Mulailah dalam sains. Kain terbuat dari tumbuhan apa? Apakah diperoleh dari tumbuhan yang digunakan?

Sejak zaman dahulu, manusia telah menguasai pertanian dan peternakan sebagai jenis kegiatan ekonomi utama. Semua hasil jerih payahnya digunakan untuk menjahit pakaian, membuat barang-barang rumah tangga, dan memasak.

Sejak awal, alam merawat kita dan menyediakan semua yang kita butuhkan. Seiring berjalannya waktu, manusia telah belajar untuk menggunakan karunia-karunianya secara luas sehingga saat ini mungkin tidak ada satu pun perwakilan tumbuhan yang tidak terlibat dalam bidang aktivitas ekonomi manusia.

Tumbuhan apa yang mempunyai peranan terbesar dan paling penting dalam kehidupan manusia? Mari kita coba memahami masalah ini dengan mengkarakterisasi area penerapan produk herbal yang paling umum.

Area pemanfaatan tumbuhan oleh manusia

Dari 340 ribu spesies yang diketahui hingga saat ini, sekitar 200 perwakilan flora telah dibudidayakan manusia. Sebagian besar dikumpulkan di habitat liar. Ini misalnya tanaman obat.

Secara total, ada beberapa bidang utama yang memanfaatkan tanaman yang bermanfaat bagi manusia:

• pengobatan (baik tradisional maupun alternatif);
• industri makanan (termasuk kembang gula);
• produksi tekstil;
• jahitan;
• produksi kimia (produksi pewarna, berbagai bahan baku);
• tujuan dekoratif (tanaman dalam ruangan, penataan dan desain tempat, jalan kota);
• desain lanskap;
• digunakan sebagai sumber oksigen (di luar angkasa, misalnya);
• penanaman di kawasan kota untuk memperbaiki keadaan ekologi lingkungan.

Dengan demikian, ternyata bidang kegiatan yang paling signifikan untuk kualitas hidup normal dan pemeliharaan kesehatan manusia disediakan oleh bahan baku nabati. Hal ini menunjukkan bahwa sulit untuk melebih-lebihkan peran flora bagi manusia.

Tumbuhan yang bermanfaat bagi manusia

Ada banyak dari mereka. Setiap area penggunaan memiliki kegunaannya sendiri. Misalnya, industri kimia menggunakan tumbuhan yang menghasilkan pewarna alami. Di area penggunaan yang sama adalah Hevea - pohon yang getah susunya adalah karet alam. Khasiat tumbuhan yang bermanfaat telah dikenal manusia sejak zaman dahulu dan dimanfaatkan secara luas.

Industri makanan umumnya tidak mengenal batasan dalam penggunaan produk nabati: dari berbagai jenis gandum, barley, rye dan biji-bijian lainnya hingga buah-buahan dan sayuran umbi-umbian yang dibudidayakan. Bagaimanapun, segala sesuatu yang tumbuh di kebun kita digunakan untuk makanan. Manusia menerima protein, lemak, karbohidrat, vitamin, unsur mikro dan makro yang berharga dari tumbuhan: beras, soba, tomat, mentimun, kubis, kentang, wortel, ganggang laut, dll., dll.

Tumbuhan juga mempunyai peranan estetis yang penting dalam kehidupan manusia. Spesies dalam ruangan tersebar luas dan banyak. Selain keindahan, mereka memiliki kemampuan untuk memurnikan dan memperbaharui udara ruangan, menyerap dan menghancurkan radiasi berbahaya dan pengaruh elektromagnetik, menghilangkan energi negatif dan membersihkan udara dari mikroba patogen. Tumbuhan tersebut antara lain:

• kaktus;
• Saintpaulia;
• pelargonium;
• begonia;
• berbagai jenis pakis;
• milkweed dan sukulen lainnya dan sebagainya.

Peran beberapa perwakilan flora dalam industri tekstil sangat signifikan. Tahukah Anda orang-orang yang “mendandani” seseorang dan memberinya handuk, sprei, syal, dan produk lain dari industri ini? Tanaman utama yang ditanam dalam skala besar adalah kapas dan rami. Mari kita lihat ini dan beberapa tipe lainnya secara lebih rinci.

Kain terbuat dari tumbuhan apa?

Ada beberapa perwakilan tumbuhan yang batang dan daunnya mengandung zat khusus yang digunakan untuk membuat kain. Tanaman macam apa yang “mendandani” seseorang? Ini termasuk:

• Berbagai jenis rami.
• Rami.
• kenaf.
• Abaku.
• Yucca.
• Agave.
• Pria tali.
• Rami.
• Sid.
• Sesbania.
• Rami.
• Kendyr.

