Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

VYUŽITÍ EXPLANTÁTOVÝCH KULTUR  Studium základních problémů fyziologie rostlin  Množení rostlin  Ozdravování rostlinného materiálu  Produkce sekundárních.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "VYUŽITÍ EXPLANTÁTOVÝCH KULTUR  Studium základních problémů fyziologie rostlin  Množení rostlin  Ozdravování rostlinného materiálu  Produkce sekundárních."— Transkript prezentace:

1 VYUŽITÍ EXPLANTÁTOVÝCH KULTUR  Studium základních problémů fyziologie rostlin  Množení rostlin  Ozdravování rostlinného materiálu  Produkce sekundárních metabolitů  Biotransformace  Produkce umělých semen  Šlechtění rostlin  výživa rostlin  působení fyzikálních faktorů  působení růstových regulátorů  organogeneze, embryogeneze

2 Studium základních problémů fyziologie rostlin  Studium základních problémů fyziologie rostlin Indukce tvorby elementů cévního systému  Indukce tvorby elementů cévního systému Elementy cévního systému bloček + auxin Tvorba xylémových buněk v suspenzních buněčných kulturách  Tvorba xylémových buněk v suspenzních buněčných kulturách (hrách, salát) požadavek : auxin, cytokinin, cukr, nutná syntéza NA, není nutné buněčné dělení !

3 Rediferenciace mezofylových buněk  Rediferenciace mezofylových buněk ( Zinnia elegans) 96 hod NAA + BA Xylémové buňky  Signální účinek hladiny sacharidů - buněčné kultury šeříku (IAA): Lze studovat:  povahu signálu, který proces spouští  modulování signálu  vliv na syntézu makromolekul 1% sacharózy ………………….. xylém 2% sacharózy …………………. xylém + floém 3% sacharózy………………….. xylém + floém 4% sacharózy………………….. xylém + floém Studium základních problémů fyziologie rostlin Groover and Jones, 1999 A – izolované mezofylové buňky B – kultivované buňky 96 h po izolaci C - diferencovaná xylémová buňka Mezofylové buňky Lacayo et al., 2010

4 Kultury rostlinných explantátů vhodné pro studium procesů morfogeneze  Kultury rostlinných explantátů vhodné pro studium procesů morfogeneze  Diferenciace mikrospor = unikátní nástroj studia dělení buněk + diferenciace, nezralý gametofyt  sporofyt (více než u 200 druhů zvládnuto: mikrospora  rostlina)  Řízená morfogeneze na segmentech pomocí změn poměru auxin : cytokinin  Studium kompetence buněk k navození organogeneze v závislosti na poloze  Ovlivnění morfogeneze působením fragmentů polysacharidů buněčné stěny inhibice auxinem stimulovaného prodlužování segmentů stonku inhibice tvorby kořenů na médiu indukujícím tvorbu kořenů (TLC) indukce vytváření květních pupenů Oligosacharidy z buněčné stěny = signální molekuly Studium základních problémů fyziologie rostlin Systém tenkých vrstev (TCL- thin cell layers) Gradient květní kapacity

5  Studium regulace buněčného cyklu Cytokinin působí na buněčný cyklus: v G1/S přechodu CDK A CYC D CDK A CYC D KRP CDK A CYC D + cytokinin S v G2/M přechodu M CYCA/B CDK A/B P P P P CYCA/B CDK A/B WEE1 CYCA/B CDK A/B P P CYCA/B CDK A/B P cytokinin ?

6 P PP P P CAK Regulace G 2 /M u kvasinky S. pombe G 2 G 2 /M M CDK G 2 cyklin CKI CKI P PP P CAK CDC25

7 P PP P Regulace G 2 /M u kvasinky S. pombe G 2 G 2 /M M CDK G 2 cyklin CKI CAK P CDC25 P P P PP P CDC25

8 Organogeneze de novo na stonkových segmentech PupenůKořenů  cytokinin  auxin  cytokinin  auxin 2 mg/l BAP + 0,1 mg/l NAA0,1 mg/l BAP + 3 mg/l NAA kontrola transformant C  k posílení tvorby pupenů  k omezení tvorby kořenů exprese genu cdc25 vede Transformant s vneseným genem SPcdc25 z S. pombe

