1.2 Rastlinné explantáty, ich význam a perspektívy využitia

Rastlinné orgány, pletivá a bunky možno pestovať aj oddelene od materského organizmu, v podmienkach in vitro kultúry ( Opatrný 1983 ).
Základom ich pestovania je skutočnosť, že každá živá rastlinná bunka/pohlavná i somatická/ je totipotentná. Vďaka svojej totipotencii sú rastlinné bunky v podmienkach kultivácie in vitro schopné obnoviť fázu delenia a v závislosti na vplyve okolitého prostredia /podmienok kultivácie/dosiahnuť určitého stupňa diferenciácie, prípadne regenerácie celej rastliny ( Dušková, Dušek 1997 )
Kultivácia rastlín alebo ich časti v podmienkach in vitro vychádza z týchto princípov :
- veľké populácie buniek možno dlhodobo kultivovať a za kontrolovaných podmienok regenerovať rastliny
- kultúra organizovaných štruktúr ( meristémov, embryí ) – systém vysokej genetickej stability
- bunková kultúra je zdrojom genetickej variability / rastlinné bunky v in vitro podmienkach sú geneticky a chromozomálne nestabilné/, ktorú možno zvýšiť pri použití mutagénov in vitro. – kultúra organizovaných štruktúr /meristémov, embryí/-systém vysokej genetickej stability umožňuje hromadne množiť geneticky identické potomstvo-klonovať in vitro
- bunková populácia umožňuje selektovať bunky nesúce špecifickú genetickú zmenu /mutáciu/
- populácia odvodená z haploidných buniek / napr.peľových zŕn/ zvyšuje pravdepodobnosť zachytenia recesívnych mutácií

Spôsoby regenerácie :
- regenerácia priama – vychádza z diferencovaných pletív /púčiky,výhonky a pod./
-regenerácia nepriama – vychádza z nediferencovaných pletív, alebo buniek / kalusy /
Kultúry rastlinných explantátov možno podľa morfologickej, resp. anatomickej charakteristiky zaradiť do niektorej z nasledujúcich 5 tkategórií :
1.kultúra orgánová- predstavuje orgánové systémy, orgány, resp. ich časti kultivované v podmienkach in vitro spôsobom, ktorý umožňuje ich diferenciáciu a v celku zachováva ich stavbu a funkciu
2.Kultúra pletivová- predstavuje do rôzneho stupňa súdržné morfologicky dezordanizované komplexy pletiva, rpzmnožované na pevnej či tekutej živnej pôde.
3.Kultúra suspenzná- predstavuje voľné bunky a bunkové zhluky rozmnožované v tekutej živnej pôde, premiešavané a prevzdušňované
4.Kultúra bunková- predstavuje voľné, jednotlivé a identifikovateľné bunky, resp. ich najbližšie potomstvo rozmnožované v tekutej, alebo polotekutej pôde , alebo nosiči nasýtenom pôdou.

5.Kultúra protoplastov- predstavuje nahé rastlinné bunky, u ktorých bola mechanickým alebo enzymatickým procesom odstránená bunková stena. Vonkajšia plazmatická membrána je úplne odhalená a je bariérou medzi vonkajším prostredím a vnútorným prostredím bunky ( DUŠKOVÁ, DUŠEK,1997 )
Začlenením metód explantátových kultúr do šľachtiteľského a semenárskeho procesu sa dosahuje predovšetkým :
a; rýchle množenie cenných rastlinných genotypov, vzniknutých šľachtiteľskou činnosťou a tým aj rýchlejšia tvorba nových výkonnejších odrôd
b; ozdravenie šľachtiteľských materiálov od patogénov, najmä od výrusov a tým dosahovanie vyšších úrod a nižších strát
c; prekonanie nekrížiteľnosti systematicky vzdialených rastlinných taxónov a umožnenie vyšľachtenia nových genotypov poĺnohospodárskych a záhradníckych plodín a nových odrôd s významnými hospodárskymi znakmi a vlastnosťami
d; dlhodobé udržiavanie genetických zdrojov v kultúre in vitro
e; možnosť indukcie vzniku haploidných a polyploidných organizmov využitím premenlivosti rastlinných pletív a tým možnosť získania nových odrôd poľnohospodárskych a záhradných plodín v kratšom čase
f; možnosť využitia predselekcie v kultúrach in vitro umožňuje skvalitnenie rastlín
g; získanie nových a udržanie existujúcich genotypov s peľovou sterilitou a tým možnosť podstatne skrátiť šľachtiteľský proces
h; možnosť produkcie haploidov androgenézou a gynogenézou in vitro a tým rýchlejšie získanie nových odrôd
i; možnosť konštrukcie úplne nových genotypov kultúrnych rastlín (Preťová 1995).

