Técnicas de plantas de cultura de tecidos:
Introdução às plantas de cultura de tecidos:
A técnica de manutenção e crescimento de células vegetais, tecidos, e outras partes da planta sob condições estéreis em um meio nutriente é chamado ‘Cultura de tecidos’ nas plantas. Esta técnica ou cultura de tecidos é usada para propósitos de propagação. Portanto, este método também é conhecido como micropropagação. Com o uso deste método, um clone de uma planta é produzido sob um ambiente controlado e então propagado para o ambiente externo. A parte da planta que é usada para cultura de tecidos é chamada de ‘Explante’ . Esta cultura foi estabelecida pela primeira vez por Gottlieb Haberlandt no ano de 1902. A capacidade de uma célula vegetal de se regenerar em uma planta inteira é biologicamente denominada como ‘Totipotência celular’. Os explantes são cultivados em recipientes com meio rico em nutrientes. Todos os materiais relacionados à cultura de tecidos são esterilizados antes do uso para prevenir infecções e apodrecimento do tecido. Existem diferentes tipos de cultura de tecidos em plantas, como Callus Culture, Cultura de Órgãos, Cultura de célula única, Cultura de suspensão, Cultura Embrião, Cultura da Antera, Cultura do pólen, Embriogênese somática, Cultura de protoplasto, Cultura de ponta de tiro e cultura de meristema e cultura de explante. Os três principais aspectos do ambiente necessários para a cultura de tecidos são o meio nutriente (a mistura de sais, vitaminas, nutrientes, e outros estimuladores de crescimento), as condições assépticas (esterilização), e a aeração do tecido (inclui a agitação do meio). Espera-se que a cultura de tecidos em plantas passe por quatro estágios antes de ser realmente propagada para o ambiente externo. As etapas são:
Etapa 1 ou fase de iniciação:O explante que deve ser cultivado é esterilizado para evitar o desenvolvimento de microrganismos que podem afetar negativamente o processo.
Estágio 2 ou fase de multiplicação:neste estágio, o explante é redividido e introduzido no meio. Aqui, o tecido se prolifera e produz novos brotos.
Estágio 3 ou formação da raiz:os hormônios são usados para induzir o enraizamento e os explantes são preparados para serem transferidos para o meio de cultivo regular.
Etapa 4 ou fase de estabelecimento:Os propágulos são finalmente movidos para as condições externas do solo.
Vantagens das plantas de cultura de tecidos:
- Um grande número de plântulas pode ser cultivado em menos tempo e espaço com um único explante.
- Tecidos de plantas são influenciados por outros controles correlativos de plantas que podem ser isolados nesta técnica.
- A mesma réplica de plantas é criada para produzir bons frutos e plantas com flores.
- Este método é extremamente rápido para produzir plantas maduras.
- Quando as sementes ou polinizadores não estão disponíveis, então esta técnica é útil.
- Uma nova espécie de planta geneticamente modificada pode ser desenvolvida.
- Condições estéreis têm menos risco de doenças, pragas, e outros patógenos.
- Sementes com menor possibilidade de germinação, como orquídeas e nepenthes, podem ser cultivadas por meio desse método.
- Os propágulos podem ser armazenados por muito tempo em uma pequena área.
Desvantagens das plantas de cultura de tecidos:
- Essa técnica pode incluir 70% mais mão de obra e é cara.
- As plantas desenvolvidas em um ambiente condicionado tendem a perder resiliência a doenças. Portanto, existe o risco de as plantas serem vulneráveis às mesmas infecções.
- Uma amostra de tecido de planta profundamente infectada pode produzir uma planta infectada se não for devidamente rastreada para vírus e infecção antes de realizar a cultura.
- Não é verdade que todas as plantas são cultivadas com sucesso; às vezes, produtos químicos metabólicos secundários das plantas podem matar o explante ou retardar seu crescimento.
Leia isto:Informações sobre cultura de tecido de banana.
Plantas cultivadas usando a técnica de plantas de cultura de tecidos:
As plantas que foram cultivadas com sucesso usando a técnica de cultura de tecidos são Banana, Abacaxi, FIG, Parval, Tindora, Limão, Ruivo, Batata doce, Cana de açúcar, Tomate, Batata, Repolho, Mamão, Manga, Goiaba, Morango, Açafrão, Jatropha, Eucalipto, Teca, Orquídeas, Bambu, etc.
Materiais necessários para plantas de cultura de tecidos:
Se a cultura de tecidos está sendo praticada em casa, então, existem alguns materiais disponíveis que podem ser úteis.
- Frascos longos de comida para bebê.
- Tampas Phyto para cobrir os potes.
- Fórceps.
- Media (Murashige e Skoog com vitaminas).
- medidor de pH.
- Conjunto de medição de colher.
- Pipeta.
- Panela de pressão para esterilizar o equipamento.
- Capuz, como uma caixa de plástico com orifícios virados de cabeça para baixo.
- Um borrifador.
- Mistura de conservantes de plantas (PPM).
