Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

PODMÍNKY PĚSTOVÁNÍ KULTUR IN VITRO Stresové situace  Stresové situace, se kterými se celistvá rostlina vypořádá, není často explantát schopen řešit a.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "PODMÍNKY PĚSTOVÁNÍ KULTUR IN VITRO Stresové situace  Stresové situace, se kterými se celistvá rostlina vypořádá, není často explantát schopen řešit a."— Transkript prezentace:

1 PODMÍNKY PĚSTOVÁNÍ KULTUR IN VITRO Stresové situace  Stresové situace, se kterými se celistvá rostlina vypořádá, není často explantát schopen řešit a zvládnout. Potřebné chemické sloučeniny  Potřebné chemické sloučeniny, které je celistvá rostlina schopna syntetizovat v dostatečném množství a transportovat na místo určení, mohou být explantátem syntetizovány v nedostatečné míře nebo vůbec (je třeba dodat z vnějšku). indukce organogenních změn  Nutnost indukce organogenních změn vyžaduje zabezpečení induk č ních podmínek jak fyzikálních, tak chemických. Kultury vyžadují pro svůj zdárný vývoj specifické podmínky  Teplota  Světlo  Vlhkost  Složení plynné fáze  Složení médií  Aseptická kultivace  Ošetření mateřských rostlin  Typ explantátu Nutnost věnovat značné úsilí a péči stanovení optimálních podmínek, které vedou k požadovanému růstu a vývoji kultur in vitro.

2 TEPLOTA  Teploty vyšší X in vivo : r. mírného pásma  25 °C (rozmezí °C), r. tropické a subtropické  28 ° C ( °C)  Stejná teplota noc a den (ale někdy denní změny teplot - denní o něco vyšší než optimální teplota in vivo, noční o 4 -8 °C méně než denní) změny teplot vedou k výměně vzduchu mezi vnitřkem nádoby a okolím.  Skleníkový efekt  Nadzemní části X kořeny téhož druhu -- kořeny optimum při nižších teplotách  Různé druhy různě výrazná teplotní optima, někdy i různé variety téhož druhu Př: Př: Vývoj embryí olivy: °C % Př: Př: Vývoj vzrostných vrcholů broskvoní: °C % vykazuje růst 28 °C % vykazuje růst Př: Př: Růže - množení výhonů -většinou kolem 18 °C, ale některé hybridy - optimum 12 °C, jiné 24 °C Př: Př: Řepka : segmenty květní stopky nekoření pod 13 °C TEPLOTA

3   teploty pod optimem  rychlost růstu pomalu klesá,  teploty nad optimem  rychlý pokles růstové rychlosti.  Množení ze segmentů může mít odlišná optima od optim de novo regenerace pupenů a SE  Někdy funguje při organogenezi předpůsobení při nízkých teplotách Př Př. Kalus Arabidopsis: 3-6 dní při 4 °C a pak přenesení na indukční médium  zvýšení tvorby pupenů i kořenových základů.  Teplotní podmínky mateřských rostlin  In vitro produkované hlízky nebo cibulky jsou často dormantní. K překonání dormance vede působení nízkými teplotami 1-10 °C. °C Rychlost růstu TEPLOTA

4 SVĚTLO Energetické jednotky Množství zářivé energie emitované ze zdroje za jednotku času Zářivý tok (  radiant flux) [J.s -1 =W; (erg.s -1 )] Zářivý tok. plošná jednotka –1 Hustota zářivého toku (  radiant flux density) [W.m -2 ] Zářivý tok zachycený na jednotku plochy Plošná hustota zářivého toku, ozáření (  radiant flux density at a surface  irradiance) [W.m -2 ] Energetický výdej bodového zdroje Intenzita záření (  radiant intensity), energie emitovaná za jednotku času (zářivý tok) na 1 steradián (zářivý tok bodového zdroje o intenzitě 1W.sr -1 = 4  W)

5 Světelné jednotky Světelné jednotky – definovány analogicky Světelný tok (  luminous flux) [lumen, ln] Hustota světelného toku (  luminous flux density) [ln.m -2 ; lux] Plošná hustota světelného toku, osvětlení (  luminous flux density at a surface  illumination) [ln.m -2 ; lux] Intenzita světla (  luminous intensity) [ln.sr -1 ; cd] SVĚTLO Energetické jednotky Množství zářivé energie emitované ze zdroje za jednotku času Zářivý tok (  radiant flux) [J.s -1 =W; (erg.s -1 )] Zářivý tok. plošná jednotka –1 Hustota zářivého toku (  radiant flux density) [W.m -2 ] Zářivý tok zachycený na jednotku plochy Plošná hustota zářivého toku, ozáření (  radiant flux density at a surface  irradiance) [W.m -2 ] Energetický výdej bodového zdroje Intenzita záření (  radiant intensity), energie emitovaná za jednotku času (zářivý tok) na 1 steradián (zářivý tok bodového zdroje o intenzitě 1W.sr -1 = 4  W)

