Mammillaria mathildae. Od kultury in vitro do naturalnego siedliska

Materiał z wielu roślin matecznych

Mammillaria mathildae jest meksykańskim kaktusem związanym z Guanajuato i Querétaro w obecnym ujęciu POWO. García-Rubio i Malda-Barrera badali materiał z Cañada Juriquilla koło Querétaro. W ich opracowaniu z 2010 r. stanowisko znajdowało się na stromych zboczach w obrębie dobrze zachowanego lasu tropikalnego zrzucającego liście w porze suchej, na wysokości około 1890 m n.p.m. Regionalny charakter doświadczenia pozwala łączyć wyniki z konkretną populacją. [2-WWW] [García-Rubio i Malda-Barrera 2010, s. 934–935]

Materiał wyjściowy stanowiły nasiona z 62 roślin matecznych. Użyto mieszaniny nasion, aby objąć rozmnażaniem wiele źródeł genetycznych z lokalnej populacji. Siew w warunkach aseptycznych poprzedzał więc mnożenie pędów. Powstające siewki mogły stanowić różne genotypy, a następnie fragmenty pojedynczej siewki wytwarzały jej klonalne potomstwo. Liczba otrzymanych roślin i liczba reprezentowanych linii wyjściowych opisują dwa różne aspekty materiału do odtworzenia populacji. [García-Rubio i Malda-Barrera 2010, s. 934]

Regeneracja bez dodanych regulatorów wzrostu

Po powierzchniowym odkażeniu nasiona kiełkowały na pożywce z połową stężenia soli Murashige’a i Skooga, nazywanej MS, oraz 15 g/l sacharozy. Po miesiącu siewki przenoszono na pełne MS z 30 g/l sacharozy. Pożywka dostarczała związków mineralnych i dostępnego źródła węgla, a agar tworzył podłoże stałe. Kultura była prowadzona w 26 ± 1°C, przy szesnastogodzinnym fotoperiodzie i strumieniu fotonów 120–130 µmol/m²/s. [García-Rubio i Malda-Barrera 2010, s. 934]

Trzymiesięczne siewki, długości około 15 mm, podzielono na eksplantaty. Eksplantat jest wycinkiem rośliny umieszczanym w kulturze. Porównano szczyt długości 5 mm, podłużny wycinek boczny długości 7 mm pozbawiony wierzchołka oraz fragment podstawy. Testowano BA, czyli cytokininę 6-benzyloaminopurynę, w stężeniach 0, 22,19 i 44,39 µM, oraz auksynę IAA w stężeniach 0, 1,43, 2,85 i 5,71 µM. Każdy wariant obejmował 11 eksplantatów szczytowych i bazalnych lub 22 boczne. Doświadczenie wykonano dwukrotnie. [García-Rubio i Malda-Barrera 2010, s. 934–935]

Najkorzystniejszą regenerację pędów uzyskano na MS bez dodanych BA i IAA. Po 60 dniach eksplantaty boczne dawały średnio 4,09 ± 0,13 nowego pędu, szczytowe 1,14 ± 0,07, a bazalne 0,59 ± 0,11. Wartości podano jako średnią i błąd standardowy. Wycinki boczne oraz szczytowe regenerowały bez kalusu, natomiast u około 41% bazalnych powstawała ta masa proliferujących komórek. Dodane regulatory nasilały kalus i zazwyczaj znacznie ograniczały tworzenie pędów. [García-Rubio i Malda-Barrera 2010, s. 935, tab. 1]

Ukorzenienie jako osobny etap

Pędy długości 10–15 mm umieszczano na pełnym lub półstężonym MS z różnymi dawkami auksyny IBA. Ukorzenienie uznawano za dodatnie, gdy pęd wytworzył co najmniej trzy korzenie długości 15 mm. Porównanie obejmowało po 15 pędów na wariant i dwa doświadczenia. Na pełnym MS bez IBA ukorzeniło się około 97% pędów, na półstężonym około 63%. System korzeniowy rozwijał się w ciągu siedmiu do ośmiu tygodni. [García-Rubio i Malda-Barrera 2010, s. 935–936, tab. 2]

