Kannabiksen kasvinsoluviljely: Mitä se on?

• 1. Soluviljelyn historia
• 2. Soluviljelyn perusteet
• 3. Mikä on kasvien soluviljely ja miten se toimii?
• 4. Soluviljely vs. kloonaus
• 4. a. Kloonaukset
• 4. b. Kasvien soluviljely
• 5. Soluviljelyn 5 vaihetta
• 5. a. Kasvien soluviljely kotona
• 5. b. Kemiallinen koostumus – ohjeistus
• 6. Yhteenveto

Soluviljely tarkoittaa elävän kudospalan ottamista kasvista ja sen kasvattamista täysikasvuiseksi kasviksi steriileissä olosuhteissa. Tämä menetelmä juontaa juurensa vuoteen 1885, ja se on suhteellisen uusi kannabiksen siementen kanssa, mutta erittäin tehokas ja soveltuu useimmille kasvilajeille. Soluviljelyn ansiosta tekniikot saavat vakaan kasvikudoksen lähteen, jota voidaan säilyttää solujen monistamisen avulla. Pitäessään tätä kasvimateriaalia puhtaissa ja turvallisissa tiloissa, he pystyvät säilyttämään ja lisäämään erityisiä kasvilajikkeita ja fenotyyppejä. Tämä tekniikka auttaa säilyttämään harvinaisia kasveja tai pitämään tuottavia ja voimakkaita fenotyyppejä hengissä ja hyvässä kunnossa, jotta niitä voidaan käyttää myöhemmin. Voit ajatella soluviljelmiä "geenipankkeina", joita säilytetään erityisissä olosuhteissa, kunnes ne siirretään ruukkuihin tai suoraan ulos maahan.

1. Soluviljelyn historia

Soluviljelyn historia alkaa jo vuonna 1885, jolloin saksalainen eläintieteilijä yritti viljellä kudosta kanan alkioista, mutta vasta vuonna 1907 yhdysvaltalainen eläintieteilijä onnistui viljelemään sammakon hermosolua.

Myöhemmin, vuonna 1910, ranskalainen kirurgi paransi tätä tekniikkaa ja määritteli soluviljelyn periaatteet. Kun tekniikka oli määritelty ja vakiinnutettu, useat muut kokeet onnistuivat ja mahdollistivat muiden tutkijoiden kasvattaa kantasoluja keinotekoisissa olosuhteissa, mikä toi lisää tietoa ihmisbiologiasta ja suurta edistystä regeneratiivisessa lääketieteessä. Mutta saatat kysyä itseltäsi: Miten tämä liittyy kannabikseen?

2. Soluviljelyn perusteet

Ennen kuin sukellamme syvemmälle soluviljelyyn, miten se toimii ja miten se eroaa kloonauksesta, käydään läpi soluviljelyn tärkeimmät perusasiat.

Tutkimus

Jos aiot kokeilla soluviljelyä kotona, ensimmäinen askel on selvittää, onko kyseisen kannan kanssa onnistuttu aiemmin, jotta voit noudattaa samoja ohjeita ja mahdollisesti käyttää niitä ohjenuorana tietääksesi, mitä tehdä ja mitä vältellä.

Kasvikudos

Nyt kun tiedät, mitä ohjeita kannattaa seurata, seuraavaksi pitää hankkia kasvi, jota aiot käyttää soluviljelyprosessiin. Lahjoittajakasvin tulee olla täysin terve ja tauditon. Käytettävä kasvin osa vaihtelee kasvilajista toiseen, joten muista noudattaa aiemmin mainittuja ohjeita onnistumisen mahdollisuuden kasvattamiseksi. Muista myös, että prosessin onnistuminen perustuu puhtaaseen ympäristöön, joten kaiken on oltava puhdasta ja steriloitua – vaatteista ja materiaaleista itse huonetilaan – sillä kontaminaatio on yleisin epäonnistumisen syy.

Ilma

Seuraavaksi huolehditaan ilman puhtaudesta, koska kasvit tarvitsevat puhdasta ilmaa. Ilman puhtauden varmistamiseksi voit ostaa valmiin käsineboksin tai rakentaa oman esimerkiksi vanhasta akvaariosta ja PVC-putkista.

