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Agricoltura moderna
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INTRODUZIONE
La tecnica della coltura tissutale è stata popolare nello spazio commerciale per la moltiplicazione su larga scala di piante di varietà superiori d'élite. Il successo nell'ottenere piante in coltura tissutale con elevata produttività e resa dipende da diversi fattori tra cui fisici, fisiologico, e fattori ambientali.
L'inizio della coltura dipende dal genotipo della fonte dell'espianto, età di espianto, e il tipo di espianto e fonte di espianto. Allo stesso modo, il microambiente in vitro delle piante coltivate influisce sulla qualità della loro crescita e sviluppo.
Questo articolo copre tutto sul ruolo dei fattori ambientali nel decidere lo sviluppo in vitro delle piante.
La lunghezza d'onda, densità del flusso, e fotoperiodo sono le tre caratteristiche della luce che influenzano lo sviluppo delle piante nella coltura dei tessuti. Influenzano principalmente le caratteristiche di crescita come l'allungamento dello stelo, dimensione della foglia, e anatomia vegetale di piante coltivate.
La luce fluorescente bianca è la fonte di luce primaria per la micropropagazione. Il loro spettro di lunghezze d'onda cade tra 400-700 nm che corrisponde ai requisiti delle colture in vitro.
Oltre alle luci fluorescenti bianche, diodi emettitori di luce (LED) con una singola lunghezza d'onda, è stata la migliore alternativa tra i culturisti.
Alcuni scienziati hanno osservato che una combinazione di LED blu (450-480 nm) e rossi (640-660 nm) supporta una migliore crescita delle piante rispetto alla luce fluorescente. Ma, il rapporto di queste luci dipende dalla specie e cultivar delle piante. Per esempio, la cultivar di fragola "Akihime" preferisce una combinazione di 30% blu + 70% luci rosse per la sua crescita sana.
Gli scienziati hanno osservato che l'aumento dell'intensità della luce con l'arricchimento di CO2 dell'ambiente di coltura favorisce l'accumulo di composti fotosintetici e stimola la crescita fotoautotrofica dei tessuti clorofilliani.
L'aumento dell'intensità della luce influenza un cambiamento positivo nella morfologia del tessuto vegetale compreso un aumento dello spessore delle foglie, palizzata più grande, parenchima spugnoso, e stomi funzionali, resa in biomassa, ed enzimi coinvolti nella produzione di metaboliti secondari.
La qualità della luce è un altro fattore che influenza la crescita, caratteristiche fisio-morfologiche, e la produzione di metaboliti secondari nei tessuti vegetali in vitro. E, in alcune piante, ha anche un ruolo nell'embriogenesi. Ad esempio in Cydonia oblonga , rosso lontano, o esposizione rosso-far-rosso, la luce rossa quadruplica gli embrioni somatici, rispetto all'oscurità.
L'umidità relativa tipica all'interno di un recipiente di coltura ermeticamente sigillato varia dal 95% al 100% che ha un ruolo essenziale nella germinazione degli embrioni somatici in vitro. Ma, a causa dell'elevata umidità relativa all'interno del recipiente di coltura, i pianeti formano strati di cera epicuticolare poco sviluppati e stomi malfunzionanti.
Queste anomalie portano alla morte della pianta per eccessiva perdita d'acqua quando vengono trasferite a quando sono esposte all'umidità ambientale ex vitro.
L'umidità relativa nelle piante coltivate può essere controllata da:
Può migliorare la crescita delle piante, deposizione di cera epicuticolare, funzione stomatica, e riduce l'iperidrosi, e di conseguenza si traduce in una migliore sopravvivenza ex vitro e resistenza all'essiccazione.
Ma, per tessuti non iperidrici, la ridotta umidità relativa può causare una fotosintesi netta leggermente ridotta, causando un'area fogliare più piccola, ridotta apertura stomatica che porta a una ridotta diffusione del mesofillo di CO2 intercellulare e diminuzione della resa quantica e dell'efficienza.
Il corretto scambio gassoso tra le piante coltivate è fondamentale per evitare l'accumulo di etilene, alta umidità, e l'esaurimento della CO2 che influisce negativamente sulle piante coltivate.
Le piante in vitro vengono coltivate in un recipiente di coltura chiuso. E per consentire lo scambio di gas tra l'impianto e l'ambiente, o si allentano i sigilli o si prevede un passaggio nel tappo del recipiente di coltura.
Quando usi un recipiente ben chiuso, lo scambio di gas è ridotto, che influisce negativamente sulla normale crescita e sviluppo delle piante durante la coltivazione in vitro. Invece, l'uso di chiusure con filtri o recipienti sfiatati, che consentono lo scambio di gas, aumenta la capacità fotosintetica, il tasso di moltiplicazione, e la sopravvivenza delle piante dopo il trasferimento in condizioni ex vitro.
Un aumento della concentrazione di CO2 all'interno del recipiente di coltura favorisce la fotosintesi e la crescita autotrofica, accompagnata da un'elevata intensità luminosa. Un intervallo normale di concentrazione di CO2 nelle piante coltivate in tessuti varia tra 0,1-0,3%.
Lo scambio di gas può essere aumentato sia aumentando la ventilazione passiva nei contenitori di coltura, sia integrando un sistema di ventilazione forzata.
La ventilazione forzata è diventata uno strumento essenziale per mantenere un efficiente scambio di gas per la crescita fotoautotrofica in grandi contenitori di coltura, come i bioreattori.
La temperatura è uno dei principali fattori che influenzano i processi fisiologici delle piante, compresa la respirazione e la fotosintesi. La temperatura di coltura più comunemente preferita è compresa tra 20 ℃- 27 ℃. Ma, varia anche a seconda del genotipo delle piante.
La creazione e il mantenimento di un perfetto microambiente attorno alle colture sono essenziali per la corretta crescita e sviluppo delle piante in vitro.
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