Kebanyakan dari mereka termasuk spesies tropis. Rami, biji-bijian, rami dan tali tumbuh di daerah beriklim sedang.

Kapas juga merupakan perwakilan penting flora untuk produksi kain. Di dalam bijinya terbentuk bulu-bulu putih tipis yang membentuk bola-bola berbulu halus utuh. Dari merekalah serat kain masa depan yang paling umum, berharga, dan berkualitas sangat baik dibuat.

Tanaman kapas di alam

Dalam kondisi alam, budaya ini tersebar luas dalam berbagai bentuk. Manusia membudidayakan kapas lebih dari 5 ribu tahun yang lalu. Dan ini tidak mengherankan. Bagaimanapun, 40% kain yang diproduksi di dunia adalah katun.

Tanaman ini terdiri dari batang semak berukuran sedang yang cukup tinggi (hingga 200 cm), dengan helaian daun yang dibedah dengan indah. Bunganya kecil, warnanya tidak mencolok (kuning, putih atau krem). Setelah berbunga berubah warna menjadi merah, oranye atau ungu. Sebagai gantinya, buah terbentuk - sebuah kotak tempat benih matang.

Satu buah bisa menghasilkan sekitar 50 biji. Apalagi setiap biji membentuk hingga 15 ribu rambut tipis yang digunakan untuk membuat jaringan. Penampakan buah yang matang sangat menarik: kotak terbuka dan muncul bola-bola kapas berwarna putih. Saat ini hasil panen industri dipanen untuk diolah menjadi kain.

Bentuk kehidupan

Kapas adalah tanaman yang menyukai panas, menyukai kelembapan, dan lembut. Bukan tanpa alasan dia kadang-kadang disebut “anak matahari”. Bentuk kehidupan berikut dibedakan untuk itu:

• berkayu;
• yg mirip semak;
• rumputan.

Masing-masing bisa bersifat tahunan, dua tahunan, atau abadi. Untuk mendapatkan jaringan, varietas tahunan yang semak ditanam. Secara taksonomi, ia termasuk dalam famili Malvaceae.

Aplikasi

Produksi kapas di dunia lebih dari 25 juta ton per tahun. Itu dilakukan di 80 negara. Area penerapan utamanya tentu saja sebagai sumber kain berkualitas tinggi dengan karakteristik teknis yang sangat baik.

Tanaman yang “mendandani” seseorang tentu memasukkan kapas dalam daftarnya. Semua orang mengetahui kualitas pakaian katun yang sangat baik, terutama jika bahan tersebut dikombinasikan dengan bahan tambahan lain yang meningkatkan daya tahan dan mencegah kerutan parah.

Bagaimana kapas telah dibudidayakan sejak lama. Sebelumnya, hanya orang-orang kaya yang mampu memakai pakaian yang terbuat dari bahan ini. Saat ini hal-hal tersebut bukanlah hal yang penting sama sekali. Kain katun tahan lama, indah, mudah diwarnai, lembut dan nyaman di badan, tahan aus.

Untuk tujuan teknis

Kapas juga digunakan sebagai bahan dasar untuk memperoleh:

• serat buatan;
• piroksilin;
• seluloida;
• pernis;
• dinamit;
• bubuk tanpa asap dan sebagainya.

Rami di alam

Tanaman terbaik yang “mendandani” seseorang juga memasukkan rami dalam daftarnya. Dalam kondisi alami, ada sekitar 330 spesies perwakilan flora ini. Yang paling umum adalah rami biasa. Inilah yang digunakan untuk menghasilkan serat.

Budayanya berupa tanaman herba yang tingginya mencapai 1 meter. Batangnya kuat tetapi tipis, daunnya lanset, bunganya tidak besar tetapi ukurannya sedang, warna mahkotanya biru lembut, hampir ungu. Di alam liar, ada spesies dengan bunga berwarna kuning cerah dan putih. Flax merupakan tanaman (foto dapat dilihat di bawah) yang cukup sering ditemukan di alam di daerah beriklim sedang.

Nilai utama rami terwakili dalam batangnya. Di situlah serat kulit pohon matang, disekresikan manusia untuk kebutuhannya sendiri. Batang ini dikumpulkan hanya setelah matang sepenuhnya, yaitu menguning.