6 Převádět ozáření na plošnou hustotu fotonového toku lze jen pro určitou. !! Všechny převody mezi světelnými a energetickými jednotkami jsou jen přibližné !! XX W.m -2 X mol.s -1. m -2 X lux Kvantové jednotky Zářivá energie emitována v diskrétních kvantech – fotonech. Množství kvant – měřeno v molech (Einsteinech, 1E=6, kvant) Fotonový tok [mol.s -1 ] Hustota fotonového toku [mol.s -1. m -2 ] Plošná hustota fotonového toku ozáření [mol.s -1. m -2 ] SVĚTLO

7 Růst a vývoj jsou závislé na světle prostřednictvím: 1. Fotosyntézy 2. Fotomorfogeneze 3. Fototropismu 1. Rychlost fotosyntézy in vitro – často relativně nízká závislost na exogenním cukru nezelené kultury; mixotrofie;  CO 2 - autotrofie 2. Fotomorfogeneze - významná in vitro uv Modré červené Účinnostní spektrum světla při fotosyntéze P fr (aktivní forma) Fytochrom PrPr 660 nm 730 nm (Prodloužená temnotní fáze) BLP, kryptochrom SVĚTLO  Teplota  Světlo  Vlhkost  Složení plynné fáze  Složení médií  Aseptická kultivace  Ošetření mateřských rostlin  Typ explantátu

8 Důležitá je tedy kvalita světla: a) Vlnová délka b) Trvání expozice - fotoperioda c) Ozáření (osvětlení) a)Vlnová délka  Fotosynteticky aktivní záření  Morfogeneticky aktivní záření Oblast červeného světla Oblast modrého světla Oblast UV SVĚTLO

9 Důležitá je tedy kvalita světla: a) Vlnová délka b) Trvání expozice - fotoperioda c) Ozáření (osvětlení) a)Vlnová délka  Fotosynteticky aktivní záření  Morfogeneticky aktivní záření Oblast červeného světla Oblast modrého světla Oblast UV SVĚTLO =420 nm Př.: tabáková tkáňová kultura =370 nm (UV) tma 100 lx500 lx lx

10 Př: Př: segment vrby cytokinin modré světlo   rychlosti růstu kalusů: často modré světlo červené světlo   růstu axilárních pupenů: červené světlo//cytokinin červené světlo   klíčení semen: červené světlo//cytokinin červené světlo   tvorby cibulek červené světlo//cytokinin červené světlo dl. červené   kořenění červené světlo / dl. červené červené světlo   tvorba chlorofylu: většinou červené světlo modré světlo indukce tvorby chloroplastů modré světlo a) Vlnová délka  Indukce specifické enzymové aktivity závislá na vlnové délce UV Př: tvorba sekundárních metabolitů petržele --- ozáření UV světlem = 290nm červenédl. červené modré Hořec –  růst rostlin červené světlo,  produkce hořkých glykosidů dl. červené a modré SVĚTLO

11 Produkce fenolických látek: vliv světla Sequeida et al., 2012 Deschampsia antarctica

12 Trvání expozice - fotoperioda b) Trvání expozice - fotoperioda Ovlivňuje rostliny  Fotoperiodismem  Množstvím přijatého světla Délka dne může ovlivnit hladiny fytohormonů (dlouhý den  hladiny auxinů)  některé vlivy mohou být nahrazeny přidáním růstových regulátorů Interakce délka dne X teplota Růst výhonů X kvetení – různá optimální délka dne Př: Kultura výhonů okurky - pozitivní ovlivnění: růst výhonů-dlouhý den X kvetení - krátký den Př: Kultura stonkových segmentů bramboru: dlouhý den prorůstání pupenů, krátký den tuberizace SVĚTLO Důležitá je kvalita světla: a) Vlnová délka b) Trvání expozice - fotoperioda c) Ozáření (osvětlení)

