Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

 Množení rostlin  Ozdravování rostlinného materiálu  Produkce sekundárních metabolitů  Biotransformace  Produkce umělých semen  Šlechtění rostlin.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: " Množení rostlin  Ozdravování rostlinného materiálu  Produkce sekundárních metabolitů  Biotransformace  Produkce umělých semen  Šlechtění rostlin."— Transkript prezentace:

1  Množení rostlin  Ozdravování rostlinného materiálu  Produkce sekundárních metabolitů  Biotransformace  Produkce umělých semen  Šlechtění rostlin

2  Množení rostlin  Ozdravování rostlinného materiálu  Produkce sekundárních metabolitů  Biotransformace  Produkce umělých semen  Šlechtění rostlin

3 Umělá semena (syntetická semena, SS) Princip Princip: vytvoření umělých semen zapouzdřením somatických embryí vzniklých při kultivaci in vitro (alternativa: vzrostné vrcholy, úžlabní pupeny, segmenty stonku s pupenem) somatická embryogeneze myšlenka na umělá semena úspěchy při konstrukci SS 1984 Důvody snahy o vývoj SS: výhody vegetativního množení vysoké ceny semen některých rostlin (viz nevýhody generativního množení in vivo) množení hybridů pocházejících z mezidruhových křížení --- hybrid životaschopný, semeno abortuje množení odrůd neprodukujících semena u rostlin jejichž semena ztrácejí rychle klíčivost Př: Př: Některé nadějné plodiny: vojtěška, mrkev, kmín - dobře zvládnutá somatická embryogeneze květák, bavlna, salát, tabák, rajče – silný ekonomický tlak celer, káva

4 Umělá semena Schéma vývoje syntetických semen Indukce somatické embryogeneze Zrání somatických embryí Zapouzdření som. embryí v gelovém pouzdře Odolný obal gelového pouzdra Skladování syntetických semen Převod na rostliny Výběr vhodného výchozího materiálu Synchronizace somatické embryogeneze Produkce somatických embryí v bioreaktorech Mechanizace procesu zapouzdření Hodnocení syntetických semen ve skleníkových nebo polních podmínkách

5 Př: nodální segmenty olivy (Olea europaea) Možnost uchování 30 dní při normální teplotě uloženy do mikrokyvet (15mmx 15mm x45 mm) asi po 10 a s přídavkem umělého endospermu (kultivační médium se zeatinem a sacharózou) Klíčící somatická embrya bramboru odvozená ze somatických embryí Př:

6 Př: Zapouzdřené vzrostné vrcholy Solanum nigrum Př: Zapouzdřená somatická embrya: quava ( Psidium guajava) Verna et al., 2010 Uchovávání : 60 dní při 4°C

7 Sharma and Shahzad, 2012 Př. Decalepis hamiltonii (Asclepiadaceae) Zapouzdřené nodální segmenty Ohrožený rostlinný druh, tradiční léčivá popínavá rostlina domovem v Indii.

8 Umělá semena MnoženíUchováváníTransport Vzácné nebo ohrožené rostliny Elitní genotypy Geneticky modifikované rostliny Bezsemenné rostliny Komerčně důležité rostliny Výměna bezpatogenního materiálu Krátkodobé skladováníDlouhodobé skladování Zpomalený růstKryoprezervace Nízká teplota Snížená ozářenost Růstové retardanty ABA Chudé médium Osmotikum Snížení O 2 Zapouzdření - dehydratace Zapouzdření - vitrifikace Rai et al., 2009

9 Vývoj umělých semen Rai et al., 2009

10 Práce o uchovávání vybraných plodin založené na umělých semenech

11 Tkáňové a buněčné kultury Tkáňová kultura, kalus Tkáňová kultura, kalus : neorganizovaně rostoucí masa buněk, relativně homogenní Slouží : studiu růstu a vývoje, metabolismu rostlinných buněk (BY-2) množení rostlin šlechtění produkci sekundárních metabolitů Založení tkáňové kultury: Založení tkáňové kultury: zajistit dobrou výměnu plynů, příjem živin, ošetření R.R., (stonkové segmenty apikální částí do média --- podpoření přirozeného toku auxinů), někdy světlo, jindy tma, teplota °C Vhodný výchozí materiál: Vhodný výchozí materiál: listy, stonkové řízky, kořeny, řapíky, části květenství, sterilní semenáčeky; přednostně mladé, ne plně vyvinuté orgány: vzrostné vrcholy, nezralá zygotická embrya A : CA : CA : CA : C A : C Směs auxinů; 2,4 D

12 Tkáňové a buněčné kultury Tkáňová kultura, kalus Tkáňová kultura, kalus : neorganizovaně rostoucí masa buněk, relativně homogenní Ale!!! Ale!!! s postupujícím stárnutím kultury meristematická centra, shluky elementů vodivých pletiv, pigmentované buňky …. Slouží : studiu růstu a vývoje, metabolismu rostlinných buněk (BY-2) množení rostlin šlechtění produkci sekundárních metabolitů Založení tkáňové kultury: Založení tkáňové kultury: zajistit dobrou výměnu plynů, příjem živin, ošetření R.R., (stonkové segmenty apikální částí do média --- podpoření přirozeného toku auxinů), někdy světlo, jindy tma, teplota °C Vhodný výchozí materiál: Vhodný výchozí materiál: listy, stonkové řízky, kořeny, řapíky, části květenství, sterilní semenáčeky; přednostně mladé, ne plně vyvinuté orgány: vzrostné vrcholy, nezralá zygotická embrya A : CA : CA : CA : C A : C Směs auxinů; 2,4 D