Kasvualusta

Yksi soluviljelyn tärkeimmistä osista on kasvualusta, johon kasvi asetetaan, kun se on kasvanut tarpeeksi suureksi. Alustan tulisi olla hyytelömäinen aine, joka tarjoaa vakautta ja tukea juurien kehittymiselle ja kasvulle sekä ravinteita, joita kasvi tarvitsee energiaa tuottaakseen. Yksi suosituimmista kasvualustoista on Agar.

Nyt kun sinulla on parempi käsitys tarvittavista asioista, lue eteenpäin oppiaksesi, kuinka tehdä soluviljely kannabikselle ja muille kasveille. Muista vain, että soluviljely voi olla haastavaa, jos sinulla ei ole oikeita välineitä, mutta huoli pois – voit aina myös kloonata kasvisi. Vaikka kloonien määrä riippuu kasvisi oksamäärästä, se on paljon helpompaa ja ei vaadi laajaa kokemusta – tarvitset vain kloonausgeeliä ja sakset, siinä kaikki!

3. Mikä on kasvien soluviljely ja miten se toimii? 

Soluviljely on juuri sitä mitä yllä on kuvattu; eli otetaan pieniä määriä kasvikudosta tai -soluja ja kasvatetaan niistä satoja tai jopa tuhansia identtisiä klooneja. Tämän menetelmän avulla kasvattajat voivat säilyttää tietyn kannan melkein ikuisesti, käyttäen vähän tilaa ja vaivaa. Tavallisen kloonauksen tapaan soluviljelyssä aloitetaan pienestä kasvinosasta; tavallisesta kloonauksesta poiketen näyte leikataan, steriloidaan ja puhdistuksen jälkeen siirretään ravinnealustaan, joka sisältää ravinteita, hormoneja ja sokereita.

Tämä ravinnealusta suunnitellaan aina kutakin soluviljelyä varten, koska erilaiset ravinteet ja hormonit käynnistävät tietyt kehitysvaiheet. Jos haluat käynnistää kasvun, juurten kehityksen ja/tai monistamisen (kun kasvi on tarpeeksi suuri siihen), pitää tarjota sopivaa ravinnealustaa kullekin kehitysvaiheelle. Käytännössä siis sinulla on pieni määrä kudosta, ja kun se kasvaa tarpeeksi isoksi, sen voi leikata satoihin paloihin kloonattavaksi erikseen; ja kun nämä kudokset ovat riittävän suuria kasvamaan, ne syötetään ravinnealustalla, joka edistää juurtumista ja kasvua.

4. Soluviljely vs. kloonaus

Kun kannabisala kehittyy, kaupalliset kasvattajat etsivät nopeampia tapoja saada parempi sato ja potentiaali lyhyemmässä ajassa. Mahdollisuuksien mukaan kasvattajat siirtyvät kloonauksesta soluviljelyyn – mutta miksi?

Kloonaukset 

Kuten ehkä jo tiedät, kloonaus tarkoittaa pistokkaan ottamista kasvista ja odottamista, että siihen kehittyy juuret, jotta sitä voidaan kasvattaa – tällöin klooni on emokasvinsa tarkka kopio.

Klooneista voi kuitenkin tulla epävarmoja kuten taimista, koska hyvät selviytymisprosentit ovat vaikeampia saavuttaa. Lisäksi ne ovat alttiita tuhohyönteisille, infektioille, taudeille, ja sukupolvi sukupolvelta geneettiset mutaatiot yleistyvät. Soluviljelyssä tilanne on erilainen.

Kasvien soluviljely

Soluviljelyprosessi on suhteellisen yksinkertainen, mutta vaatii paljon kontrollia oikeiden olosuhteiden varmistamiseksi. Soluviljelylaboratoriossa tarvitaan:

Sterilointi

Soluviljelmiä varten tarvitaan ihanteelliset olosuhteet, jotta kasvit voivat kasvaa – ja vaikka ympäristö olisi ihanteellinen kasveille, se on samalla optimaalinen myös bakteereille ja haitallisille mikro-organismeille. Kaikki täytyy steriloida, sillä muuten sienet ja bakteerit voivat tuhota kasvit – laboratorion lisäksi myös työkalut, välineet ja kasvikudos (eli "eksplantti") tulee steriloida.

