Prvým je semeno. Keď sa dostane do pôdy, začne klíčiť, vznikne mladá rastlina schopná rásť a fotosyntetizovať. Neskôr začína kvitnúť. Aby zabezpečila zachovanie svojho druhu, má kvety – práve tie sú dôležité pre rozmnožovanie. Posledné štádium je dospelá rastlina s plodmi a semenami.
Napríklad kukurica je jednoročná rastlina. Jej životný cyklus trvá jedno vegetačné obdobie. Mrkva je dvojročná rastlina, ktorá v prvom roku vyklíči zo semena a dostane sa do vegetatívneho štádia, ale až v lete ďalšieho roku kvitne a má semená. Stromy sú v štádiu dospelosti, keď dokážu kvitnúť a mať semená, aj niekoľko desiatok rokov.
Ako sa rastliny rozmnožujú
Na rozmnožovanie slúžia semená. Na to, aby ich rastlina mala, potrebuje špeciálny orgán – kvet. V ňom sa nachádzajú samčie i samičie pohlavné orgány. Samčie sa nazývajú tyčinky a samičí sa volá piestik. Kvet v tyčinkách vyrába peľ. Ten včela, vietor alebo aj voda prenesú z tyčinky na piestik. Hovorí sa tomu opelenie.
Potom nasleduje druhý krok – oplodnenie, splynutie samčej a samičej pohlavnej bunky. Ako jediné vznikajú redukčným delením – meiózou. Pri tomto delení sa znižuje počet chromozómov na polovicu. Je to dôležité, pretože pri oplodnení splynie samčia a samičia pohlavná bunka, vznikne jedna dôležitá bunka, ktorú nazývame zygota. Z tejto jednej jedinej bunky vznikne rastlina. V jadre zygoty je uložená genetická informácia, kde je zapísané, ako bude rastlina vyzerať, aké bude mať vlastnosti, kvety, korene, listy. Zygota obsahuje genetickú informáciu, teda všetky gény potrebné na vznik a vývin kompletnej rastliny.
Po vzniku sa zygota začína hneď deliť. V priebehu embryonálneho vývinu sa postupne vyvíja celá klíčna rastlina, ktorá vyklíčila zo semienka. Teda zo zygoty sme získali klíčnu rastlinu. Bunky schopné deliť sa nájdeme v meristéme stonky, kde sa ďalej delia a zvyšuje sa ich počet – prebieha postembryonálny vývin. Tieto jednotlivé bunky sa však od seba odlišujú – špecializujú sa na vykonávanie určitých funkcií. Inak budú vyzerať bunky listu ako bunky koreňa, inak bunky krycích pletív ako bunky vnútri listu. Každá má svoju vlastnú funkciu.
Celá rastlina je tvorená z celých orgánov, pletív a buniek, ktoré sa od seba odlišujú. Všetky bunky rastliny, ktoré sa podieľajú na stavbe rastlinného tela, majú vlastnosť totipotencie. To znamená, že v jadre obsahujú kompletnú genetickú informáciu a za istých podmienok sa táto vlastnosť môže realizovať, čiže z týchto buniek môžeme zase získať kompletné rastliny. Teda na vznik rastliny nepotrebujeme len opelenie a oplodnenie, ale z ktorejkoľvek bunky môžeme získať konkrétnu rastlinu.
I pri tomto procese však existujú výnimky. Jednou z nich sú špeciálne vodivé pletivá, ktoré slúžia na transport látok. Tieto bunky neobsahujú jadro, nemôže tak z nich vzniknúť nová rastlina.
Vegetatívne rozmnožovanie
Ľudia už dávno zistili, že rastliny sa môžu rozmnožovať nielen semenami (pohlavne), ale aj vegetatívne (nepohlavne). Pri nepohlavnom rozmnožovaní používame nejakú vegetatívnu časť – či už list alebo odrezky koreňov (napr. zemiaky rozmnožujeme pomocou hľúz).
Listy plnia dôležitú funkciu, a to že fotosyntetizujú. Prebieha tu premena anorganických látok na organické. Ak list z rastliny odrežeme, snaží sa byť znovu samostatný, znovu získa štatút komplexnej rastliny, a preto dochádza k regenerácii rastliny. Vegetatívne rozmnožovanie listov sa dá robiť aj doma. Treba si odrezať list a ponoriť reznú plochu listovej stopky do prášku, ktorý dostanete v hociktorom kvetinárstve. Obsahuje rastové látky typu auxínov, ktoré napomáhajú tvorbe koreňov – naštartujú proces rizogenézy. List zakorení, ak ho dáte do nádoby s vlhkým pieskom. Po určitom čase môžete listy vybrať a uvidíte, že majú dobre vytvorené korene. Keď odrezok prenesiete do pôdy, kde dorastie, bude kvitnúť a úplne sa podobať na pôvodnú rastlinu.
Z jedného listu môžeme získať jednu alebo dve rastliny. To sa však ľuďom voľakedy málilo – chceli ich získať čo najviac. Preto sa začalo rozvíjať rozmnožovanie v podmienkach in vitro – rozmnožovanie v malých priestoroch z malých častí. Vezmime si príklad africkej fialky. Keď rozdelíme jej list na osem častí, pri technike in vitro z nej môže vzniknúť až osemdesiat rastlín dokopy. In vitro má v porovnaní s klasickým vegetatívnym rozmnožovaním veľkú výhodu – môže regenerovať veľké množstvo rastlín a všetky budú rovnaké.
Foto: Ivan Majerský
Ako postupovať pri rozmnožovaní in vitro?