Veľmi dôležitým a z praktického hľadiska nesmierne cenným dôsledkom meristémových kultúr je eliminácia vírusových ochorení. Platí všeobecná zásada : čím menší je primárny explantát, tým väčšia je pravdepodobnosť odvodenia bezvirózneho jedinca. Vírusy v rastline nie sú rozložené rovnomerne. V meristémoch sa vírusy nenachádzajú, pretože je tu intenzívne delenie buniek a absentuje tu výskyt vaskulárnych elementov a to znemožňuje množenie a transport vírusov. Neskôr sa zistilo, že niektoré vírusy napádajú aj meristém. Na ich likvidáciu sa využíva termoterapia.
Klonové množenie in vitro sa okrem komerčných laboratórií začína veľmi využívať aj v šľachtiteľskom procese. Niektoré zo šľachtiteľských materiálov je vhodné udržovať a rozmnožovať in vitro, napr. sexuálne sterilné rastliny – haploidy, sterilné mutanty, zriedkavé aneuploidy, alebo rastliny s neobvyklou kombináciou chromozómov, ktoré sa môžu stratiť pri generatívnom rozmnožovaní. Špecifické heterozygotné kombinácie génov, t.j. zložité hybridné genotypy, ktoré je obtiažne získať krížením – celý sortiment povolených odrôd, perspektívne novošľachtence a niektoré genetické zdroje.

1.3 Spôsoby rozmnožovania rastlín

U rastlín rozoznávame dva druhy rozmnožovania – pohlavné / generatívne / a nepohlavné / vegetatívne /. Teoreticky sa všetky rastliny môžu rozmnožovať vegetatívne, častejši je však generatívny spôsob rozmnožovania

1.3.1. Vegetatívne spôsoby rozmnožovania

Vegetatívne rozmnožovanie je spôsob rozmnožovania rastlín pomocou vegetatívnych
orgánov, izolovaných somatických buniek, prièom sa zachovávajú pôvodné genetické
vlastnosti rastlín.
Potomstvo získané vegetatívnym rozmnožovaním sa nazýva klon.Okrem toho, že
vegetatívne množenie je účinnou množitel'skou metódou, stalo sa aj súčast'ou šl'achtenia.
V princípe sú možné tri spôsoby vegetatívneho množenia rastlín:
1. štepenie alebo očkovanie/heterovegetatívne množenie/
2. rezkovanie a zakoreňovanie rezkov/autovegetatívne množenie/
3. produkcia rastlín pomocou pletivových kultúr/mikrorozmnožovanie/

1. Štepenie a očkovanie je široko využívaná metóda vegetativneho rozmnožovania rastlín zvlášt' u drevín v semenných sadoch.
2. Úspešnost' zakoreňovania odrezkov odoberaných z rôznych častí rastlín je závislá na viacerích faktoroch:
- genotyp danej rastliny
- fyziologický stav odrezkov-životaschopný a zdravý materiál s vysokým množstvom živín má väčší predpoklad na zakorenenie. Fyziologický stav materiálu je ovplyvnený sezónou v čase odoberania materiálu, klimatickými podmienkami a podmienkami pestovania donorovej rastliny.
3. Podl'a typu východzieho explantátu rozoznávame viac typov in vitro kultúr:
Embryokultúry - kultúry izolovaných embryí rôzneho stupňa vývinu, ktoré sa často používajú k produkcii inak inkompatibilných hybridov.
Meristémové kultúry - kultúry vrcholovej delivej /meristémovej/ zóny púčikov.
Významné sú z hľadiska množenia bezvírusového rastlinného materiálu.Pomocou meristémových kultúr boli ozdravené mnohé kultivary ovocných drevín /jablone, hrušky, figy, grapefruity/.
Orgánové kultúry - aseptické kultúry celistvých rastlinných orgánov, v ktorých sa udržuje ich pôvodná forma (GAJDOŠOVÁ, 1995).