Obecność IBA przyniosła w tej próbie słabszy wynik. Na pełnym MS z 4,9 µM IBA ukorzeniło się około 10% pędów, a większość wytworzyła kalus. Przy wyższych testowanych dawkach odnotowano kalus zamiast dodatniego ukorzenienia. Zależność jest właściwa badanemu materiałowi i etapowi regeneracji. Pozwala wyjaśnić, dlaczego dobór warunków obejmuje jednocześnie źródło eksplantatu, sole pożywki i regulatory wzrostu. [García-Rubio i Malda-Barrera 2010, s. 936, tab. 2]

Przejście ze słoja do szklarni

Ukorzenione rośliny przeniesiono do małych doniczek z mieszaniną podłoża torfowego i perlitu w proporcji 1:1 podanej w pracy. Przez pierwszy tydzień osłona z folii ograniczała wysychanie, a podlewanie odbywało się co trzeci dzień. Do końca drugiego tygodnia rośliny trafiły do szklarni. Przez dalsze dwa miesiące podlewano je co tydzień. W ciągu ośmiu tygodni przed wysadzeniem do siedliska przeżyło 98% roślin tej partii. [García-Rubio i Malda-Barrera 2010, s. 935]

Aklimatyzacja zmienia warunki wymiany wody i energii wokół rośliny. W słoju tkanki rozwijają się przy dużej wilgotności i kontrolowanym świetle, z cukrem dostarczanym w pożywce. Przeniesienie do powietrza uruchamia funkcjonowanie korzeni w nowym podłożu i wymaga utrzymania bilansu wodnego. W omawianej pracy przeżycie w szklarni stanowiło bezpośrednio zmierzony wynik tego przejścia. Liczebności partii szklarniowej autorzy osobno nie podali. [García-Rubio i Malda-Barrera 2010, s. 934–937]

Stu roślinom zmienia się środowisko

W październiku 2007 r., pod koniec pory deszczowej, 100 oznaczonych roślin wysadzono na powierzchni doświadczalnej 75 × 10 m w Cañada Juriquilla. Termin miał ograniczyć wypłukiwanie młodych roślin ze zbocza przez silne deszcze oraz oddziaływanie roślinożerców. Stan roślin kontrolowano co drugi dzień w pierwszym tygodniu, potem co tydzień przez miesiąc i dalej w odstępach miesięcznych. Dane przeżycia porównywano z zapisami opadów stacji meteorologicznej. [García-Rubio i Malda-Barrera 2010, s. 935]

W pierwszym miesiącu ubyło 43% wysadzonych roślin. Po pięciu miesiącach śmiertelność wynosiła około 52%, czyli przeżyło około 48 roślin z początkowej setki. Wyraźny spadek następował po ustaniu deszczu. Ta obserwacja wiąże dostępność wody z trudnością ustanowienia młodych roślin na stanowisku. Badanie miało jedną opisaną kohortę i określony termin wysadzenia. Zarejestrowanego przebiegu nie przeliczono na stały procent powodzenia wszystkich reintrodukcji tego gatunku. [García-Rubio i Malda-Barrera 2010, s. 935–937, ryc. 3]

Co wyjaśnia wynik terenowy

Autorzy rozważają fizjologiczny stan tkanek po kulturze in vitro oraz możliwy udział drobnoustrojów związanych z korzeniami. W omawianym doświadczeniu nie porównywano jednak roślin szczepionych mykoryzą z kontrolą i nie mierzono ich składu mikrobiologicznego. Rola symbiontów stanowi hipotezę interpretacyjną. Bezpośrednie dane dotyczą produkcji pędów, ukorzenienia, aklimatyzacji i późniejszego przeżycia wobec przebiegu opadów. [García-Rubio i Malda-Barrera 2010, s. 936–937]

Podczas ukorzeniania zauważono także spontaniczne powstawanie nowych pędów na korzeniach. Autorzy dokumentują odpowiednią regenerację w terenie i wskazują, że po uszkodzeniu pędu roślina może odbudować część nadziemną. Taka zdolność pozwala omawiać rozmnażanie razem z odtwarzaniem utraconych tkanek. Dla odtworzenia populacji znaczenie mają następnie przeżycie, wzrost i rozród. W przedstawionej kohorcie obserwacja obejmowała pierwszy etap ustanowienia, do pięciu miesięcy. [García-Rubio i Malda-Barrera 2010, s. 936–937, ryc. 2]