Die Pflanzengewebekultur ist eine Sammlung von Techniken zur Kultivierung von Pflanzenzellen, -geweben oder -organen unter sterilen Bedingungen auf einem Nährmedium. Sie ist grundlegend für die Pflanzenbiotechnologie und ermöglicht Mikrovermehrung, genetische Modifikation, Keimplasmakonservierung und die Produktion von Sekundärmetaboliten.
Die theoretische Grundlage der Pflanzengewebekultur ist die Totipotenz, die Fähigkeit jeder Pflanzenzelle, unter geeigneten Bedingungen eine vollständige Pflanze zu regenerieren. Diese Eigenschaft wird bei der Mikrovermehrung genutzt, bei der Explantate kultiviert werden, um mehrere klonal vermehrte Pflänzchen zu produzieren.
Kulturmedien enthalten Makro- und Mikronährstoffe, eine Kohlenstoffquelle (typischerweise Saccharose), Vitamine und Pflanzenwachstumsregulatoren. Das Murashige-und-Skoog (MS)-Medium ist die am weitesten verbreitete Formulierung. Auxine wie Indol-3-essigsäure (IAA) und Naphthalinessigsäure (NAA) fördern die Wurzelbildung, während Cytokinine wie Benzylaminopurin (BAP) und Kinetin die Sprossbildung stimulieren. Das Verhältnis von Auxin zu Cytokinin bestimmt den Entwicklungsweg.
Kalluskultur beinhaltet die Kultivierung undifferenzierter Zellmassen aus Explantaten auf Medium mit ausgewogenen Auxin- und Cytokininspiegeln. Kallus kann für die Sekundärmetabolitproduktion oder als Ausgangsmaterial für Zellsuspensionskulturen verwendet werden. Somatische Embryogenese produziert embryoähnliche Strukturen aus somatischen Zellen, die sich zu vollständigen Pflanzen entwickeln können. Antheren- und Mikrosporenkultur produzieren haploide Pflanzen für Zuchtprogramme.
Die Mikrovermehrung erfolgt über Explantation, Sprossvermehrung, Bewurzelung und Akklimatisierung. Die Vermehrungsphase verwendet cytokininreiches Medium zur Induktion axillärer Sprossproliferation. Bewurzelte Pflänzchen werden in einem schrittweisen Akklimatisierungsprozess in Erde überführt.
Anwendungen umfassen die schnelle Vermehrung von Elite-Sorten, die Produktion krankheitsfreier Pflanzen durch Meristemspitzenkultur, die Erhaltung gefährdeter Arten und die großtechnische Produktion von Sekundärmetaboliten in Bioreaktoren.
