ROŚLINNE KULTURY in vitro OD POJEDYNCZEJ KOMÓRKI DO KOMPLETNEJ ROŚLINY In vitro, czyli w szkle – tak brzmi dosłowne tłumaczenie łacińskiego zwrotu, przez który rozumiemy badanie procesów poza organizmem (roślinnym lub zwierzęcym), w warunkach laboratoryjnych. Za twórcę metody kultur in vitro tkanek roślinnych uznaje się austriackiego botanika i fizjologa Gottlieba Haberlandta (1854–1945). Koncepcja tej metody, ogłoszona przez niego w 1902 roku, zakładała totipotencję komórek roślinnych, czyli możliwość uzyskania kompletnej rośliny z pojedynczej komórki. Było to śmiałe i wizjonerskie podejście, ponieważ w ówczesnych pionierskich eksperymentach z izolowanymi komórkami roślinnymi nie uzyskano nawet podziałów komórek, a co dopiero regenerację organów czy całej rośliny. Na grunt nauki polskiej roślinne kultury in vitro wprowadził pod koniec lat 40. ubiegłego wieku prof. Jerzy Czosnowski (1922–1976) z Uniwersytetu Adama Mickiewicza w Poznaniu. Tę pro-
blematykę badawczą kontynuował prof. Maciej Zenkteler, który stał się wielkim propagatorem metod in vitro w wielu ośrodkach naukowych w Polsce. Do dzisiaj jest wielkim autorytetem i mistrzem dla naukowców prowadzących badania z wykorzystaniem roślinnych kultur in vitro. W praktyce roślinne kultury in vitro polegają na odcięciu od rośliny niewielkiego fragmentu (który nazywamy eksplantatem), umieszczeniu go w pojemniku (np. w szalce, probówce, kolbie) i utrzymywaniu w kontrolowanych warunkach chemicznych i fizycznych. Obecnie coraz bardziej powszechne staje się użycie przezroczystych, ale plastikowych pojemników. Eksplantatem może być fragment liścia, łodygi, korzenia, kwiatu, a nawet tak delikatne struktury jak wyizolowane, niedojrzałe zarodki lub pojedyncze komórki. Kultury in vitro tkanek roślinnych umożliwiają prześledzenie procesów biochemicznych i fizjologicznych, które w warunkach naturalnych byłyby trudne lub wręcz niemożliwe do zbadania. W wielu przypadkach eksplantaty pobrane z kultur in vitro stanowią materiał do dalszych analiz z użyciem różnorodnych technik. Wystarczy wymienić, na przykład, badania cytologiczne i histologiczne na poziomie mikroskopu świetlnego, fluorescencyjnego lub elektronowego, spektrofotometryczne oznaczanie zawartości związków, cytometryczne pomiary wielkości genomu (ilości Prof. Lesław Przywara, założyciel Pracowni Kultur in vitro w Zakładzie jądrowego DNA) czy też Cytologii i Embriologii Roślin Instytutu Botaniki
Prof. Janina Małecka, założycielka Pracowni Kultur in vitro w Zakładzie Cytologii i Embriologii Roślin Instytutu Botaniki
analizy molekularne określające stopień zmienności genetycznej. Pracownia kultur in vitro w Zakładzie Cytologii i Embriologii Roślin Instytutu Botaniki UJ została założona na przełomie lat 80. i 90. XX wieku dzięki staraniom prof. Janiny Małeckiej (1926–1991) oraz prof. Lesława Przywary (1943–2004). Od 2004 roku opiekę merytoryczną nad pracownią sprawuje prof. Elżbieta Kuta. Na przestrzeni ponad 20 lat działalności naszej pracowni można wyróżnić kilka głównych kierunków badawczych. Jednym z nich jest embriologia eksperymentalna, czyli zagadnienia związane z szeroko rozumianą embriologią w aspekcie doświadczalnym. Można tu wymienić zapylenia in vitro (zalążni, zalążków, gametofitów żeńskich, tzn. woreczków zalążkowych), indukcję zarodków z komórek somatycznych (czyli z ominięciem procesu zapłodnienia komórki jajowej), uzyskiwanie roślin haploidalnych (o zredukowanej liczbie genomów), zawierających wyłącznie genom ojcowski (androgeneza) lub mateczny (gynogeneza). Takie rośliny są wykorzystywane do utworzenia linii homozygotycznych („czystych”, tzn. stabilnych pod względem występowania jakiejś cechy), bardzo cennych dla rolnictwa, sadownictwa i ogrodnictwa – z racji otrzymania nowych odmian o potencjalnie „lepszych” cechach. Androgeneza polega na regeneracji roślin z mikrospor lub ziaren pyłku, czyli haploidalnych komórek powstałych w wyniku podziału mejotycznego. W naszej pracowni prowadzono badania nad regeneracją haploidów z pylników pszenicy (Triticum aestivum). Gynogeneza umożliwia uzyskanie rośliny z niezapłodnionej komórki
alma mater nr 158
67