13 Tkáňové a buněčné kultury Udržování: Udržování: stejné médium jako pro indukci, subkultivační interval 1-3 týdny, pevná média, tekutá média, Špatný růst Nevhodné složení média, nevhodné fyzikální podmínky, nevhodný s.i.  vyčerpání média, nedostatečná difúze látek, akumulace toxických látek – oxidace fenolických látek  častější přesazování, aplikace antioxidantů

14 Tkáňové a buněčné kultury „conditioned media“ --- interakce mezi buňkami Udržování: Udržování: stejné médium jako pro indukci, subkultivační interval 1-3 týdny, pevná média, tekutá média, Stabilita determinovaného stavu: Během ontogeneze … determinace buněk… stabilní změny fenotypu, přetrvávající i v nepřítomnosti vlivu, který je vyvolal stabilita  trvalost Problémová kultura Pomocná („nurse“) kultura Není lhostejné z jaké části rostliny byla kultura odvozena !! Špatný růst Nevhodné složení média, nevhodné fyzikální podmínky, nevhodný s.i.  vyčerpání média, nedostatečná difúze látek, akumulace toxických látek – oxidace fenolických látek  častější přesazování, aplikace antioxidantů

15 Suspenzní buněčné kultury Tkáňové a buněčné kultury  Založení buněčné kultury:  převedení – nejčastěji - kalusu (tkáňové kultury) - do tekutého média Kalus rozpadavý – dobrý základ suspenzní buněčné kultury - kompaktní závislost na genotypu zlepšení rozpadavosti: modifikace media, častá subkultivace, polotekuté médium homogenizace, enzymatická separace  použití primárního explantátu /např. list/ mechanické narušení, centrifugace, filtrace

16 Suspenzní buněčné kultury Tkáňové a buněčné kultury  Založení buněčné kultury:  převedení – nejčastěji - kalusu (tkáňové kultury) - do tekutého média Růstový parametr Čas Lag fáze Exponenc. fáze Stacionární fáze Exponenciální fáze: 3-4 generace,  = hod Lag fáze : délka závisí na velikosti inokula - suboptimální – dlouhý lag, pomalý růst - supraoptimální - zkrácení lagu, celkový nárůst se snižuje (ředění 1:4 až 1:10) Třepání - orbitální třepačka, roller Kalus rozpadavý – dobrý základ suspenzní buněčné kultury - kompaktní závislost na genotypu zlepšení rozpadavosti: modifikace media, častá subkultivace, polotekuté médium homogenizace, enzymatická separace  použití primárního explantátu /např. list/ mechanické narušení, centrifugace, filtrace  Kultivace:

17 Tkáňové a buněčné kultury Požadavky na ideální buněčnou kulturu:  homogenní suspenze jednotlivých buněk  genetická, fyziologická, biochemická uniformita  synchronizace buněčného dělení, prodlužování, diferenciace  zachování regenerační schopnosti Realita:  agregace, diferenciace  polyploidie, aneuploidie, chromozomové nepravidelnosti  špatná synchronizace buněk  ztráta morfogenetického potenciálu  habituace Pomůže:  výběr materiálu s vysokou regenerační schopností  testování vývojového a fyziologického stavu rostlin při založení kultury – schopnost organogeneze  testování vlivu podmínek kultivace  výběr vhodného subkultivačního intervalu

18 Typy bioreaktorů

19 Použití tkáňových / buněčných kultur pro šlechtění využití somaklonální variability působení mutageny Selekce negativní – auxotrofní mutanty pozitivní – rezistence k  solím  těžkým kovům  herbicidům  toxinům  chladu  osmotickému stresu  antibiotikům  analogům aminokyselin rezistence k threoninu  až 20x vyšší obsah, aspartátkináza necitlivá k alosterické inhibici konečným produktem lysin a threonin u obilnin a methionin a cystein u luštěnin jsou obsaženy v nízkých množstvích Př:

20 Postup šlechtění Odvození buněčné kultury (mutagenní zásah)   vystavení selekčnímu tlaku   izolace buněk vhodných vlastností   testování stability znaku   regenerace rostlin   genetická analýza regenerantů Omezení  polygenní založení znaků  znaky, které se projeví na celé rostlině  nezvládnutá regenerace rostlin (ztráta při selekci)  nestabilita získaných znaků  epigenetické změny


Stáhnout ppt " Množení rostlin  Ozdravování rostlinného materiálu  Produkce sekundárních metabolitů  Biotransformace  Produkce umělých semen  Šlechtění rostlin."

Podobné prezentace


Reklamy Google