keyword
Callus Culture PPT | Process, Application and Factors Affecting Callus Culture| Notes & PDF Download - Agrobotany.
Frequently Asked Question
Learn in Brief
Callus culture involves growing a mass of unorganized, undifferentiated plant cells, known as callus, on an agar-gelled medium. Callus forms when explants, cultured on suitable media, undergo dedifferentiation, where cells revert to a meristematic state and start dividing actively. This process creates a whitish or yellowish mass of cells. To sustain growth, callus cultures must be subcultured every 3-5 weeks to address nutrient depletion and medium drying. Callus can originate from any explant on solid media.
Steps of Callus Culture
1.Selection and Preparation of Explant:
- Choose and isolate the desired plant part.
- Wash with tap water, sterilize with 0.1% mercuric chloride, rinse with sterile distilled water, and cut into small segments (2-5 mm).
2.Selection of Culture Media:
- Select a medium with essential inorganic and organic nutrients, vitamins, and appropriate growth hormones.
3.Transfer of Explant:
- Transfer the surface-sterilized explant to the culture medium.
4.Incubation of Culture:
- Incubate the culture at 25-28°C in a BOD incubator with alternating dark and light cycles (12 hours each).
Applications/Purposes of Callus Culture
1.Regeneration of Whole Plants:
- Callus can differentiate into shoots and roots, allowing for large-scale plant production from a single tissue, useful in plant propagation, breeding, and genetic modification.
2.Somatic Embryogenesis:
- Under specific conditions, callus can develop into embryos without sexual reproduction, aiding in the production of artificial seeds and the conservation of rare and endangered species.
3.Secondary Metabolite Production:
- Callus can produce valuable secondary metabolites like alkaloids, phenolics, and essential oils, which have pharmaceutical, agricultural, and industrial applications.
Phases of Callus Growth
1.Lag Phase: Cells adapt to the new environment and prepare for division.
2.Log Phase: Rapid cell division occurs.
3.Linear Phase: Cell division slows, but cell expansion increases.
4.Decline Phase: Both cell division and elongation rates decrease.
5.Stationary Phase: Cell number and size remain constant.
Factors Affecting Callus Culture
1.Explant: The origin and characteristics of the explant influence the success of callus culture.
2.Growth Regulators: Exogenously supplied growth regulators in the nutrient medium, particularly strong auxins like 2,4-D, are crucial for callus formation. The requirements vary based on the genotype and endogenous hormone content of the explant.
3.Light: The need for light or darkness depends on the plant species.
4.Temperature: The optimal temperature for callus formation is usually 22-28°C.
5.Media Composition: Murashige and Skoog (MS) media, with sucrose or glucose (2-4%) as a sugar source, is commonly used.
Learn in Hindi
💫 कैलस कल्चर
कैलस कल्चर को समझने के लिए सबसे पहले आपको यह जानना चाहिए कि कैलस क्या है ?
- कैलस असंगठित और अविभेदित पौधों की कोशिकाओं का एक समूह है जिसे एगर-जेल वाले माध्यम पर संवर्धित किया जाता है।
- कल्चर का मतलब है एक अनुकूल वातावरण जो जीवन का समर्थन करता है।
या
पादप कोशिकाओं को पोष पदार्थ पर कोशिकाओं के असंगठित समूह (कैलस) के रूप में कल्चर करने को कोशिका कल्चर कहते हैं ।
जब एक्सप्लांट को उपयुक्त मीडिया पर संवर्धित किया जाता है, तो इसकी कई कोशिकाएँ कोशिका विभाजन से गुज़रती हैं और मेरिस्टेमेटिक बन जाती हैं; इसे विभेदन कहा जाता है। विभेदन में मेरिस्टेमेटिक गतिविधि के लिए आवश्यक नए सेलुलर घटकों का निर्माण शामिल है।
कैलस तब बनता है जब पौधे की कोशिकाएँ विभेदन से गुजरती हैं और असंगठित तरीके से बढ़ने लगती हैं। यह आमतौर पर एक एक्सप्लांट की सतह पर एक सफ़ेद या पीले रंग के द्रव्यमान के रूप में दिखाई देता है।