Preparando a mídia para plantas de cultura de tecidos:
Instalação de cultura de tecidos de plantas. A mídia para plantas de cultura de tecidos é composta de macronutrientes, micronutrientes, vitaminas, reguladores de crescimento, e carboidratos ou sacarose. Esses elementos são comuns para a maioria das plantas e são projetados por Murashige e Skoog. Alguns grupos especiais de plantas, como as coníferas, podem exigir nutrientes adicionais. Os constituintes gerais da mídia são:
- Minerais para apoiar a vida das plantas
- O magnésio é uma parte das moléculas de clorofila.
- O cálcio é o componente da parede celular.
- O nitrogênio é uma parte dos aminoácidos, proteínas, vitaminas, um ácido nucleico.
- Ferroso, zinco, e molibdênio são partes de enzimas.
- Além desses elementos, existem alguns elementos extras exigidos pelas plantas para o crescimento, como o carbono, hidrogênio, oxigênio, fósforo, enxofre, potássio, manganês, cobre, sódio, silício, níquel, cobalto, vanádio, selênio, e boro.
- Existem alguns nutrientes orgânicos produzidos pelas próprias plantas, mas para cultura de tecidos, esses suplementos devem ser fornecidos como tiamina (vitamina B1), Niacina (vitamina B3), Piridoxina (vitamina B6), e Mio-inositol (complexo de vitamina B).
- Além destes, cultura de tecidos em plantas requer reguladores de crescimento, como Auxin (para divisão celular e síntese de parede celular), Citocinina (estimula a multiplicação de brotos), Giberelinas (desenvolvimento de mudas).
Preparação da mídia para plantas de cultura de tecidos:
É uma tarefa muito difícil pesar cada constituinte para preparar o meio para cada tecido vegetal. Então, convenientemente, o estoque do meio é preparado e armazenado no refrigerador e regularmente verificado quanto a contaminação ou precipitação. Os meios comuns usados para cultura de tecidos estão prontamente disponíveis no mercado com uma especificação para cada um.
- Meio de White (o meio mais antigo para cultura de tecidos).
- Meio MS (mídia comumente usada preparada por Murashige e Skoog).
- Meio B5 (usado para suspensão de células, cultura de calos, e agora para a cultura de protoplastos desenvolvida pela Gamborg).
- Meio N6 (usado para cultura de anteras de cereais).
- Meio de Nitsch (usado para outra cultura).
Um exemplo do processo de mistura de mídia é descrito aqui:
O recipiente de 1 litro contém três xícaras de água.
2,2 g ou meio pacote de meio MS com 2 colheres de sopa de açúcar são adicionados e bem misturados.
1 ml de BAP (benzil adenina) e 1 ml de PPM (mistura de conservantes de plantas) são adicionados a esta solução.
Água é adicionada para fazer 1 litro da mistura. O pH da solução deve estar entre 5 e 6 ou 5,6 a 5,8. Se o PH for ácido, adicione uma pequena quantidade de bicarbonato de sódio e misture bem. Caso contrário, se o pH for básico, adicione algumas gotas de vinagre e misture bem.
Dispense a mídia no frasco para bebês assim que o pH necessário for alcançado. Cada frasco pode conter 25 ml da solução.
O agente gelificante ágar 30 ml ou 50 ml é adicionado à solução de 25 ml.
Os potes são tampados e colocados em condições de calor, como em um micro-ondas, panela de pressão, etc. para esterilização.
Esterilização de meios e explantes para plantas de cultura de tecidos:
Os meios usados para a cultura de plantas são colocados em um recipiente de vidro e são selados com tampas de algodão ou plástico e são esterilizados pelo método em autoclave por 30 min a 15 libras por unidade de pressão quadrada. As vitaminas, aminoácidos, hormônios, e outros extratos de plantas são destruídos durante a autoclavagem, portanto, a solução desses compostos é esterilizada pelo uso de papel de filtro Millipore com um diâmetro de 0,2 micrômetro de tamanho de poro. Quando árvores ou plantas velhas são selecionadas para cultura de tecidos, a esterilização do explante é um problema sério devido à contaminação. Os esporos das plantas são removidos usando inseticidas e pesticidas e cobrindo os brotos com folhas finas, sacos de filme transparente antes de coletar o explante. A superfície tem contaminação microbiana, portanto, é totalmente esterilizada antes do plantio no meio nutriente. Hipoclorito, etilo, e álcool isopropílico são usados como soluções de esterilização de superfície para tecidos vegetais. Os explantes são primeiro lavados em água destilada ou água morna por 20 a 20 minutos para remover as partículas de poeira, em seguida, com uma solução de detergente, e finalmente com soluções de 0,1% de HgCl2 e NaCl por cinco minutos. Os explantes são novamente lavados com água destilada esterilizada para remover os segmentos nodais estéreis dos explantes. O uso de pinças estéreis para manusear o tecido ou explante é imprescindível.
