In vitro Wasserpflanzen - Wie werden die sterilen Aquarienpflanzen im Labor produziert?

Was sind in vitro Wasserpflanzen?

In vitro Pflanzen sind sterile Aquarienpflanzen, die in einem keimfreien Labor unter kontrollierten Wachstumsbedingungen produziert werden. Wenn du erfahren möchtest, warum du gerade in einem Garnelenbecken auf eine Bepflanzung mit keimfreien in vitro Wasserpflanzen setzen solltest, lies unseren Blogartikel über die Vorteile von in vitro Pflanzen im Garnelenaquarium. Auch der Blogartikel Lagerung und Aufbewahrung von in vitro Pflanzen könnte für dich interessant sein, wenn du planst für dein nächstes Aquarium auf in vitros zu setzen.

IN VITRO WASSERPFLANZEN FÜR DEIN AQUARIUM

Gängige Verfahren der in vitro Vermehrung von Aquarienpflanzen

Bei der in vitro Vermehrung von Aquarienpflanzen im Labor wird unter anderem auf zwei Verfahren zurückgegriffen:

Meristemkultur

Bei der Meristemkultur werden Meristemzellen z.B. aus den obersten Sprossspitzen entnommen. Da diese Zellen kaum ausdifferenziert sind, lassen sich hieraus unter sterilen Bedingungen an einem isolierten Sprossvegetationspunkt die Weiterentwicklung zur Sprossachse und zur Wurzelbildung induzieren.²

In vitro Pflanzen werden oftmals platzsparend auf Regalträgern kultiviert und benötigen nur eine eher schwache Beleuchtung.

Organkultur

Bei der Organkultur werden von einer Mutterpflanze ganze Pflanzenorgane wie Sprosse, Seitentriebe, Knospen etc. entnommen und unter sterilen Bedingungen auf einem Nährmedium gezogen.

Die Organkultur wird von einer Mitarbeiterin vorbereitet

Das richtige Nährmedium für in vitro Wasserpflanzen - was muss es enthalten?

Die verwendeten Nährmedien bei der in vitro Vermehrung von Aquariumpflanzen müssen jeder Pflanzenart individuell angepasst werden und bestehen im Grunde aus Makro- Mikronähstoffen, Kohlenstoff, Vitaminen und Phytohormonen.⁶

Makronährstoffe

Die Makronährstoffe beinhalten die Elemente Stickstoff (N), Phosphor (P), Kalium (K), Calzium (Ca), Magnesium (Mg) und Schwefel (S). Alle diese Elemente sind in einer mehr oder weniger wichtigen Form am Pflanzenstoffwechsel beteiligt. Für schnelles und gesundes Pflanzenwachstum sind diese unabdingbar. Die optimale Konzentration, um bestmögliches Wachstum zu erreichen, ist sehr artabhängig und sollte individuell angepasst werden.

Fertiges Nährmedium zur Kultivierung von in vitro Pflanzen

Mikronährstoffe

Die wichtigsten Mikronährstoffe sind Eisen (Fe), Mangan (Mn), Zink (Zn), Bor (B), Kupfer (Cu) und Molybdän (Mo). Eine zu geringe Konzentration oder das Fehlen einer dieser Elemente würde zu Mangelerscheinungen und zu Ertragseinbußen führen. Kobalt (Co) und Iod (I) wird einigen Medien ebenfalls beigefügt. Ihre positive Wirkung auf das Wachstum konnte aber bisher noch nicht eindeutig belegt werden. Natrium (Na) und Chlor (Cl) sind für das Wachstum nicht von Bedeutung. Dennoch werden sie einigen Nährmedien zugesetzt.⁶ 

Kohlenstoff

Pflanzen benötigen für ihren Stoffwechsel Kohlenstoff, den sie unter normalen Umständen aus der Luft entnehmen. In-vitro Pflanzen wachsen in steril verschlossenen Gefäßen. Sie können daher nicht auf den atmosphärischen Kohlenstoff als Quelle zurückgreifen. Folglich ist es nötig dem Nährmedium eine Kohlenstoffquelle beizufügen. Die bevorzugte Kohlenstoffquelle ist Zucker in Form von Saccharose. In manchen Fällen wird auch Glukose oder Fruktose verwendet.¹

Steriles Nährmedium

Vitamine

Die für die Entwicklung und Wachstum benötigten Vitamine werden normalerweise von der Pflanze selbstständig synthetisiert. Vitamine werden von der Pflanze als Katalysator für verschiedenste Stoffwechselprozesse benötigt. Die häufigsten Vitamine, die in der in-vitro Vermehrung verwendet werden sind Thiamin, Nikotinsäure, Pyridoxin und myo-Inositol. Thiamin wird hauptsächlich für das Zellwachstum benötigt. Nikotinsäure und Pyridoxin scheinen in den meisten Fällen keinen essentiellen Einfluss auf das Zellwachstum zu haben. Dennoch werden sie oft dem Medium beigefügt. Myo-Inositol zählt streng genommen nicht zu den Vitaminen.⁶

Phytohormone

Der Einsatz von Phytohormonen in der in-vitro Vermehrung ist unumgänglich. Durch Phytohormone können bestimmte Prozesse wie zum Beispiel Wurzelbildung, Sprossbildung, Verzweigungen etc. gezielt gesteuert werden. Vier Phytohormone sind für die in-vitro Vermehrung von entscheidender Bedeutung; Auxine, Cytokinine, Gibberelline und Abscisinsäure.⁴

Agar wird aus den Zellwänden einiger Algenarten hergestellt. In der invitro Vermehrung wird es als Gelierungsmittel für Nährlösungen eingesetzt. Da es sich um ein maritimes Naturprodukt handelt, können teilweise Salze enthalten sein. Auf die Nährstoffversorgung der Pflanze hat Agar keinen oder nur sehr geringen Einfluss.

Verwendete Literatur-Quellen:

1. Gantner, M., & Schween, G.: In-vitro-Vermehrung von Pflanzen. Biologie in unserer Zeit, 30(3), 132-138, 2000 (Online-Ressource).

2. Schumacher, H. M., & Preil, W.: Pflanzenvermehrung im Gewächshaus und im Labor. Stuttgart, Ulmer Verlag, 2005 (Online-Ressource).

3. Rennenberg, H., Eschrich, W., & Ziegler, H.: Bäume im Labor: Zur Physiologie forstlicher in vitro-Kulturen. München, Oldenbourg Verlag, 1995 (Online-Ressource).

4. Greilhuber, J., & Kaul, V.: Molekularbiologie der Pflanzen: In-vitro-Kultur, Zell- und Gewebekultur, Transgenese. Stuttgart, Thieme Verlag, 2004 (Online-Ressource).

5. Preil, W., & Liesebach, M.: In-vitro-Kultur von Gehölzen. In S. Zimmermann, H. J. Weigel, & J. Kutschera (Hrsg.), Handbuch der Forstwissenschaft. Stuttgart, Ulmer Verlag, 2000 (Online-Ressource).

6. PhytoTechnology Laboratories: Components of Tissue Culture Media. PhytoTechnology Laboratories, 2021 (Online-Ressource).