Potrebujeme materiál, respektíve nejakú časť z neho. Nazývame ju explantát. Je to časť rastliny, ktorú odoberieme. Môže to byť list, časť listu, stonka či jedná jediná bunka alebo protoplast (rastlinná bunka, ktorú chemicky zbavíme bunkovej steny). Podmienky in vitro vytvoríme tak, že sa zvýši regeneračný potenciál rastliny. Základom optimálnych podmienok je príprava živného média. Je ich veľa druhov, najznámejšie je však MS odvodené od mien pánov Murashige a Skooga. Tí už v roku 1962 publikovali článok, v ktorom opísali, ako a z akých zložiek má byť vytvorené živné médium. Je zložené z makro (dusík, fosfor, draslík, vápnik, horčík…) a mikro (železo, kobalt, nikel…) častí.
Pridávame doň aj sacharózu, ktorá je zdrojom energie a uhlíka, ďalej vitamíny, vodu, aminokyseliny, agar (polysacharid získaný z morských rias). Zložkou kultivačného média sú aj rastové látky, ktoré si dokáže vytvoriť i samotná rastlina. Musíme mať k dispozícii aj špeciálny prístroj na sterilizáciu. Očkovanie, rozmnožovanie a nakladanie na živné médiá sa robí v špeciálnych očkovacích boxoch. Keď si všetko vysterilizujeme a naočkujeme na pripravené médiá, potom pestujeme explantáty v špeciálnych kultivačných komorách. Sú to miestnosti, kde sú naukladané police a dôležité je, že v nich musíme nastaviť vhodné fyzikálne podmienky na kultiváciu (napr. teplotu).
Organogenéza alebo somatická embryogenéza
Rastlina je tvorená z veľkého množstva buniek, ktoré sú prispôsobené na vykonávanie nejakej funkcie. Zväčša diferencované bunky budú fotosyntetizovať a aj keď majú jadro, za normálnych podmienok sa nebudú rozmnožovať. Ak však chceme, aby sa rozmnožili, musíme diferencované bunky prinútiť k dediferenciácii. Diferenciácia je proces, keď sa z čohosi jednoduchšieho stáva niečo zložitejšie. Dediferenciácia je opačný proces – bunka sa vo vývine akoby vracia späť, prestáva fotosyntetizovať, dostáva sa do stavu, keď znovu vstupuje do bunkového cyklu a znovu je schopná deliť sa. Pri dediferenciácii môže dôjsť k neorganizovane veľkému kalusu. Kalus je skupina dediferencovaných buniek, ktoré sa opakovane delia a neorganizovane rastú, lebo zabudli spolu komunikovať. Pri dediferenciácii vznikne teda buď kalus, alebo meristematické rastové centrá. V týchto centrách sú bunky schopné deliť sa a regenerujú kompletné rastliny, a to dvoma spôsobmi – buď cestou organogenézy, alebo somatickej embryogenézy.
Keď chceme regenerovať celú rastlinu formou organogenézy, tak to musíme urobiť v dvoch etapách: v prvej vznikne výhonok a v druhej ho odizolujeme na vhodné kultivačné médiá a regenerujeme koreň. Druhá je cesta somatickej embryogenézy. Je to bipolárna štruktúra, ktorá vznikla zo somatickej bunky, a má dva póly – apikálny meristém koreňa a stonky. Tieto somatické embryá sú veľmi zaujímavé preto, lebo ich môžeme odizolovať a použiť na výrobu umelých semien.
Ako je to s mäsožravými rastlinami?
Mäsožravé rastliny sa stali mäsožravé, lebo rastú v pôde, kde sa nachádza málo dusíka a fosforu. Buď tieto rastliny vyhynú alebo sa tomuto nedostatku prispôsobia. Začínajú preto chytať a tráviť korisť. Odlišujú sa rôznymi pascami – najznámejšími sú rosičky okrúhlolisté. Tie rastú aj u nás, ale sú prísne chránené. Na hlavičke majú tekutinu, kde sú voňavé látky a farbivá. Keď sa tam mucha dostane, začne sa metať. List rastliny reaguje tak, že sa začne stáčať a vytvárajú sa tráviace enzýmy, ktoré korisť rozložia. Hrozí, že táto rastlina vyhynie, preto ju rozmnožujeme v podmienkach in vitro. Pri prenose rastlín do pôdy si však musíme dávať pozor, aby sme ich aklimatizovali. Ak by sme to neurobili, veľká časť týchto rastliniek by vyhynula. Ďalším príkladom mäsožravej rastliny je mucholapka, ktorá má na konci listov zaklopujúce sa pasce.
Doc. RNDr. Alžbeta Blehová, CSc.
Narodila sa v decembri 1958 v Nitre. V roku 1982 skončila odbor učiteľstva všeobecnovzdelávacích predmetov biológia – chémia na Prírodovedeckej fakulte Univerzity Komenského v Bratislave. V rokoch 1983 až 1996 pracovala ako učiteľka na Základnej škole v Močenku. V tom istom období pôsobila na Katedre fyziológie rastlín PriF UK, kde v roku 1986 získala trvalé miesto vedeckého pracovníka.
V roku 1989 nastúpila na vedeckú ašpirantúru, kde sa venovala štúdiu morfogénnych schopností mäsožravých rastlín rodu Drosera. V roku 1997 obhájila dizertačnú prácu. V období 1996 až 2003 učila biológiu a chémiu v bilingválnom Evanjelickom lýceu v Bratislave. Potom sa vrátila na Katedru fyziológie rastlín PriF UK na miesto odborného asistenta. V júni 2008 jej udelili titul docentka v odbore fyziológia rastlín.
