ZACHOVÁNÍ GENOVÝCH ZDROJŮ UŠLECHTILÝCH LISTNÁČŮ A JEJICH ROZMNOŽOVÁNÍ METODAMI IN VITRO
Prof. Ing. Vladimír Chalupa, DrSc. - Lesnická fakulta ČZU v Praze
K dosažení trvalé a vyrovnané produkce lesů je třeba zajistit jejich dlouhodobou stabilitu, aby se minimalizoval výskyt a rozsah abiotických a biotických škod. Ekologická stabilita lesních porostů je mnohdy vyšší u porostů, jejichž složení se blíží přirozené druhové skladbě lesů pro příslušné přírodní podmínky.
VÝZNAM UŠLECHTILÝCH LISTNÁČŮ V LESNÍCH POROSTECH
V posledních letech se věnuje zvýšená pozornost většímu zastoupení listnatých dřevin v evropských lesích. Kromě buku a dubů se jedná zejména o dřeviny zahrnované do skupiny ušlechtilých listnáčů, ke kterým se řadí různé druhy rodu Tilia, Fraxinus, Alnus, Acer, Sorbus, Ulmus, Prunus, Carpinus, Betula, Juglans, Pyrus, Malus. Zastoupení těchto listnatých dřevin se v uplynulých dvou stoletích v lesních porostech snížilo. Zvýšení podílu ušlechtilých listnáčů může přispět jak k větší stabilitě lesních porostů, tak i ke zvýšení dřevní produkce a ke zvýšení tržní hodnoty dřeva produkovaného v těchto porostech. Zvýšení stability a dřevní produkce lesních porostů lze dosáhnout zejména tehdy, budou - li se pěstovat vhodné genotypy stromů, které se vyznačují vysokými přírůsty, dobrým tvarem kmene, žádanou kvalitou dřeva a zvýšenou odolností k biotickým a abiotickým nepříznivým faktorům. Rychle rostoucí odolné genotypy, dobře přizpůsobené místním klimatickým a půdním podmínkám, zajistí dlouhodobou stabilitu lesních porostů a vysokou produkci kvalitních sortimentů dřeva. Tyto porosty s vhodným zastoupením ušlechtilých listnáčů mohou významně přispět k vytvoření stabilních porostů a zároveň budou poskytovat i cenově vysoce hodnotné dřevní sortimenty.
ROZMNOŽOVÁNÍ UŠLECHTILÝCH LISTNÁČŮ METODAMI IN VITRO
Rychlé rozmnožování vybraných genotypů ušlechtilých listnáčů, které mají cenné genetické vlastnosti, je možné dosáhnout pěstováním explantátů vybraných genotypů na agarových živných médiích. Cenné lokální genotypy a populace dřevin lze namnožit v dostatečném množství v krátkém časovém období při použití in vitro metod. Množení ušlechtilých listnáčů metodami in vitro znamená významný pokrok v oboru rychlé reprodukce těchto druhů dřevin. Tyto technologie mají i úzkou vazbu na prakticky orientované šlechtění dřevin a znamenají kvalitativně novou etapu v reprodukci a šlechtění lesních dřevin.
Pro rychlé rozmnožování ušlechtilých listnáčů jsme vypracovali v minulých letech originální způsoby jejich reprodukce (Chalupa 1979, 1981, 1983), které se nyní všeobecně používají pro jejich množení in vitro. Rychlou reprodukci ušlechtilých listnáčů jsme dosáhli pomocí organogeneze a somatické embryogeneze. Při rozmnožování ušlechtilých listáčů pomocí orgánových kultur jsme pěstovali explantáty odebrané z vybraných genotypů zejména na živném médiu MS (Murashige a Skoog), nebo na WPM (Llyod a McCown), nebo na BTM (Chalupa 1981). Živná média, na kterých jsme explantáty pěstovali, obsahovala většinou nízké koncentrace cytokininu (obvykle BAP 0,4 - 0,6 mg.l-1) a auxinu (obvykle IBA 0,1 - 0,2 mg.l-1), které stimulovaly vytváření pupenů a růst nových prýtů. Nové prýty vytvořené na původním explantátu během jednoho měsíce se dále množily tím, že byly znovu rozděleny na několik nodálních segmentů, které se umístily na čerstvé živné médium, kde vytváření nových prýtů a jejich množení pokračovalo. U všech druhů ušlechtilých listnáčů jsme těmito metodami dosáhli velkého koeficientu množení a během několika měsíců se z původních explantátů vypěstovaly tisíce nových prýtů.
U prýtů rozmnožených na živných médiích bylo indukováno vytváření adventivních kořenů na médiích obsahujících nízké koncentrace auxinů (IBA, NAA). Během 2 - 3 týdnů se na prýtech pěstovaných na minerálně chudších médiích obsahujících auxin vytvořily adventivní kořeny. U většiny druhů ušlechtilých listnáčů se dosáhlo vysoké procento zakořenění (70 - 95 %). Zakořeněné prýty se přesadily do nesterilního substrátu, kde se po 2 - 4 týdny pěstovaly za vysoké vzdušné vlhkosti. Většina vypěstovaných rostlin snesla přesazení do nesterilního substrátu bez poškození a pokračovala v růstu. Po otužení a aklimatizaci se rostliny vypěstované in vitro vysadily na venkovní plochy, kde pokračovaly v růstu. Pro provozní účely se rozmnožováním listnatých dřevin metodami in vitro zabývá v České republice Laboratoř biotechnologií Olešná (Olešná u Písku, p. 398 43 Bernartice). Tato provozní laboratoř úspěšně množí na objednávku různé druhy listnatých dřevin a produkuje vysoce kvalitní sazenice listnatých dřevin.