Aseptinen ympäristö 

On ehdottoman tärkeää suorittaa koko prosessi täysin steriilissä ympäristössä – ihanteellisesti luodaan erityinen kammio, jotta voit käsitellä valmiiksi steriiliä välineistöä. Tätä erityistä tilaa käytetään aina kun täytyy altistaa ilmaan esimerkiksi työkalut, välineet tai kudos.

Taudit pääsevät helposti työskentelytiloihin; sienipölyä leijailee koko ajan ilmassa. Jotta in vitro -kasvien (esimerkiksi petrimaljoissa kasvavien) kontaminoituminen estetään, tekniikot työskentelevät usein laminaarivirtaushuuvan edessä tai alla. Näissä laitteissa on tuulettimet, joiden avulla ilma kulkee HEPA-suodattimen läpi – laitteisto, joka pystyy suodattamaan erittäin pienetkin epäpuhtaudet ilmasta, kuten virukset, bakteerit ja sienipölyt. Puhdas ilma virtaa työpinnan yli laminaarivirtausperiaatteella, joka estää hiukkasten laskeutumista avoimiin astioihin.

Erityinen kasvualusta

Kasvien soluviljelyssä valmistetaan steriili kasvualusta, joka sisältää ravinteet, sokerin, veden ja tilan kasvulle. Tämä alusta tarjoaa kaiken, mitä kasveillesi tarvitaan selviytymiseen, kun ne kasvavat täysiksi kasveiksi. Kotona sen voi tehdä valmiista jauheesta, sokerista ja tislatussa vedessä, jonka pH säädetään 5,8:aan. Vaikka periaate on yksinkertainen, vaaditaan huolellisia turvallisuustoimia.

5. Soluviljelyn 5 vaihetta

Tässä ovat kasvien soluviljelyn 5 yksinkertaista vaihetta laboratoriossa – huomaa, että tämä on tiivistelmä koko prosessista.

1. Valitse kasvi, jota aiot käyttää;
2. Aseta kudos steriiliin ympäristöön, irrota pala, puhdista se ja kasvata oikeassa alustassa;
3. Varmista oikeat olosuhteet ja anna kudoksen lisääntyä (yleensä 14 päivää);
4. Pakota kasvi juurtumaan;
5. Siirrä lopulliseen kasvualustaan ja anna kasvaa.

Jos haluat tarkemman ohjeistuksen ja kuinka tehdä soluviljelyä kotona, tässä on opas. Huomaa, että tarvitset kallista välineistöä, joten vaikka kyseessä on DIY, tarvitset erityisiä laitteita.

Kasvien soluviljely kotona

Jos olet kiinnostunut oppaasta, miten tehdä kasvien soluviljelyä kannabiksen kanssa, tässä yksityiskohtainen vaihe vaiheelta -ohje. Kuten aiemmin mainittu, tarvitset erikoisvälineitä, mutta se on täysin mahdollista tehdä myös kotona.

Käynnistysvaihe (1–2 viikkoa)

Vaihe 1

Laita laminaarivirtaushuppu päälle ja anna sen käydä vähintään 30min ennen aloittamista. Jos sinulla ei ole huuvaa, käytä esimerkiksi alkoholilamppua ja työskentele liekin lähellä.

Vaihe 2

Steriloi virtaushuppu 70% etanolilla, mutta älä suihkuta suoraan suodattimeen.

Vaihe 3

Laita sterilointilaite päälle ja anna sen lämmetä 20min.

Vaihe 4

Steriloi paperipakkaus kuivasyklillä. Steriloi sitten astiat, vesi ja tween hitaalla syklillä.