13 Trvání expozice - fotoperioda b) Trvání expozice - fotoperioda Ovlivňuje rostliny  Fotoperiodismem  Množstvím přijatého světla Délka dne může ovlivnit hladiny fytohormonů (dlouhý den  hladiny auxinů)  některé vlivy mohou být nahrazeny přidáním růstových regulátorů Interakce délka dne X teplota Růst výhonů X kvetení – různá optimální délka dne Př: Kultura výhonů okurky - pozitivní ovlivnění: růst výhonů-dlouhý den X kvetení - krátký den Př: Kultura stonkových segmentů bramboru: dlouhý den prorůstání pupenů, krátký den tuberizace SVĚTLO

14 krátkém dni Př: Listové segmenty begonií produkovaly náhradní pupeny, když buď segmenty nebo mateřské rostliny rostly při krátkém dni 16 h fotoperiodě Př: Tkáňové kultury pelargonií nezelenaly a netvořily náhradní pupeny při stálém světle - regenerace výhonů optimální při 16 h fotoperiodě stálým světlem Př: Kultury vrcholků pelargonií - podpořeny v růstu a tvorbě mnohonásobných výhonů - stálým světlem, osvětlení 500 lux Morfogeneze a růst výhonů Fotoperioda

15 In vivo probíhá iniciace a růst kořenů ve tmě. In vitro může docházet k ovlivnění světlem krátkém dni Př: Listové segmenty begonií produkovaly náhradní pupeny, když buď segmenty nebo mateřské rostliny rostly při krátkém dni 16 h fotoperiodě Př: Tkáňové kultury pelargonií nezelenaly a netvořily náhradní pupeny při stálém světle - regenerace výhonů optimální při 16 h fotoperiodě stálým světlem Př: Kultury vrcholků pelargonií - podpořeny v růstu a tvorbě mnohonásobných výhonů - stálým světlem, osvětlení 500 lux Morfogeneze a růst výhonů vyžadujesvětlo Př: Kdoulovec vyžaduje pro zakořenění výhonů světlo lépe zakořeňují Př: Kultury artyčoku a segmenty slunečnice lépe zakořeňují na světle Růst kořenů Fotoperioda

16 c) Osvětlení, ozáření celkové množství přijaté energie Osvětlení, stejně jako fotoperioda, ovlivňuje celkové množství přijaté energie  stoupající produkce růstových inhibitorů, ovlivnění metabolismu růstových látek  inhibice růstu  indukce tvorby chlorofylu, zvýšená aktivita klíčových enzymů fotosyntézy (! nízká úroveň fixace CO 2 ) Optimální hodnoty ozáření se velmi liší pro různé explantátové kultury Vyšší hladiny ozáření často inhibují růst tkáňových kultur Možné důvody: Degradace B 12  narušení replikace DNA Inhibice modrým světlem a UV   fenolických látek   biosyntézy giberelinů  syntézy cytokininů Zrychlení metabolismu IAA, světlo ovlivňuje oxidaci IAA SVĚTLO Nutnost volby vhodného spektrálního složení světla, vhodné fotoperiody, vhodné hladiny osvětlení ( X technické problémy s udržením vhodné teploty )

17 c) Osvětlení, ozáření celkové množství přijaté energie Osvětlení, stejně jako fotoperioda, ovlivňuje celkové množství přijaté energie  stoupající produkce růstových inhibitorů, ovlivnění metabolismu růstových látek  inhibice růstu  indukce tvorby chlorofylu, zvýšená aktivita klíčových enzymů fotosyntézy (! nízká úroveň fixace CO 2 ) Optimální hodnoty ozáření se velmi liší pro různé explantátové kultury Vyšší hladiny ozáření často inhibují růst tkáňových kultur Možné důvody: Degradace B 12  narušení replikace DNA Inhibice modrým světlem a UV   fenolických látek   biosyntézy giberelinů  syntézy cytokininů Zrychlení metabolismu IAA, světlo ovlivňuje oxidaci IAA SVĚTLO Nutnost volby vhodného spektrálního složení světla, vhodné fotoperiody, vhodné hladiny osvětlení ( X technické problémy s udržením vhodné teploty )

