura dell'embrione, Antera Cultura, Cultura del polline, Embriogenesi somatica, Cultura del protoplasto, Punta di tiro e cultura del meristema e cultura dell'espianto. I tre aspetti principali dell'ambiente necessari per la coltura dei tessuti sono il mezzo nutritivo (la miscela di sali, vitamine, nutrienti, e altri stimolatori della crescita), le condizioni asettiche (sterilizzazione), e l'aerazione del tessuto (include l'agitazione del mezzo). Si prevede che la coltura tissutale nelle piante subisca quattro fasi prima di essere effettivamente propagata nell'ambiente esterno. Le fasi sono:
Fase 1 o fase di inizio:L'espianto che deve essere coltivato viene sterilizzato per prevenire lo sviluppo di microrganismi che possono influenzare negativamente il processo.
Fase 2 o fase di moltiplicazione:in questa fase, l'espianto viene ripartito e introdotto nel medium. Qui il tessuto prolifera e produce nuovi germogli.
Fase 3 o formazione delle radici:gli ormoni vengono utilizzati per indurre la radicazione e gli espianti vengono preparati per essere trasferiti ai normali mezzi di coltura.
Fase 4 o fase di insediamento:i propaguli vengono infine spostati nelle condizioni del terreno esterno.
Leggi questo:Informazioni sulla cultura del tessuto di banana.
Le piante che sono state coltivate con successo utilizzando la tecnica della coltura tissutale sono Banana, Ananas, Fig, Parval, Tindora, Limone, Zenzero, Patata dolce, Canna da zucchero, Pomodoro, Patata, Cavolo, Papaia, Mango, Guaiava, Fragola, Curcuma, Jatropha, Eucalipto, Teak, orchidee, Bambù, eccetera.
Se la coltura tissutale viene praticata a casa, poi ci sono alcuni materiali disponibili che possono essere utili.
Il terreno per le piante da coltura tissutale è costituito da macronutrienti, micronutrienti, vitamine, regolatori di crescita, e carboidrati o saccarosio. Questi elementi sono comuni per la maggior parte delle piante e sono progettati da Murashige e Skoog. Alcuni gruppi speciali di piante come le conifere possono richiedere ulteriori nutrienti. I costituenti generali dei media sono:
Preparazione dei terreni per impianti di coltura tissutale:
È un compito molto difficile pesare ogni costituente per preparare il terreno per ogni tessuto vegetale. Così, convenientemente lo stock del mezzo viene preparato e conservato in frigorifero e regolarmente controllato per contaminazione o precipitazione. I comuni terreni utilizzati per la coltura tissutale sono prontamente disponibili sul mercato con una specifica per ciascuno.
Un esempio del processo di miscelazione dei media è delineato qui:
Il contenitore da 1 litro è riempito con tre tazze d'acqua.
Si aggiungono 2,2 g o mezza bustina di terreno MS con 2 cucchiai di zucchero e si mescola bene.
A questa soluzione vengono aggiunti 1 ml di BAP (benzil adenina) e 1 ml di PPM (miscela di conservanti vegetali).
L'acqua viene aggiunta per fare 1 litro della miscela. Il pH della soluzione dovrebbe essere compreso tra 5 e 6 o tra 5,6 e 5,8. Se il PH è acido, aggiungere una piccola quantità di bicarbonato e mescolare bene. Altrimenti se il PH è basico aggiungete qualche goccia di aceto e mescolate bene.
Dispensare il terreno nel vasetto una volta raggiunto il pH richiesto. Ogni vasetto può contenere 25 ml di soluzione.
L'agar gelificante 30 ml o 50 ml viene aggiunto alla soluzione da 25 ml.
I vasetti vengono tappati e posti in condizioni di calore come in un forno a microonde, pentola a pressione, ecc. per la sterilizzazione.
Il terreno utilizzato per la coltura delle piante viene portato in un contenitore di vetro ed è sigillato con chiusure in cotone o plastica e viene sterilizzato con il metodo in autoclave per 30 minuti a 15 libbre per unità di pressione quadrata. Le vitamine, aminoacidi, ormoni, e altri estratti vegetali vengono distrutti durante l'autoclave, pertanto la soluzione di questi composti viene sterilizzata mediante l'uso di carta da filtro Millipore con un diametro di 0,2 micrometri di dimensione dei pori. Quando vecchi alberi o piante vengono selezionati per la coltura dei tessuti, la sterilizzazione dell'espianto è un problema serio a causa della contaminazione. Le spore nelle piante vengono rimosse utilizzando insetticidi e pesticidi e coprendo i germogli con sottili, sacchetti di pellicola trasparente prima di raccogliere l'espianto. La superficie ha una contaminazione microbica, quindi viene accuratamente sterilizzata prima di piantare nel mezzo nutritivo. ipoclorito, etilico, e l'alcol isopropilico sono utilizzati come soluzioni sterilizzanti di superficie per i tessuti vegetali. Gli espianti vengono prima lavati in acqua distillata o acqua calda per 20-20 minuti per rimuovere le particelle di polvere, poi con una soluzione detergente, e infine con 0,1% di soluzioni di HgCl2 e NaCl per cinque minuti. Gli espianti vengono nuovamente lavati con acqua distillata sterilizzata per rimuovere i segmenti nodali sterili dagli espianti. L'uso di pinze sterili per maneggiare il tessuto o l'espianto è un must.