Agentes gelificantes para plantas de cultura de tecidos:
Para cultura de tecidos em plantas, se um meio líquido for usado, então, existe o risco de submersão do tecido e falta de suprimento de oxigênio, o que pode resultar na morte do tecido. Para superar este problema, um agente de gelificação é usado. Os agentes gelificantes devem ter uma propriedade altamente essencial para a cultura de tecidos, ou seja, o agente deve formar um líquido quando aquecido, tornam-se semissólidos quando resfriados e resistem à esterilização. Os agentes gelificantes mais comumente usados são o ágar, Agarose, e Gelrite. Outros agentes gelificantes disponíveis são gomas Gellan, Ácido algínico, e Gelcarin. O gel é usado principalmente para firmar a mídia; portanto, é adicionado na forma de pó e aquecido até atingir a temperatura de ebulição. Conforme a mídia esfria, ele forma o gel. Este gel é uma superfície sólida parcial para ancorar o explante de ser submerso, mas macio o suficiente para ajudar os explantes a absorver nutrientes. As misturas de mídia estão prontamente disponíveis no mercado com o agente gelificante e hormônios adicionados a ele. Por exemplo, para a mídia MS, 1 litro da solução precisa de 4,33 g da mistura pré-fabricada, mas se um agente gelificante também estiver presente como ágar, então 1 litro da solução precisa de 9-12 g da mistura.
Leia isto:Perguntas e respostas sobre cultura de tecidos vegetais.
Multiplicando e fazendo crescer as plantas de cultura de tecidos:
Como o explante é estabelecido no meio, deve ser cultivado em condições de luz boas e moderadas. O fotoperíodo deve ser longo. A temperatura deve ser estável em torno de 25 graus Celsius, mas pode variar entre 22 - 28 graus Celsius. Quando o tecido ou o explante param de crescer, é hora de substituí-los ou dividi-los para formar subculturas. Para fazer isso, a área de trabalho esterilizada necessária e a mídia são preparadas. Para substituir o tecido, é necessário apenas retirá-lo do frasco e recolocá-lo no novo frasco com o meio. Mas se o tecido tiver que ser dividido, a área de trabalho estéril é configurada para cortar o tecido em pedaços e colocá-los em frascos. Os instrumentos usados para cortar devem ser esterilizados antes do uso.
Condições pré-transplante para plantas de cultura de tecidos:
Este é o estágio da cultura de tecidos em que os brotos ou as plântulas que foram cultivadas são estimulados para o crescimento e o endurecimento das raízes. Também é feito dentro do ambiente interno, como um tubo de ensaio. Após o processo de micropropagação, o crescimento da raiz é um requisito essencial e não acontece nos estágios iniciais. As mudas são colocadas em um meio que estimula o crescimento e a iniciação das raízes, como o Auxin.
O endurecimento prepara a planta para ser cultivada no ambiente natural. Como as mudas são cultivadas em uma zona condicionada, elas precisam de tempo para se ajustarem ao ambiente externo. As plantas tornam-se suscetíveis a doenças quando retiradas do in vitro. O endurecimento das plântulas envolve o desmame lento da constante, alta umidade estável, luz baixa, e níveis de ambiente quente para luz variável e instável, umidade, e níveis de temperatura. O ambiente externo também é mantido em níveis elevados de umidade por rega com névoa ou colocando tampas de plástico com um furo sobre as plantas.
Ex Vitro para plantas de cultura de tecidos:
Para transferir as plantas para o ambiente natural externo, é muito importante que o meio de cultura de tecidos das raízes seja removido. Para fazer isso, as mudas são colocadas em água corrente morna, de modo que a força da água limpe completamente as raízes das raízes. Se isso não for feito, então existe o risco de bolores (fungos) se alimentarem da mídia e destruirem as plantas. O tratamento das plantas deve ser igual ao tratado in vitro. A cobertura dos sacos plásticos sobre as plantas deve permanecer por uma semana até que as plantas se adaptem ao ambiente natural. As plantas devem ser mantidas longe da luz solar direta e, uma vez que endurecem, eles podem ser tratados como qualquer outra planta cultivada no solo.
Futuro das plantas de cultura de tecidos:
A indústria agrícola pode se tornar sustentável com baixo consumo de energia e rendimentos de alta qualidade com o auxílio da biotecnologia. A técnica de cultura de tecidos em plantas pode produzir plantas de qualidade superior, mas seu potencial não foi explorado em muitos países em desenvolvimento. O índice de desempenho das plantas cultivadas em tecidos é alto quando comparado às plantas propagadas convencionalmente. O mercado para uma variedade melhorada de plantas pode ser lento se a taxa de multiplicação for lenta. A cultura de tecidos pode ajudar a acelerar esse processo por meio de uma propagação mais rápida. O uso de produtos químicos também é reduzido porque as plantas são cultivadas em um ambiente resistente a doenças. A importância da cultura de tecidos nas plantas deve ser reconhecida e implementada para uma maior produção agrícola e também para a geração de empregos rurais nos países em desenvolvimento.
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