Vaihe 5

Kasvualustan valmisteluun ota astia, täytä se käänteisosmoosilla, tislattua tai deionisoitua vettä (ihanteellista). Jos teet 1L alustaa, lisää 900ml vettä. Kun vesi on valmis, lisää Grow-ravinteita kunnes EC on 1,5, lisää 30g/l sokeria ja säädä liuoksen pH 5,7:ään, lisää 6g/l agaria ja laita autoklaavipulloon – mutta älä täytä liikaa. Steriloi pullo 15 minuuttia, ja kaada noin 50ml jokaiseen steriloituun astiaan, jota aiot käyttää.

Vaihe 6

Kun kasvualusta on valmis, valmista liuos, jossa on 0,5% valkaisuainetta ja 0,1% steriiliä tweentä 20. Jos sinulla on vain 2,75% valkaisuainetta, lisää 181 ml per 1L.

Vaihe 7

Täytä astia pienellä määrällä vettä, ota kannabiskasvimateriaali, ja laita se veteen – varmista, että materiaali on tervettä. Jos säilytät sitä yli tunnin, laita se kylmälaukkuun jäiden kanssa ja yritä saada se veteen mahdollisimman pian.

Vaihe 8

Ota suljettava steriloitu astia ja täytä se noin 80% valkaisu/tween-liuoksella, lisää kasvimateriaali ja sulje.

Vaihe 9

Ravista varovaisesti 20 minuuttia ja sen jälkeen ravista voimakkaasti 20 sekuntia.

Vaihe 10

Siirrä kasvimateriaali uuteen astiaan, jossa on 80% steriloitua vettä, ja ravista kevyesti 5 min – toista tämä 2 kertaa.

Vaihe 11

Käytä steriilejä pinsettejä siirtääksesi kasvimateriaalin steriilille paperille ylimääräisen veden poistamiseksi. Aseta yksi kasvipala per astia, pystyasentoon, ja laita astia hyllylle 25°C ja 18/6 valojaksolle vähintään 3 viikoksi. Kun kasvisi ovat valmiita, olet onnistuneesti kasvattanut kloonin ja se voidaan siirtää haluamaasi kasvualustaan joko ulos tai sisälle.

Kemiallinen koostumus – ohjeistus 

Huomaa, että kasvualustoja on useita erilaisia – kivennäisten määrä ja laatu riippuvat käytetystä alustasta. Tämä ohje perustuu Murashige-Skoog -alustaan, joten selvitä käyttämäsi kasvualustan ainesosat ja määrät.

Nämä ovat tärkeimmät ravinteet, joita kannabiskasvisi tarvitsevat paljon ja jotka ovat välttämättömiä soluviljelyssä – ilman niitä kasvisi eivät kasva vihreää massaa.

Näitäkin ravinteita kannabiskasvisi tarvitsevat – määrät ovat pienempiä, mutta ne ovat välttämättömiä soluviljelyssä. Ilman niitä kasvisi eivät kasva kunnolla ja puutoksen merkit näkyvät varmasti.

Nämä vitamiinit ovat tärkeitä kasvisi aineenvaihdunnalle, erityisesti soluviljelyssä, joten muista lisätä ne oikeassa suhteessa.

6. Yhteenveto

Kannabiksen soluviljely saattaa vaikuttaa vaikealta, mutta se on melko yksinkertaista – kunhan pidät olosuhteet optimaalisina ja otat tarvitut varotoimet, voit taata korkean selviytymisprosentin. Tiedämme, että tekniikka on melko uusi ja voi olla kallis, joten kaikilla kasvattajilla ei ole mahdollisuutta tarvittaviin välineisiin. Mutta jos työskentelet tai olet rakentanut oman soluviljelylaboratorion kotiin, jaa tietosi muiden kasvattajien kanssa ja jätä kommentti alle!

Ulkoiset lähteet

1. Plant Tissue Cultures. - Kärkönen, Anna & Santanen, Arja & Iwamoto, Kuninori & Fukuda, Hiroo. (2020). 
2. Nanotechnology and Plant Tissue Culture. - Tariq, Amina & Ilyas, Saiqa & Naz, Shagufta. (2020). 
3. Plant Tissue Culture Media, Recent Advances in Plant in vitro Culture. - Annarita Leva ja Laura M. R. Rinaldi (2012).