Liečivé rastliny v meniacich sa environmentálnych podmienkach

Vliv abiotických a biotických stresorů na vlastnosti rostlin 11.5.2005
Abiotické stresory ovlivňující úspěšnou kryoprezervaci
rostlin
Jiří Zámečník, Alois Bilavčík, Miloš Faltus
Výzkumný ústav rostlinné výroby, Drnovská 507, 161 06 Praha- Ruzyně, e-mail:
zamecnik@vurv.cz
Souhrn
V krátkém přehledu jsou zmíněny všechny stresory, které působí na vzrostné vrcholy – objektu
kryoprezervace rostlin. Podmínky jako vysoká vlhkost, nízká radiace, špatná ventilace
v uzavřených kultivačních nádobách vyvolávají stres v rostlinách. Mechanické poškození při
převodu rostlin do in vitro kultury případně extirpace vzrostných vrcholů před kryoprezervací
vyvolají v rostlinách stres z poškození buněk. Otužování rostlin při nízké teplotě, stejně tak
dehydratace v osmotickém roztoku nebo na vzduchu způsobuje nízký obsah vody v pletivu a
tím je pletivo připraveno k mrznutí do ultra nízkých teplot. Rychlé mrznutí a tání má za cíl
vyhnout se tvorbě ledových krystalů v pletivu. Znalost podmínek, které vyvolávají stres v
buňkách snižuje riziko jejich poškození, což vede k regeneraci vysokého procenta rostlin po
jejich kryoprezervaci.
Metoda kryoprezervace rostlin používá rostliny napěstované v tkáňových kulturách pro
uchování celých vzrostných vrcholů nebo jejich částí v teplotách tekutého dusíku (-196°C).
Požadavek sterility tkáňových kultur a vyhnutí se přílišné dehydrataci nese s sebou snížení
ventilace rostoucích rostlinek a tím větší či menší vyvolání stresu. Základní plyny, kterým je
omezena výměna a které mohou mít vliv na fyziologické funkce, jsou H 2 O, O 2 , CO 2 a
částečně etylén /6,14,19/. Vliv podmínek vlhkosti v uzavřených kultivačních nádobách zcela
mění morfologii a některé fyziologické funkce.
Metabolické změny v buňkách při působení i velmi odlišných stresorů mají sice řadu společných znaků,
avšak představa jediné obecné stresové reakce je nereálná. Jedná se spíše o jisté dílčí komplexy společných
reakcí, které vedou ke zvýšení odolnosti vůči několika stresorům současně.
Rostliny jsou částečně poškozeny extirpací z matečných rostlin při jejich zavádění do in vitro
podmínek. Samotná extirpace vzrostných vrcholů před kryoprezervací může mít za následek
poškození buněk vzrostného vrcholu a tím i vliv na regeneraci rostlin po kryoprezervaci.
Osmotický stres
Vitrifikace je jednou z metod kryoprezervace, při které se vyvolává stav zesklovatění, kdy
snížení teploty vzorků rostlin probíhá za vyloučení tvorby krystalů ledu. Vitrifikační
kryoprotektivní roztoky, které se používají při této metodě, obsahují směs dvou až čtyř
komponent s vysokou výslednou koncentrací. Vysoká koncentrace kryoprotektivních látek
posunuje rostliny na hranici letálního poškození, naproti tomu při nižší koncentraci není
zajištěna v rostlinách tvorba amorfního biologického skla. Nejznámějšími vitrifikačními
roztoky jsou PVS2 /21/ a PVS3 /16/. Roztoky obsahují v různé kombinaci a koncentraci
glycerol, DMSO, sacharózu a etylenglykol. Při působení těchto látek vzniká v rostlinách stres
jednak vlivem jejich toxického působení a jednak vlivem jejich různé distribuce. Intenzita
75