कोशिका वृद्धि, पोषक तत्वों की कमी और माध्यम के सूखने से बचाए रखने के लिए कैलस संवर्धन को हर 3 - 5 सप्ताह में उप-संवर्धन की आवश्यकता होती है।
कैलस किसी भी एक्सप्लांट से ठोस मीडिया पर उगाया जा सकता है।
💫 कैलस कल्चर के चरण
एक्सप्लांट का चयन और तैयारी :
वांछित भाग का चयन किया जाना चाहिए और मूल पौधे से अलग किया जाना चाहिए। एक्सप्लांट को नल के पानी से धोया जाना चाहिए और फिर 0.1% मरक्यूरिक क्लोराइड (HgCl2) से निर्णर्मीकरण किया जाना चाहिए। फिर से निर्णर्मीकरण एक्सप्लांट को निर्णर्मीकरण आसुत जल से धोएँ और छोटे-छोटे खंडों (2-5 मिमी) में काट लें।
संवर्धन मीडिया का चयन :
एक ऐसा संवर्धन माध्यम चुनें जो प्रत्यारोपण के विकास के लिए अनुकूल वातावरण प्रदान कर सके और जिसमें अकार्बनिक और कार्बनिक पोषक तत्व और विटामिन शामिल हों। संवर्धन के उद्देश्यों के अनुसार माध्यम में वृद्धि हार्मोन को समायोजित किया जाता है
प्रत्यारोपण का स्थानांतरण :
सतही निर्णर्मीकरण प्रत्यारोपण को संवर्धन मीडिया में स्थानांतरित किया गया।
संवर्धन मीडिया का ऊष्मायन :
कल्चर मीडिया में एक्सप्लांट होता है जिसे ऊष्मायन के लिए BOD इनक्यूबेटर में स्थानांतरित किया जाता है। अलग-अलग प्रजातियों के लिए आवश्यक तापमान अलग-अलग होता है। आम तौर पर कल्चर मीडिया 12 घंटे के लिए अंधेरे और प्रकाश चक्रों का उपयोग करके 25-28 डिग्री सेल्सियस पर ऊष्मायन करता है।
💫 कैलस कल्चर का अनुप्रयोग/उद्देश्य
1. सम्पूर्ण पौधे का पुनर्जनन:
ऑर्गेनोजेनेसिस नामक प्रक्रिया के माध्यम से कैलस को अंकुर, जड़ और अंततः पूरे पौधे में विभेदित करने के लिए प्रेरित किया जा सकता है। पुनर्जनन की यह क्षमता शोधकर्ताओं को एक ही ऊतक से बड़ी संख्या में पौधे पैदा करने की अनुमति देती है, जिससे यह पौधों के प्रसार, प्रजनन और आनुवंशिक संशोधन के लिए मूल्यवान बन जाता है।
2. दैहिक भ्रूणजनन:
विशिष्ट परिस्थितियों में, कैलस दैहिक भ्रूणजनन से गुजर सकता है, जहाँ दैहिक कोशिकाएँ सेक्शुअल भागीदारी के बिना भ्रूण में विकसित होती हैं। इस तकनीक का उपयोग कृत्रिम बीजों के उत्पादन, आनुवंशिक परिवर्तन और दुर्लभ और लुप्तप्राय पौधों की प्रजातियों के रूपांतरण के लिए किया जाता है।
3. द्वितीयक चयापचय उत्पादन:
कैलस एल्कलॉइड, फिनोल फ्लेवोनोइड और आवश्यक तेल जैसे द्वितीयक मेटाबोलाइट्स का उत्पादन कर सकता है। इन मेटाबोलिक पदार्थों के फार्मास्यूटिकल, कृषि और औद्योगिक मे अनुप्रयोग हैं और कैलस कल्चर उनके उत्पादन के लिए एक नियंत्रित प्रणाली प्रदान करता है।
💫 कैलस विकास का चरण :
1. लाग चरण
कोशिकाएं नए वातावरण और कोशिका विभाजन को अपनाने के लिए तैयार होती हैं।
2. लॉग चरण
कोशिकाएं उच्चतम स्तर पर विभाजित होने लगती हैं।
3. लाइनर चरण
कोशिका विभाजन धीमा होता है लेकिन विस्तार की दर बढ़ जाती है।
4. घोषणा चरण
कोशिका विभाजन और वृद्धि की दर कम हो जाती है।
5. स्थिर चरण
कोशिकाओं की संख्या और आकार स्थिर रहता है।
💫 कैलस कल्चर को प्रभावित करने वाले कारक :
एक्सप्लांट :
एक एक्सप्लांट की उत्पत्ति और विशेषताएं अंततः कैलस कल्चर के परिणाम को प्रभावित करती हैं, यह सकारात्मक या नकारात्मक हो सकता है।
विकास नियामक:
कैलस का निर्माण पोषक माध्यम में मौजूद बहिर्जात रूप से आपूर्ति किए गए विकास नियामकों के प्रभाव में होता है। विकास नियामकों की आवश्यकता के प्रकार और माध्यम में उनकी सांद्रता एक्सप्लांट के जीनोटाइप और अंतर्जात हार्मोन सामग्री पर दृढ़ता से निर्भर करती है। आम तौर पर 2, 4-डी जैसे मजबूत ऑक्सिन कैलस के गठन को प्रेरित करते हैं।
प्रकाश:
प्रकाश का प्रभाव पौधे की प्रजाति पर निर्भर करता है। कुछ मामलों में प्रकाश की आवश्यकता होती है और कुछ मामलों में अंधेरे की।
तापमान:
सामान्यतः 22-28°c कैलस निर्माण के लिए इष्टतम तापमान होता है।
मीडिया संरचना:
कैलस कल्चर मे मुराशिगे और स्कोग मीडिया (एमएस मीडिया) और इसके संशोधन रूप का सामान्य रूप से उपयोग किया जाता है। सुक्रोज और ग्लूकोज (2-4%) का उपयोग शर्करा स्रोत के रूप में किया जाता है। कैलस कल्चर का व्यापक रूप से पादप अनुसंधान, जैव प्रौद्योगिकी और फसल सुधार कार्यक्रमों में उपयोग किया जाता है। वे पादप शरीरक्रिया विज्ञान का अध्ययन करने, आणविक और आनुवंशिक प्रक्रियाओं की जांच करने और बेहतर लक्षणों के साथ नई पौधों की किस्मों को विकसित करने का एक साधन प्रदान करते हैं।
Callus culture
To understand the callus culture first you should know what is callus.