Per la coltura di tessuti nelle piante se si utilizza un terreno liquido, quindi c'è il rischio di sommersione del tessuto e mancanza di apporto di ossigeno che può provocare la morte del tessuto. Per superare questo problema viene utilizzato un agente gelificante. Gli agenti gelificanti dovrebbero avere una proprietà estremamente essenziale per la coltura tissutale, ovvero l'agente dovrebbe formare un liquido quando riscaldato, diventano semisolidi una volta raffreddati e resistono alla sterilizzazione. Gli agenti gelificanti più comunemente usati sono Agar, Agarosio, e Gelrite. Altri agenti gelificanti disponibili sono le gomme Gellan, acido alginico, e Gelcarin. Il gel viene utilizzato principalmente per rassodare i supporti; quindi viene aggiunto sotto forma di polvere e riscaldato in modo che raggiunga la temperatura di ebollizione. Mentre i media si raffreddano, forma il gel. Questo gel è una superficie solida parziale per ancorare l'espianto dall'essere sommerso, ma abbastanza morbido da aiutare gli espianti ad assorbire i nutrienti. Le miscele dei media sono prontamente disponibili sul mercato con l'agente gelificante e gli ormoni aggiunti. Per esempio, per i media MS, 1 litro di soluzione necessita di 4,33 g della miscela preconfezionata, ma se è presente anche un gelificante come l'agar allora 1 litro della soluzione necessita di 9-12 g della miscela.
Quando l'espianto si stabilisce nel terreno, va coltivata in condizioni di luce buone e moderate. Il fotoperiodo dovrebbe essere lungo. La temperatura dovrebbe essere stabile intorno ai 25 gradi Celsius, ma può variare tra i 22 ei 28 gradi Celsius. Quando il tessuto o l'espianto smettono di crescere, è il momento di sostituirli o dividerli per formare sottocolture. Per fare ciò vengono preparati l'area di lavoro sterile necessaria e i mezzi. Per sostituire il tessuto è sufficiente estrarlo dal barattolo e sostituirlo nel nuovo barattolo con il medium. Ma se il tessuto deve essere diviso, l'area di lavoro sterile è impostata per tagliare il tessuto in pezzi e metterli in barattoli. Gli strumenti utilizzati per il taglio devono essere sterilizzati prima dell'uso.
Questa è la fase della coltura tissutale in cui i germogli o le piantine coltivate vengono stimolati per la crescita e l'indurimento delle radici. Viene anche eseguito all'interno dell'ambiente interno come una provetta. Dopo il processo di micropropagazione, la crescita delle radici è un requisito essenziale e non avviene nelle fasi iniziali. Le piantine vengono messe in un mezzo che stimola la crescita e l'inizio delle radici come l'auxina.
L'indurimento prepara la pianta a crescere nell'ambiente naturale. Poiché le piantine vengono coltivate in una zona condizionata, richiedono tempo per adattarsi all'ambiente esterno. Le piante diventano suscettibili alle malattie se estratte dall'in vitro. L'indurimento delle piantine comporta il loro svezzamento lentamente da costante, alta umidità stabile, luce bassa, e ambienti caldi a luce variabile e instabile, umidità, e livelli di temperatura. Anche l'ambiente esterno viene mantenuto ad alti livelli di umidità mediante nebulizzazione o collocando sopra le piante coperture di plastica con un foro.
Per trasferire le piante nell'ambiente naturale esterno, è molto importante che i terreni di coltura tissutale dalle radici vengano rimossi. Per fare questo, le piantine vengono messe sotto l'acqua corrente calda in modo che la forza dell'acqua pulisca a fondo il substrato dalle radici. Se questo non viene fatto, poi c'è il rischio che muffe (funghi) si nutrano dei supporti e distruggano le piante. Il trattamento delle piante dovrebbe essere lo stesso di come sono state trattate in vitro. La copertura dei sacchetti di plastica sopra le piante dovrebbe rimanere per una settimana fino a quando le piante non si adattano all'ambiente naturale. Le piante vanno tenute al riparo dalla luce solare diretta e una volta indurite, possono essere trattati come qualsiasi altra pianta coltivata in terra.
Futuro degli impianti di coltura tissutale:
L'industria agricola può diventare sostenibile con bassi input energetici e rese di alta qualità con l'assistenza della biotecnologia. La tecnica della coltura tissutale nelle piante può produrre piante di qualità superiore, ma il loro potenziale non è stato sfruttato in molti paesi in via di sviluppo. L'indice di prestazione delle piante coltivate in tessuto è elevato rispetto alle piante propagate in modo convenzionale. Il mercato per una migliore varietà di piante può essere lento se il tasso di moltiplicazione è lento. La coltura tissutale può aiutare ad accelerare questo processo mediante una propagazione più rapida. Anche l'uso di sostanze chimiche è ridotto perché le piante vengono coltivate in un ambiente resistente alle malattie. L'importanza della coltura dei tessuti nelle piante dovrebbe essere riconosciuta e implementata per una maggiore produzione agricola e anche per generare occupazione rurale nei paesi in via di sviluppo.
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