Tanaman itu sendiri sangat bersahaja. Ia dengan tenang mentolerir suhu rendah dan kurangnya kelembaban, serta tidak terserang hama karena zat agak beracun yang terkandung dalam batang dan daun. Hal ini membuat budidaya rami sangat nyaman bagi masyarakat.

Aplikasi

Manusia tidak hanya memanfaatkan batang spesies ini, tetapi juga bagian lainnya.

• Minyak biji rami diperoleh dari rami (pengobatan, tata rias, keperluan teknis).
• Ekstrak dari tanaman digunakan dalam pengobatan.
• Benang medis khusus (kapas, perban) terbuat dari rami.
• Kain dari tanaman ini bisa tipis dan berenda, atau bisa sangat tahan lama dan kasar (goni, kanvas kapal).

Selain itu, rami merupakan tanaman (foto dengan jelas menunjukkan hal ini) sangat halus, sehingga dari segi estetika juga sangat cocok untuk ditanam.

Saat ini umat manusia terus banyak memanfaatkan tumbuhan untuk kebutuhannya. Pada saat yang sama, tutupan vegetasi alami secara bertahap berubah. Luas hutan berkurang, ruang tanpa pohon bertambah, dan beberapa tanaman yang dulunya tersebar luas di bumi kini menghilang dan tidak dipulihkan. Meskipun proses perusakan vegetasi alami asli berlangsung secara bertahap, masih banyak spesies tumbuhan yang tetap memiliki kepentingan ekonomi yang besar bagi kehidupan manusia.

Ada lima bidang utama di mana masyarakat secara langsung atau tidak langsung memanfaatkan tanaman:
sebagai makanan;
sumber bahan baku industri;
sebagai obat-obatan;
untuk tujuan dekoratif;
untuk melestarikan dan memperbaiki lingkungan.

Nilai gizi tanaman sudah terkenal. Biasanya, makanan manusia dan pakan ternak menggunakan bagian yang mengandung nutrisi cadangan atau zat itu sendiri, yang diekstraksi dengan satu atau lain cara. Kebutuhan karbohidrat terutama dipenuhi oleh tumbuhan yang mengandung pati dan gula. Peran sumber protein nabati dalam makanan manusia dan hewan terutama dilakukan oleh beberapa tumbuhan dari famili kacang-kacangan. Buah-buahan dan biji-bijian dari banyak spesies digunakan untuk memperoleh minyak nabati. Rempah-rempah dan tumbuhan yang mengandung kafein - teh dan kopi - memainkan peran penting dalam nutrisi manusia.

Perkebunan teh. Foto: Jakub Michankow

Seseorang menerima dari tumbuhan tidak hanya zat kaya energi, tetapi juga vitamin. Hampir semua tanaman buah dan sayuran bisa kita masukkan sebagai tanaman kaya vitamin.
Rempah-rempah dan rempah-rempah memainkan peran penting dalam makanan kita; semuanya, kecuali garam meja, berasal dari tumbuhan. Bagian utama zat penyedap tumbuhan pedas termasuk dalam kelompok besar minyak atsiri, yang dibentuk oleh tumbuhan dalam sel khusus atau disekresikan ke dalam wadah khusus yang terletak di dalam jaringan, dan kemudian keluar dari tubuh tumbuhan melalui rambut kelenjar atau kelenjar. sel. Kita berbicara tentang cairan yang mudah menguap dan berbau harum, yang merupakan campuran alkohol, asam karbonat, ester, dan zat lainnya. Rasa juga bergantung pada asam organik, yang berperan penting dalam metabolisme.

Pemanfaatan teknis tanaman dan produknya dilakukan di beberapa bidang utama. Bahan yang paling banyak digunakan adalah kayu dan bagian tanaman yang berserat. Kayu digunakan dalam pembuatan bangunan dan struktur lainnya, furnitur, serta produksi kertas. Distilasi kering kayu memungkinkan diperolehnya sejumlah besar zat organik penting, yang banyak digunakan dalam industri dan kehidupan sehari-hari. Di banyak negara, kayu merupakan salah satu jenis bahan bakar utama.

Dalam perdagangan dunia, berbagai macam kayu berwarna sangat diminati, digunakan untuk produksi furnitur dan kayu lapis dekoratif. Ini mahoni, seperti mahoni (Swietenia macrophylla), ditemukan di Amerika Selatan; pohon hijau (Ocotea roiaci), juga ditemukan di Amerika Selatan; kayu eboni (spesies dari genus Diospyros), dipasok oleh negara-negara di Afrika dan Asia Timur; pohon jati (Tectona grandis) - penghuni hutan tropis Asia Timur, dll.