- Callus is a mass of unorganised and undifferentiated plant cells cultured on an agar-gelled medium.
- Culture means A favourable environment that supports life.
Callus culture is a technique, that involves the cultivation of dedifferentiation, actively dividing the mass of cells.
When Explant are cultured on suitable media, many of its cells undergo cell division to become meristematic; this is called dedifferentiation. Dedifferentiation involves the formation of new cellular components needed for meristematic activity.
Callus is formed when plant cells undergo dedifferentiation and start proliferating in an unorganized manner. It typically appears as a whitish or yellowish mass on the surface of an explant.
Callus cultures need to be subcultured every 3 - 5 weeks to maintain cell growth, nutrient depletion and medium drying.
Callus may start from any Explant by growing on solid media.
Related Posts
Steps of callus culture
Selection and preparation of Explant
The desired part should be selected and isolated from the parent plant. The explant should be washed with tap water and then sterilized with 0.1% mercuric chloride (HgCl2). Again wash the sterilized explant with sterile distilled water and cut aseptically into small segments (2-5mm).
Selection of cultural media
Select a culture medium which can provide a favourable environment for the growth of explant and consist of inorganic and organic nutrients and vitamins. Growth hormone is adjusted in the medium according to the objectives of the culture.
Transfer of Explant
Surface sterilized explant transferred into culture media.
Incubation of culture
The culture media contain explant transferred into the BOD incubator for incubation. The required temperature is different for apart species. Normally culture media incubate at 25-28°c using dark and light cycles for 12 hours.
Application/ Purposes of callus culture
1. Regeneration of the whole plant:
Callus can be induced to differentiate into shoots, roots, and ultimately whole plants, through a process called organogenesis. This regeneration potential allows researchers to produce large numbers of plants from a single tissue, making it valuable for plant propagation, breeding, and genetic modification.
2. Somatic embryogenesis:
Under specific conditions, the callus can undergo somatic embryogenesis, where somatic cells develop into embryos without the involvement of sexual respiration. This technique is used for the production of artificial seeds, genetic transformation and the conversion ka rare and endangered plant species.
3. Secondary metabolic production:
Callus can produce secondary metabolites like alkaloids, phenol flavonoids, and essential oil. These metabolic have pharmaceutical, agricultural and industrial applications and callus culture provides a controlled system for their production.
The phase of callus growth
1. Lag phase
Cells prepare to adopt new environments and cell division.
2. Log phase
Cells start dividing on the highest level.
3. Liner phase
Cell division is slow but the rate of expansion increases.
4. Declaration phase
Rate of cell division and elongation decrease.
5. Stationary phase
The number and size of cells remain constant.
Factors affecting Callus culture
Explant:
The origin and characteristics of an explant eventually affect the result of callus culture, it may be positive or negative.
Growth Regulators:
Callus formation takes place under the influence of exogenously supplied growth regulators present in a nutrient medium. The types of growth regulators requirements and their concentration in the medium strongly depend on the genotype and endogenous hormone content of the explant. Generally strong auxin like 2, 4-D induce the formation of callus.
Light:
The effect of light depends on the plant species. In some cases, light may be required and in other cases darkness required.
Temperature:
Normally 22-28°c is the optimum temperature for callus formation.
Media composition:
Murashige and Skoog media (MS media) and its modification is normally used. Sucrose and glucose (2-4%) are used as the sugar source.
Callus cultures are widely used in plant research, biotechnology, and crop improvement programs. They provide a means to study plant physiology, investigate molecular and genetic processes, and develop new plant varieties with improved traits.
Save this PPT
If you see the 'Generating Download link' then check your net Speed and refresh this page. Even then if you face any Problems contact me, through the below link.
WhatsApp me!Reference
Pundhan Singh. 2016. Objectives Plant biotechnology. Kalyani publishes, New Delhi.