Při rozmnožování ušlechtilých listnáčů pomocí somatické embryogeneze jsme rovněž dosáhli u některých druhů dřevin dobrých výsledků. Somatická embryogeneze se považuje za vysoce perspektivní metodu množení lesních dřevin, při její aplikaci se však setkáváme s různými potížemi, které se prozatím u některých druhů dřevin nepodařilo uspokojivě vyřešit tak, aby se tímto způsobem mohly množit v provozním měřítku. Při reprodukci lesních stromů pomocí somatické embryogeneze je zapotřebí nejprve indukovat vytváření embryogenních pletiv u explantátů pěstovaných na živných médiích. U těchto embryogenních pletiv je možno pomocí některých fytohormonů stimulovat vytváření somatických embryí. V počátečních fázích embryogeneze se embryogenní buňky dělí a vytváří se bipolární somatická embrya. U zralých somatických embryí jsou vytvořeny jak základy vrcholového prýtu, tak základy kořínků. K úspěšné reprodukci dřevin pomocí somatické embryogeneze je nezbytné dosáhnout vysokého procenta konverze zralých somatických embryí v rostliny, které jsou schopny dalšího normálního vývinu a rychlého růstu. Při našich experimentech jsme dosáhli vytváření somatických embryí a regenerace rostlin ze somatických embryí u některých druhů ušlechtilých listnáčů, zejména u druhů rodu Tilia, Betula, Juglans a Prunus (Chalupa 1987, 1991). Rostliny vypěstované ze somatických embryí byly přesazeny do nesterilního substrátu a byly pěstovány za vysoké vzdušné vlhkosti a při dlouhé fotoperiodě, aby se urychlil jejich další růst. Po jejich aklimatizaci na venkovní podmínky se somatické rostliny vypěstované in vitro vysadily na venkovní pokusné plochy, kde se jejich růst porovnával s růstem sazenic, vypěstovaných ze semen.
RŮST UŠLECHTILÝCH LISTNÁČŮ VYPĚSTOVANÝCH IN VITRO PO JEJICH VYSAZENÍ NA VENKOVNÍ POKUSNÉ PLOCHY
U stromů vypěstovaných in vitro pomocí orgánových kultur nebyly na pokusných plochách pozorovány žádné odchylky v jejich růstu a morfologii ve srovnání se stromy vypěstovanými ze semen (Chalupa 1988, 1994). Stromy vypěstované in vitro vykazovaly podobné vlastnosti jako mateřské stromy, z nichž se primární explantáty odebraly. Orgánové kultury pěstované in vitro lze pokládat za geneticky stabilní a u lesních stromů, množených těmito metodami, nedochází k chromozomovým změnám. Při našich cytologických šetřeních byl zjištěn u stromů množených in vitro pomocí orgánových kultur, normální, diploidní počet chromozomů, stejně jako u mateřských stromů, z nichž se explantáty odebraly. Výškový a tloušťkový růst stromů, vypěstovaných in vitro, probíhal normálně a významně se neodchyloval od růstu stromů vypěstovaných ze semen. Po 15 - 20 letech růstu na venkovních plochách rozměry stromů (výška a výčetní průměr) vypěstovaných in vitro byly srovnatelné s rozměry stromů vypěstovaných ze semen. Některé druhy stromů, vypěstované in vitro z explantátových kultur, rovněž kvetly a vytvářely klíčivá semena, podobně jako stromy vypěstované ze semen.
Rovněž růst a vývoj stromů vypěstovaných ze somatických embryí probíhal podobně jako růst stromů vzniklých ze semen. Stromy vypěstované ze somatických embryí měly ortotropní růst a nebyly u nich pozorovány žádné morfologické abnormality. Výškový a tloušťkový růst listnatých druhů dřevin, vzniklých ze somatických embryí, nebyl významně odchylný od růstu stromů vypěstovaných ze semen.
LITERATURA
Chalupa V., 1979: In vitro propagation of some broad - leaved forest trees. - Commun. Inst. Forest. Čechosl. 11: 59 - 70.
Chalupa V., 1981: Clonal propagation of broad - leaved forest trees in vitro. - Commun. Inst. Forest. Čechosl. 12: 255 - 271.
Chalupa V., 1983: Rychlé vegetativní množení některých listnatých lesních dřevin in vitro. - Lesnictví 29: 309 - 320.
Chalupa V., 1987: Somatic embryogenesis and plant regeneration in Picea, Quercus, Betula, Tilia, Robinia, Fagus and Aesculus. - Commun. Inst. Forest. Čechosl. 15: 133 - 148.
Chalupa V., 1988: Rozmnožování lípy (Tilia cordata Mill.), akátu (Robinia pseudoacacia L.) a jeřábu (Sorbus aucuparia L.) in vitro a růst stromů vypěstovaných in vitro. Lesnictví 34: 705 - 720.
Chalupa V., 1990: Micropropagation of hornbeam (Carpinus betulus L.) and ash (Fraxinus excelsior L.), - Biologia Plantarum 32: 332 - 338.
Chalupa V., 1991: Somatická embryogeneze a regenerace rostlin u smrku (Picea abies /L./ Karst.) a u lípy (Tilia cordata Mill.) - Lesnictví 37: 1025 - 1033.
Chalupa V., 1994: Použití biotechnologických metod pro rozmnožování a záchranu jilmů. Lesnictví - Forestry, 40: 507 - 512.