Meskipun serat sintetis digunakan secara luas, serat tumbuhan yang diperoleh dari kapas (secara morfologis adalah trikoma), rami, rami, dan rami tetap sangat penting dalam produksi banyak tekstil.

Banyak tumbuhan liar yang menjadi sumber berbagai zat aromatik, yang digunakan sebagai bahan baku pembuatan sabun, wewangian, serta produk yang digunakan dalam industri makanan dan obat-obatan. Yang paling berharga di antara mereka (selain geranium merah muda yang dibudidayakan, mawar Kazanlak, clary sage, serai, dll.) adalah banyak spesies dari famili Apiaceae, Lamiaceae, Asteraceae (wormwood), dll., yang tumbuh di berbagai belahan bumi.

Tanaman telah digunakan untuk tujuan pengobatan sejak lama. Dalam pengobatan tradisional, mereka merupakan bagian terbesar dari obat-obatan. Dalam pengobatan ilmiah di negara-negara bekas Uni Soviet, sekitar sepertiga obat yang digunakan untuk pengobatan diperoleh dari tumbuhan. Dipercaya bahwa masyarakat di dunia menggunakan setidaknya 21.000 spesies tumbuhan (termasuk jamur) untuk tujuan pengobatan.

Setidaknya 1.000 spesies tanaman dibiakkan untuk tujuan hias, baik untuk bunganya yang indah maupun untuk tanaman hijaunya yang mencolok.

Keberadaan dan fungsi normal semua sistem ekologi biosfer, di mana manusia menjadi bagiannya, sepenuhnya ditentukan oleh tumbuhan.
Tumbuhan yang telah dimanfaatkan manusia atau yang mungkin dimanfaatkan manusia di kemudian hari merupakan sumber daya tumbuhan. Sumber daya tumbuhan diklasifikasikan sebagai sumber daya terbarukan (jika dieksploitasi dengan benar) dan bukan, misalnya, sumber daya mineral tak terbarukan. Seringkali, sumber daya tumbuhan dibagi menjadi sumber daya tumbuhan alami (mencakup semua spesies liar) dan sumber daya tanaman budidaya. Dari segi volume dan signifikansinya dalam kehidupan umat manusia, keduanya berbeda secara signifikan.

Pengenalan tumbuhan ke dalam budaya dan dengan demikian pembentukan sumber daya tumbuhan tambahan dikaitkan dengan pembentukan peradaban manusia paling kuno. Keberadaan peradaban ini hanya dapat dijamin dengan “berbagai macam” tanaman budidaya tertentu yang menyediakan jumlah protein nabati, lemak, dan karbohidrat yang dibutuhkan. Kehidupan manusia modern dan peradaban modern tidak mungkin terjadi tanpa meluasnya pemanfaatan tanaman budidaya. Hampir seluruh tanaman budidaya yang kini jumlahnya mencapai kurang lebih 1.500 jenis merupakan tanaman angiospermae. Pada pertengahan abad ke-20. tanaman budidaya menempati 1,5 miliar hektar, yaitu sekitar 10% dari seluruh permukaan tanah di dunia.

Saat ini, manusia memiliki kesempatan unik tidak hanya untuk memanfaatkan tanaman yang telah ditemukan oleh alam, tetapi juga untuk menciptakan dan menciptakan sesuatu yang baru. Kita berbicara tentang biotransformasi genetik tanaman dan penciptaan tanaman transgenik dengan sifat unik yang tahan terhadap berbagai faktor.

Untuk apa tanaman transgenik digunakan? Tentu saja, pertama-tama, untuk melestarikan hasil panen. Tanaman transgenik umumnya tahan terhadap herbisida atau hama serangga. Hingga 50% kentang non-transgenik mati karena serangga berbahaya, termasuk kumbang kentang Colorado. Hal ini merupakan pukulan besar terhadap perekonomian dan harga, itulah sebabnya kedelai hasil rekayasa genetika, kentang transgenik, dan jagung transgenik diperkenalkan dan digunakan di Amerika Serikat dan negara-negara berkembang lainnya di dunia. Tanaman transgenik yang resisten terhadap herbisida membawa gen yang diambil dari salah satu spesies bakteri. Gen ini mengkode racun yang digunakan untuk menyemprot tanaman non-transgenik, yang berarti tidak ada perubahan. Bahwa kami menyemprot tanaman non-transgenik secara eksternal, kami memperkenalkan gen ini, dan gen ini bekerja dari dalam.