18 VLHKOST Kultivace v uzavřených nádobách  vyšší relativní vlhkost - optimální vlhkost  70 %  nižší vlhkost  vysychání média, špatný růst explantátů  vyšší vlhkost  vitrifikace Různé explantáty se velmi liší ve svých požadavcích !!! Vitrifikace  hyperhydricita Př: Př: explantáty hrušní - nezakořeňují při R.H.  95 % karafiáty – při R.H.  95 % vitrifikace Fyziologický stav:  ztluštělé stonky i listy, světle zelené, křehké s abnormálním sklovitým vzhledem  nadměrný příjem vody  narušené stomatální uzavírání  změny ve složení epikutikulárních vosků  defektní kutikula  redukovaná vodivá pletiva  velké mezibuněčné prostory v houbovém parenchymu  disbalance mezi buněčným dělením a diferenciací  změny ve stavbě buněčných stěn  velké vakuoly Příčiny vitrifikace  vysoká relativní vlhkost   etylén   cytokininy  ?? NH 4 +  Nutnost snížit R.H., zvýšit výměnu vzduchu, snížit obsah cytokininů,… aplikace retardantů, změna složení média, obsah vitaminů…  Teplota  Světlo  Vlhkost  Složení plynné fáze  Složení médií  Aseptická kultivace  Ošetření mateřských rostlin  Typ explantátu

19 SLOŽENÍ PLYNNÉ FÁZE Koncentrace plynů v pletivu závisí na :  koncentraci v kultivační místnosti  průniku do kultivační nádoby  difúzi do kultivovaných buněk  produkci/spotřebě plynu kulturou CO 2, O 2, etylén PLYNNÁ FÁZE  Teplota  Světlo  Vlhkost  Složení plynné fáze  Složení médií  Aseptická kultivace  Ošetření mateřských rostlin  Typ explantátu

20 SLOŽENÍ PLYNNÉ FÁZE Koncentrace plynů v pletivu závisí na :  koncentraci v kultivační místnosti  průniku do kultivační nádoby  difúzi do kultivovaných buněk  produkci/spotřebě plynu kulturou CO 2, O 2, etylén CO 2  nefotosyntetizující pletiva --- respirace  CO 2 PLYNNÁ FÁZE

21 SLOŽENÍ PLYNNÉ FÁZE Koncentrace plynů v pletivu závisí na :  koncentraci v kultivační místnosti  průniku do kultivační nádoby  difúzi do kultivovaných buněk  produkci/spotřebě plynu kulturou CO 2, O 2, etylén CO 2  nefotosyntetizující pletiva --- respirace  CO 2 Koncentrace CO 2 fáze temnostnísvětelná  Vyšší ozářenost  rychlé vyčerpání CO 2 na světle  fotosyntetizující pletiva --- fotosyntéza + respirace  fluktuace konc. CO 2 PLYNNÁ FÁZE

22 SLOŽENÍ PLYNNÉ FÁZE Koncentrace plynů v pletivu závisí na :  koncentraci v kultivační místnosti  průniku do kultivační nádoby  difúzi do kultivovaných buněk  produkci/spotřebě plynu kulturou CO 2, O 2, etylén CO 2  nefotosyntetizující pletiva --- respirace  CO 2  fotosyntetizující pletiva --- fotosyntéza + respirace  fluktuace konc. CO 2  Nízká ozářenost  nízká rychlost fotosyntézy  CO 2 se může hromadit Vysoké konc. CO 2 mohou způsobit např. trpasličí vzrůst nebo albinismus světelná Koncentrace CO 2 temnostní PLYNNÁ FÁZE

23 O2O2 konc. ovlivněna zejména respirací  nižší v blízkosti explantátu než v okolí  špatná aerace při kultivaci v tekutých médiích (konc. rozp. O 2  s  °C; poměr objem/povrch)   dostupnosti O 2  zvýšení respirace  podpora růstu   dostupnosti  omezení fotorespirace   dostupnosti  ovlivnění organogenní odpovědi explantátu Př: Př:  O 2  vývoj somatických embryí v suspenzní kultuře mrkve bez auxinu Př: Př:  O 2  podpora pylové embryogeneze u tabáku Př: Stimulace: produkce cibulek, prorůstání úžlabních pupenů dřevin Př: Inhibice: tvorba hlízek, růst a prodlužování výhonů  Závisí na množství produkovaném kulturou  Rychlosti odvodu z kultivační nádoby Etylén Může děje stimulovat inhibovat (závislost na koncentraci a fázi procesu) PLYNNÁ FÁZE


Stáhnout ppt "PODMÍNKY PĚSTOVÁNÍ KULTUR IN VITRO Stresové situace  Stresové situace, se kterými se celistvá rostlina vypořádá, není často explantát schopen řešit a."

Podobné prezentace


Reklamy Google