Somatická embryogeneze

Prezentace na téma: "Somatická embryogeneze"— Transkript prezentace:

1 Somatická embryogeneze

2 Proces, kdy ze somatické buňky vzniká samostatná bipolární struktura, která se vyvíjí podobně jako zygotické embryo V přírodních podmínkách: Apomixie Polyembryonie Vývin rostlinek z marginálních meristémů (Bryophyllum)

3 Historie Poprvé tento proces popsal Waris u haluchy vodní a u mrkve seté („neomorphs“ ) Steward a kol. a Reinert (1959) v suspenzní kultuře mrkve struktury podobné embryím = somatická embrya 1979 Fujimura a Komamine - synchronizace somatické embryogeneze

4 Model SE mrkve

5 Přeprogramování Evans 1981:
proembryogenní buňky (preembryogenic determined cells) některé z buněk zygotického embrya Indukovaně determinované embryogenní buňky (induced embryogenic determined cells) somatické buňky z diferencovaných orgánů

6 Vzniká somatické embryo z jedné buňky?
U sekundární embryogeneze U primární embryogeneze byl pozorován i několikabuněčný původ 2,65 mm 212 um 54,8 um 95 um

7 Hakman a von Arnold Chalupa popsali somatickou embryogenezi odvozenou ze zygotických embryí smrku ztepilého - Nagmani a Bonga z megagametofytu modřínu opadavého Stasolla a kol.: popis morfogeneze, fyziologie, biochemie a molekulární biologie somatických embryí jehličnanů

8 adaptace rostliny na extrémní podmínky okolního prostředí

9 obecné faktory, ovlivňující schopnost buněk získat embryogenní schopnost:
charakter donorového explantátu (genotyp a zdroj explantátu) složení kultivačního media (biochemické podmínky) fyzikální podmínky prostředí

10 Model vojtěška Imin N, Nizamidin M, Daniher D, et al. 2005

11 Charakter donorového explantátu
Genotypová závislost Cyklofýza Topofýza

12 Složky média ovlivňující indukci somatické embryogeneze
Makro MS (SH) Sacharoza, maltoza, glukoza Organický N – glutamin 2,4-D (BAP, TDZ - thidiazuron) CH, kokos mléko apod. polyaminy

13 Podmínky prostředí Stres Extrémní teplota Přítomnost iontů Cd apod.
Vysoké hladiny sacharozy (osmotický potenciál) Biotické faktory

14 Transport auxinu? gradient auxinu - klíčový pro vývin zygotického embrya (Jenik a Barton 2005)

15 Gaj M Arabidopsis

16 Somatická embryogeneze dřevin

17 Vývoj zygotického embrya
krytosemenné nahosemenné

18 Indukce somatické embryogeneze u smrku
Pro založení explantátové kultury se osvědčily předstupně: povrchová sterilizace máčení semen ve sterilní destilované vodě (1 - 7 dní)

19 Macerace semen před preparací vliv na příjem 14C-2,4-D
Embrya smrku exponovaná v acetokarminu (15 min) 1 den 7 dní

20 preparace zygotického embrya

21 5 základních stupňů embryogenní kultury (von Arnold a kol. 2002)
1/ navození – indukce: vysoké koncentrace růstových regulátorů (RR) 2/ proliferace: s nižší koncentrací RR 3/ prematurace na mediu bez RR – inhibuje proliferaci a stimuluje raný vývoj embryí 4/ maturace: na mediu s ABA, případně osmotiky – tedy s redukovaným osmotickým potenciálem 5/ vývoj rostlin na mediu bez RR – tzv. „konverze v rostlinu“ nebo „enkapsulace“ - vytvoření tzv. „umělých semen“

22 Abscisová kyselina (ABA)
Obrana proti stresům Regulace dormance Regulace vodního režimu Stimulace opadu listů Vliv na transpiraci Urychlení stárnutí Inhibice prodlužovacího růstu Kumulace proteinů Inhibice předčasného klíčení Snížení množství aberantních rostlin

23 vyšší hladina ABA ve vztahu k IAA vypovídá o zastavení procesu tvorby nových somatických embryí
zpomaluje jejich vývoj v globulární fázi a zastavuje jej v pozdním stadiu torpéda

24 Model - smrkové zygotické embryo
dělohy hypokotyl radikula Indukční podmínky 2,4-D a BAP

25 Tvorba somatických embryí po 1 měsíci na PM (9 µM 2,4-D a 4.4 µM BAP)
po 3 dnech INDUKCE: 1 hod hod hod

26 Vyčistění od kalusu - selekce raných SE
Směs kalusu a raných SE (RSE) Kultura RSE Maturace RSE

27 Příklad vývoje somatických proembryí u Ephedra californica
Culture Culture, DAPI

28

29 Diploidní partenogeneze in vitro u jehličnanů
Department of Environmental Horticulture, Davis, California, USA L. Havel, D. J. Durzan

30 Konverze somatických embryí
Picea pungens (foto K. Slabý)

31 Tree and Forestry Science and Biotechnology ©2007 Global Science Books
Abies Biotechnology - Research and Development of Tissue Culture Techniques for Vegetative Propagation Božena Vooková* • Andrej Kormuťák

32 Pinus taeda - maturace SE (Coke, Handley, Beewar, 1996)

33

34 Schisandra chinensis

35 Smíšková, Vlašínová, Havel (2005)
Schisandra chinensis Smíšková, Vlašínová, Havel (2005) ABA, PEG

36 Acer palmatum (Vlašínová, Havel, 1999)
A. Smíšková Acer palmatum (Vlašínová, Havel, 1999)

37 SE javoru (Vlašínová a Havel, 1994)

38

39 A teď si to vyzkoušíme…