Selain tanaman transgenik yang tahan terhadap herbisida dan hama tradisional, terdapat tanaman dengan sifat yang lebih baik: peningkatan kandungan vitamin, peningkatan kandungan asam amino, perubahan komposisi asam lemak.
Contohnya adalah nasi dengan kandungan betakaroten yang tinggi, yang diubah menjadi vitamin A di dalam tubuh manusia. Diketahui bahwa saat ini masyarakat di negara berkembang tidak mendapatkan cukup vitamin A. Dalam kasus yang ekstrim, hal ini dapat menyebabkan kebutaan . Oleh karena itu, pengembangan organisme semacam itu menjadi relevan. Contoh lainnya adalah pengembangan wortel hasil rekayasa genetika yang mengalami peningkatan beta-karoten. Wortel ini sudah sukses dijual di toko-toko Amerika saat ini.



Berbeda dengan jangkar dengan jus beracun ada juga jangkar tidak berbahaya. Tumbuh di India, disebut pohon tas.

Pewarna merah tua diekstraksi dari buahnya, dan tas dibuat dari kulit pohon. Untuk melakukan ini, batang kayu dengan panjang yang dibutuhkan digergaji dari batangnya dan, setelah memukul kulit kayu secara menyeluruh, batang kayu tersebut dengan mudah dikeluarkan bersama dengan kulit kayunya. Kemudian kulit pohon dipisahkan dari kulit kayunya, dan “kain” untuk tas sudah siap, tinggal menjahitnya saja.

Kulit buah pohon labu banyak digunakan oleh orang Indian di Amerika Tengah. Berbagai macam hidangan dibuat darinya - cangkir, botol dan peralatan dapur lainnya, serta alat musik. Cangkir yang dihias dengan pola ukiran yang rumit sangat dihargai. Di masa lalu mereka minum coklat darinya. Di beberapa daerah, rahasia pembuatan perkakas tersebut masih dipertahankan hingga saat ini.

Di antara tumbuhan yang menyediakan peralatan bagi manusia adalah kerabat dekat labu - lagenaria. Lagenaria sudah dikenal orang Mesir kuno. Orang Cina bertemu dengannya lebih dari dua ribu tahun yang lalu.

Serat putih kualitas tertinggi berasal dari agave, yang dikenal sebagai Yucatan hemp. Itu ditanam di Meksiko dan Kuba. Tanaman serat yang berharga adalah sisal agave, yang banyak diternakkan di negara Indochina, Afrika dan Amerika Selatan. Seratnya digunakan untuk membuat tali laso, tas, dan topi. Paku kayu di ujung daun digunakan sebagai pengganti penusuk, peniti atau paku. Jika Anda mematahkan duri ini dan menariknya dengan hati-hati, seikat serat akan ditarik keluar di belakangnya (bagi orang India, ini adalah jarum dan benang).

Dan di hutan kita terdapat pohon-pohon yang dapat digunakan untuk membuat piring, pakaian dan sepatu. Pertama-tama, ini tentu saja Birch. Kulit kayu birch adalah bahan serbaguna yang digunakan untuk menyiapkan berbagai tueska, keranjang, dan bahkan wajan tempat Anda bisa memasak makanan di atas bara api yang panas. Dari lapisan besar kulit kayu birch Anda bisa menjahit jubah hujan tahan air, dan dari kulit pohon linden Anda bisa menenun sepatu kulit pohon. Batang willow digunakan untuk membuat keranjang anyaman dan bahkan furnitur.

Kleschenko E.

(“HiZh”, 2011, No.8)

http://www.hij.ru/read/detail.php?ELEMENT_ID=537&sphrase_id=3838

Semuanya bisa dilakukan di dunia!

Seperti batang muda
Sekali di tangan seorang penyair
Staf mekar dengan bunga...

Novella Matveeva

Seorang tukang kebun membeli potongan pohon apel; seorang pencinta bunga violet Uzambara dengan hati-hati membawa pulang sehelai daun berbulu yang disumbangkan oleh orang yang berpikiran sama; satu meter dari pohon poplar yang bagian atasnya patah, segerombolan pucuk muda memanjat keluar dari tanah - semua ini adalah contoh perbanyakan vegetatif pada tanaman. Dan perbanyakan vegetatif menurut kamus adalah pembentukan individu baru dari bagian multiseluler tubuh individu induk. Bagian multiseluler dapat dirancang khusus untuk reproduksi (umbi, umbi) atau tidak terspesialisasi (pucuk, kuncup, bagian batang atau akar). Namun bagaimanapun juga, ini akan menjadi reproduksi aseksual, di mana keturunan tanaman secara genetik identik dengan tanaman induknya.

