Kontamination in der pflanzlichen Gewebekultur: Ursachen, Identifizierung & Prävention
Kontamination ist eine der häufigsten Herausforderungen in der Pflanzen-Gewebekultur. Selbst wenn eine Kultur unmittelbar nach der Inokulation vollkommen sauber aussieht, können sich Bakterien oder Pilze erst mehrere Tage oder sogar Wochen später zeigen.
Zu verstehen, woher Kontaminationen stammen, ist eine der wichtigsten Fähigkeiten, die ein Gewebekultur-Anbauer entwickeln kann.
Kontaminationen stammen in der Regel aus einer von drei Quellen: dem Pflanzenmaterial selbst, der Arbeitsumgebung oder den während der Kultur verwendeten Geräten und Materialien.
Externe Kontamination
Die Oberfläche einer Pflanze trägt von Natur aus Mikroorganismen. Blätter, Stängel, Wurzeln und Knollen können Pilzsporen, Bakterien und andere Mikroben enthalten, die für die Pflanze im Freien harmlos sind, aber in einem nährstoffreichen Kulturgefäß zu einem ernsthaften Problem werden. Deshalb werden Explantate oberflächlich sterilisiert, bevor sie in die Kultur eingebracht werden. Pflanzenmaterial, das in Erde gewachsen ist, lässt sich im Allgemeinen schwieriger sterilisieren als Material, das von saubereren oberirdischen Pflanzenteilen stammt.
Interne Kontamination
Einige Mikroorganismen leben nicht auf der Oberfläche, sondern im Pflanzengewebe. Sie werden manchmal als endophytische Mikroorganismen bezeichnet. Da sie im Inneren der Pflanze geschützt sind, werden sie durch eine Oberflächensterilisation möglicherweise nicht entfernt. Eine Kultur kann daher mehrere Tage lang klar bleiben, bevor plötzlich Bakterien aus dem Explantat zu wachsen beginnen. Dies ist einer der Gründe, warum die Etablierung einer sauberen Mutterpflanze vor der Gewebekultur die Erfolgsquoten erheblich verbessern kann.
Kontamination durch die Arbeitsumgebung
Die Luft enthält Pilzsporen, Bakterien und Staubpartikel. Jedes Mal, wenn ein Kulturgefäß geöffnet wird, besteht die Möglichkeit, dass Mikroorganismen eindringen. Dieses Risiko kann verringert werden, indem man in einer Laminar-Flow-Werkbank oder einem ordnungsgemäß vorbereiteten Still-Air-Arbeitsbereich arbeitet und die Kulturgefäße nur so kurz wie möglich geöffnet hält.
Kontamination durch Werkzeuge
Skalpelle, Pinzetten und andere Werkzeuge müssen steril sein, wenn sie ein Explantat berühren. Ein Werkzeug, das eine nicht sterile Oberfläche berührt, kann Mikroorganismen direkt in ein Kulturgefäß übertragen. Eine gute sterile Arbeitstechnik erfordert daher, ständig darüber nachzudenken, welche Oberflächen steril sind und welche nicht.
Wie sieht eine Kontamination aus?
Verschiedene Kontaminanten können sehr unterschiedlich aussehen.
Bakterielle Kontamination
Bakterien zeigen sich häufig als:
- trübe Bereiche im Nährmedium
- nasser oder schleimiger Bewuchs um das Explantat
- durchscheinende Filme
- gelbe, cremefarbene oder weiße Kolonien
- schnelle Zersetzung des Pflanzengewebes
Einige bakterielle Kontaminationen sind äußerst dezent und können anfangs nur als schwacher Schleier um die Basis des Explantats erscheinen.
Pilzliche Kontamination
Pilze sind in der Regel leichter zu erkennen.
Häufige Anzeichen sind:
- weißer, flauschiger Bewuchs
- grauer oder schwarzer Schimmel
- feine, fadenartige Strukturen
- schnell wachsende Kolonien
- farbige Sporen
Eine einzige Pilzkolonie kann sich überraschend schnell über ein ganzes Gefäß ausbreiten.
Hefen
Eine Hefekontamination kann als kleine cremefarbene Kolonien oder trüber Bewuchs im Nährmedium erscheinen. Sie kann manchmal mit einer bakteriellen Kontamination verwechselt werden.
Warum Kontaminationen manchmal erst spät auftreten
Eine Kultur, die nach drei Tagen sauber aussieht, ist nicht unbedingt steril. Mikroorganismen können in sehr geringer Zahl vorhanden sein und müssen sich vermehren, bevor sie sichtbar werden.
Interne Bakterien können ebenfalls allmählich aus dem Pflanzengewebe austreten. Aus diesem Grund sollten neue Kulturen normalerweise mehrere Wochen beobachtet werden, bevor sie als zuverlässig sauber gelten.
So reduzieren Sie Kontaminationen
Eine erfolgreiche Kontrolle von Kontaminationen beruht auf mehreren Schutzebenen:
- Verwenden Sie nach Möglichkeit gesunde Mutterpflanzen.
- Reinigen Sie das Pflanzenmaterial gründlich vor der Sterilisation.
- Verwenden Sie ein für die Art des Explantats geeignetes Oberflächensterilisationsverfahren.
- Sterilisieren Sie Nährmedien und Gefäße ordnungsgemäß.
- Arbeiten Sie in einer sauberen Umgebung.
- Sterilisieren Sie Werkzeuge zwischen den Explantaten.
- Minimieren Sie die Zeit, in der Kulturgefäße geöffnet bleiben.
- Vermeiden Sie es, sterile Oberflächen zu berühren.
- Halten Sie kontaminierte Kulturen von sauberen Kulturen fern.
Kein Sterilisationsprotokoll funktioniert für jede Art perfekt. Ein weicher, junger Trieb und eine in Erde gewachsene Knolle erfordern möglicherweise sehr unterschiedliche Behandlungen.
Das Ziel ist es, ein Gleichgewicht zwischen der Abtötung von Mikroorganismen und der Lebendhaltung des Pflanzengewebes zu finden.
Sollten kontaminierte Kulturen gerettet werden?
In den meisten Hobby-Gewebekulturen sollten stark kontaminierte Kulturen aus dem Anbaugebiet entfernt werden. Das Öffnen eines kontaminierten Gefäßes in der Nähe sauberer Kulturen kann Pilzsporen oder Bakterien in den Arbeitsbereich freisetzen.
Wenn ein Explantat besonders wertvoll ist, kann es manchmal möglich sein, sauberes inneres Gewebe zu entfernen und eine Wiederetablierung zu versuchen, dies sollte jedoch vorsichtig und getrennt von sauberen Kulturen erfolgen.
Die wichtigste Regel
Eine Kontamination ist nicht einfach nur ein Misserfolg. Jede kontaminierte Kultur liefert Informationen.
Notieren Sie:
- die Pflanzenart
- den Explantattyp
- die Sterilisationsmethode
- die Sterilisationsdauer
- das Datum der Inokulation
- die Art der Kontamination
- wie lange es bis zum Auftreten dauerte
Mit der Zeit erleichtern diese Aufzeichnungen es Ihnen, Ihr Protokoll zu verbessern.