Pada hewan multiseluler, reproduksi vegetatif agak jarang terjadi, tetapi di dunia tumbuhan tersebar luas. Secara luas, tetapi tidak di semua tempat. Siapa di antara kita yang tidak kesal di masa kanak-kanak ketika mengetahui bahwa bunga liar yang dipetik tidak dapat berakar dan pasti akan layu! Beberapa tanaman tidak ingin berkembang biak secara vegetatif dengan cara apa pun, yang lain “setuju” hanya dengan metode tertentu (misalnya, umbi, tetapi tidak pada daun). Mengapa demikian dan bergantung pada apa hal ini merupakan pertanyaan penting baik untuk biologi teoretis maupun untuk kebutuhan praktis.

Mari kita ajukan pertanyaan yang murni teoretis: berapa ukuran minimum bagian multiseluler yang dapat memberi kehidupan pada tumbuhan baru? (Untuk tujuan praktis, jelas - semakin kecil semakin baik.) Jawaban yang murni teoretis: dalam batasnya, satu sel sudah cukup. Ini berisi semua informasi genetik yang diperlukan, dan bahkan selama reproduksi seksual, embrio berkembang dari satu sel, yang dibentuk oleh peleburan sel telur dan sperma yang menembus ovarium dari tabung serbuk sari... Faktanya, setidaknya lima sel terlibat dalam apa yang disebut pembuahan ganda pada tanaman berbunga (satu sel telur ditambah satu sperma menghasilkan embrio, dua sel induk polar ditambah satu sperma lagi - endosperma, sumber nutrisi bagi embrio di dalam benih, lihat detailnya di buku teks botani sekolah). Seperti yang akan kita lihat nanti, ini penting. Namun pada prinsipnya, semuanya benar: setiap makhluk hidup, dan karenanya setiap tumbuhan, dari violet hingga sequoia, dimulai dengan satu sel. Dan bahkan selusin sel, dari sudut pandang reproduksi yang cepat dan murah, lebih menguntungkan daripada umbi utuh.

Percobaan laboratorium telah mengkonfirmasi bahwa seluruh tanaman dapat tumbuh dari sepotong kecil jaringan. secara in vitro - dalam tabung reaksi, labu atau cawan Petri, dalam kondisi steril. Eksplan, yaitu nenek moyang suatu budaya, dapat berupa tunas, pucuk, atau potongan batang atau akar.

Gagasan tentang kemungkinan budidaya sel tumbuhan pertama kali muncul pada pergantian abad ke-19 dan ke-20, namun dibutuhkan banyak eksperimen untuk mewujudkannya. Kemampuan kultur jaringan tanaman untuk tumbuh tanpa batas pada tahun 1930-an ditunjukkan oleh peneliti Perancis Roger Gautreux dan, secara independen, oleh Philip White dari Amerika. (Mereka menulis bahwa kultur jaringan kalus wortel yang diperoleh Gautre masih bertahan hingga saat ini.) Banyak ilmuwan di seluruh dunia beralih ke topik yang menjanjikan ini, dan kemajuan signifikan dicapai dalam dua dekade berikutnya. Ilmuwan Amerika Frederick Steward, yang bekerja dengan jaringan wortel, memperoleh tanaman utuh darinya pada tahun 1958. Monograf Gautre “Culture of Plant Tissues”, yang diterbitkan setahun kemudian, telah menyebutkan 142 spesies tumbuhan tingkat tinggi yang tumbuh secara in vitro(Monografi ini pertama kali diterbitkan dalam bahasa Rusia pada tahun 1949). Saat ini, jika Anda mengetik “kultur jaringan” di jendela mesin pencari, atau lebih baik lagi “ kultur jaringan", Anda akan menemukan petunjuk rinci untuk guru biologi yang ingin mengulangi eksperimen Gautre dan Steward di kelas, dan situs bagi pecinta tanaman langka yang menguji bioteknologi modern pada hewan peliharaan mereka. Sekarang ini mungkin, tetapi semuanya terjadi untuk pertama kalinya.

Di negara kita, teknologi budidaya sel tumbuhan tingkat tinggi juga muncul pada akhir tahun 50-an. Di sini, pertama-tama, kita harus menyebutkan Raisa Georgievna Butenko (1920–2004), anggota Akademi Ilmu Pengetahuan Uni Soviet sejak tahun 1974, yang pada tahun 1984, bersama dengan rekan-rekannya, menerima Penghargaan Negara untuk “pengembangan prinsip-prinsip dasar rekayasa seluler (genetik) tanaman.” Pada akhir tahun 50-an, di bawah kepemimpinannya, sebuah laboratorium jaringan dan organ tanaman yang terisolasi didirikan di Institut Fisiologi Tumbuhan. K.A.Timiryazeva. Sekarang ini adalah Departemen Biologi Sel dan Bioteknologi dari Institut Fisika Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia - di sanalah banyak karya perintis dilakukan, yang akan kita bahas lebih lanjut.

Ide kultur sel tumbuhan nampaknya sederhana: ambil sepotong jaringan tumbuhan, sebisa mungkin bebas dari mikroorganisme asing, dan letakkan eksplan pada media khusus. Media yang paling banyak digunakan adalah media Murashige-Skoog (dinamai menurut Toshio Murashige dan Folke Skoog, yang bekerja di Universitas Wisconsin di Madison) dan modifikasinya. Mediumnya mengandung agar-agar (konsistensinya mirip daging kental padat), sukrosa dan mineral. Antibiotik juga ditambahkan ke dalamnya untuk menekan perkembangbiakan bakteri, dan yang terpenting, hormon tanaman, atau fitohormon, zat yang mengatur pertumbuhan dan arah perkembangan sel.

Hal pertama yang terjadi pada sel dalam kultur adalah dedifferensiasi. Mereka kehilangan ciri khas sel daun atau sel akar dan menjadi “sel biasa” yang mampu membentuk setiap jaringan tanaman. Faktanya, hal ini difasilitasi oleh pemisahan sepotong jaringan, yang membebaskan sel-sel dari perintah tubuh. Diketahui bahwa nasib suatu sel sangat ditentukan oleh lingkungannya dan sifat kontaknya dengan sel lain, meskipun mekanisme pengaruhnya belum sepenuhnya dipahami.

Banyak hormon tanaman yang dikenal oleh para penanam bunga dan tukang kebun modern, dan tidak mengherankan bagi mereka bahwa sel-sel dalam suatu kultur dipaksa untuk membelah oleh kombinasi auksin dan sitokinin tertentu. Konsentrasi auksin yang relatif tinggi merangsang pertumbuhan dan memiliki efek aktif pada pembentukan akar. Giberelin juga merangsang pertumbuhan, mempercepat perkembangan dedaunan, dan pematangan benih. Sebaliknya, asam absisat adalah hormon istirahat: menghentikan pematangan buah, menghambat perkecambahan, mengurangi penguapan air dari daun, memperlambat sintesis enzim yang terlibat dalam fotosintesis, dan namanya berasal dari amputasi- "daun-daun berguguran." Etilen juga mengontrol pematangan buah dan gugurnya daun. Faktanya, masih banyak lagi yang dapat dikatakan tentang efek hormon tumbuhan dan interaksinya satu sama lain, namun hal utama yang jelas: ini adalah alat yang dapat digunakan oleh ahli bioteknologi dalam kultur sel, seperti pematung dengan tanah liat dan logam. Artinya, mendapatkan apapun yang diinginkannya, sesuai kemampuan materi.

Jaringan kalus terbentuk dari pembelahan sel dalam kultur (sebelum era bioteknologi seluler, kalus adalah nama yang diberikan untuk bekas luka amorf dan pembengkakan yang menutupi luka tanaman). Setelah jangka waktu tertentu, sebagian kalus ditransplantasikan ke media baru. Kadang-kadang lebih mudah menggunakan media cair daripada media padat dan menumbuhkan kultur dalam labu di kursi goyang - kemudian sel dan kelompok kecilnya membentuk suspensi dalam larutan. Dalam beberapa kasus, sel diperlakukan dengan enzim khusus yang menghancurkan dinding sel padat - sel "telanjang" seperti itu disebut protoplas (kita akan membahas mengapa hal ini diperlukan nanti).

Menariknya, tidak semua sel dalam kultur adalah sama, meskipun identitas genetik dari bahan awalnya dan kondisi yang tampaknya sama untuk semua sel. Budaya mempunyai faktor seleksinya sendiri. Berikut ini hanya satu contoh yang diberikan dalam artikel populer oleh kepala Departemen Biologi Sel dan Bioteknologi IFR, Doktor Ilmu Biologi, Profesor A. M. Nosov: “Kultur sel hanya dapat ada dalam rantai transplantasi yang berurutan. Dalam kondisi seperti itu, kemungkinan “masuk” ke siklus pertumbuhan berikutnya lebih tinggi bagi keturunan sel yang membelah secara intensif. Dengan kata lain, dalam kondisi kultur transplantasi sel yang terisolasi, sel-sel tersebut dipilih berdasarkan proliferasi intensif, yaitu pembelahan. Jumlah penyemaian ulang yang cukup besar akan menyebabkan kultur didominasi oleh sel-sel yang laju pembelahannya akan lebih tinggi dibandingkan sel awal” (“Biology at School” 2004, No. 5).

Sel-sel dalam suatu subkultur berbeda dalam banyak hal: bentuk dan ukuran sel, kemampuan untuk mensintesis dan mengakumulasi berbagai zat, dan bahkan secara genetik - misalnya, dalam jumlah set kromosom. (Hal ini dikemukakan oleh R. G. Butenko dan Z. B. Shamina di Institut Fisiologi Tumbuhan.) Di satu sisi, ini luar biasa: terdapat heterogenitas, yang berarti terdapat pengaruh pada sel dan bahan untuk seleksi. Di sisi lain, perlu diingat bahwa tanaman yang ditanam mungkin tidak sama persis dengan tanaman aslinya.

Tanaman baru dapat ditumbuhkan dari kultur sel (tanaman tersebut disebut regeneran) dengan berbagai cara. Jika organ tanaman - akar atau pucuk - berkembang dari kalus, dan seluruh tanaman tumbuh dari pucuk, maka kita berbicara tentang organogenesis. Salah satu skema yang mungkin dilakukan adalah tunas mikro diakarkan dalam larutan atau media dengan auksin, dan ketika sistem perakaran sudah cukup berkembang, tanaman kecil tersebut dicabut dengan pinset atau pengait khusus dan ditanam di tanah yang telah disterilkan. Skenario ini mengingatkan pada perbanyakan vegetatif di alam. Tapi ada cara lain: embriogenesis somatik. Pada saat yang sama, embrio tanaman terbentuk dari sel kultur dalam kondisi tertentu - embrioid, hampir sama seperti pada biji, dan darinya diperoleh tanaman yang beregenerasi.

Sekarang mari kita beralih dari masalah teoretis ke praktik. Mengapa metode rekayasa sel diperlukan untuk menumbuhkan dan memperbanyak tanaman “in vitro”?

Banyak dari kita yang mengetahui bagaimana orang memanfaatkan tanaman, namun kami akan membahas masalah ini secara mendetail di artikel ini.

Bagaimana seseorang menggunakan pengetahuan tentang tumbuhan?

Pemanfaatan tumbuhan oleh manusia Ceritanya harus dimulai dengan fakta bahwa ada lima bidang utama di mana manusia secara langsung atau tidak langsung memanfaatkan tumbuhan:

• Sebagai makanan;

Untuk pertama kalinya, sikap sadar seseorang terhadap tanaman muncul, tidak diragukan lagi bahwa ia mulai mengumpulkannya untuk dimakan. Buah-buahan dan umbi-umbian, biji-bijian dan akar-akaran, tunas-tunas muda dan bahkan tanaman utuh merupakan bagian penting dari makanan orang-orang zaman dahulu. Pada saat yang sama, penting untuk membedakan tanaman yang dapat dimakan dari tanaman yang tidak dapat dimakan dan beracun. Dengan demikian, hubungan yang erat dan langsung antara manusia dan tumbuhan terjalin dengan sangat cepat, yang menjadi semakin kuat dengan akumulasi pengetahuan baru tentang berbagai jenis tanaman, serta dengan penemuan metode untuk menghasilkan api dan pengolahan terkait dari tanaman yang dikumpulkan. dan peningkatan yang signifikan dalam kualitas gizi mereka.

• Sumber bahan baku industri;

Tumbuhan seringkali digunakan sebagai bahan awal produksi atau bahan bakunya. Kayu, rami, kapas dan serat lainnya, serta karet, selulosa, minyak nabati dan lemak yang diperoleh dari tumbuhan, tanin dan pewarna masih dibutuhkan untuk berbagai sektor perekonomian nasional.

• Sebagai obat;

Sebagai obat, tumbuhan memegang peranan yang sangat penting. Informasi tentang efek penyembuhan tanaman telah disimpan di masyarakat selama berabad-abad. Saat ini, zat-zat yang terkandung dalam banyak tumbuhan telah diketahui, dan kita mengetahui apa pengaruhnya terhadap tubuh manusia.