9 kontrola transformant Exprese genu cdc25 vede:  k tvorbě pupenů de novo bez aplikace cytokininů Organogeneze na médiu bez růstových regulátorů Buněčné suspenzní kultury kontrola transformant cytokinin G2/M M CYCA/B CDK A/B P P P P CYCA/B CDK A/B P P CYCA/B CDK A/B P „CDC 25“ cytokinin Exprese genu cdc25 vede:  změně orientace buněčného dělení a tvaru buněk

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

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

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

13 Množení rostlin v podmínkách in vitro  Množení rostlin v podmínkách in vitro Generativní množení  malé nasazení semen  rychlá ztráta klíčivosti  dlouhý generativní cyklus  dormance semen  genetická heterogenita  semena bez patogenů  snadné skladování, transport, manipulace Vegetativní množení  pomalé množení  často obtížné  u řady druhů nemožné  infekce  rychlý cyklus množení  genetická uniformita Nevýhody Výhody Vegetativní množení in vitro Výhody  velký počet jedinců v krátkém čase  genetická uniformita  u druhů, kde in vivo není možné  bez patogenů  nezávislost na vegetačním období  možnost množení: haploidi, sterilní, mutanti, aneuploidi, zachování specifické genové kombinace Nevýhody  slabá genetická stabilita  problémy s přenosem do ex vitro  aseptická kultivace, pracnost  postupná ztráta regenerační kapacity Pečlivým výběrem podmínek a postupů lze minimalizovat generativní Množení rostlin : 1) generativní 2) vegetativní in vivo

14 Množení rostlin v podmínkách in vitro in vitro Vegetativní množení in vitro  úžlabní odnožování  regeneraci odventivních orgánů na řízcích  tvorbu adventivních orgánů v tkáňových kulturách  somatickou embryogenezi  regeneraci z buněčných kultur  regeneraci z protoplastových kultur Zahrnuje:  meristemové kultury (kultury vzrostných vrcholů) George, 1993

15 Množení rostlin v podmínkách in vitro in vitro Vegetativní množení in vitro  úžlabní odnožování  regeneraci odventivních orgánů na řízcích  tvorbu adventivních orgánů v tkáňových kulturách  somatickou embryogenezi  regeneraci z buněčných kultur  regeneraci z protoplastových kultur Zahrnuje:  meristemové kultury (kultury vzrostných vrcholů) George, 1993

16 Množení rostlin v podmínkách in vitro in vitro Vegetativní množení in vitro  úžlabní odnožování  regeneraci odventivních orgánů na řízcích  tvorbu adventivních orgánů v tkáňových kulturách  somatickou embryogenezi  regeneraci z buněčných kultur  regeneraci z protoplastových kultur Zahrnuje:  meristemové kultury (kultury vzrostných vrcholů) George, 1993

17 Množení rostlin v podmínkách in vitro in vitro Vegetativní množení in vitro  úžlabní odnožování  regeneraci odventivních orgánů na řízcích  tvorbu adventivních orgánů v tkáňových kulturách  somatickou embryogenezi  regeneraci z buněčných kultur  regeneraci z protoplastových kultur Zahrnuje:  meristemové kultury (kultury vzrostných vrcholů) George, 1993

18 Množení rostlin v podmínkách in vitro in vitro Vegetativní množení in vitro  úžlabní odnožování  regeneraci odventivních orgánů na řízcích  tvorbu adventivních orgánů v tkáňových kulturách  somatickou embryogenezi  regeneraci z buněčných kultur  regeneraci z protoplastových kultur Zahrnuje:  meristemové kultury (kultury vzrostných vrcholů) George, 1993

19 Množení rostlin v podmínkách in vitro in vitro Vegetativní množení in vitro  úžlabní odnožování  regeneraci odventivních orgánů na řízcích  tvorbu adventivních orgánů v tkáňových kulturách  somatickou embryogenezi  regeneraci z buněčných kultur  regeneraci z protoplastových kultur Zahrnuje:  meristemové kultury (kultury vzrostných vrcholů) George, 1993

20 Množení rostlin v podmínkách in vitro in vitro Vegetativní množení in vitro  úžlabní odnožování  regeneraci odventivních orgánů na řízcích  tvorbu adventivních orgánů v tkáňových kulturách  somatickou embryogenezi  regeneraci z buněčných kultur  regeneraci z protoplastových kultur Zahrnuje:  meristemové kultury (kultury vzrostných vrcholů) George, 1993

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

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

23 Ozdravování rostlin  Ozdravování rostlin  Většina rostlin – systematická infekce, rostlina nemusí zahynout --- omezení růstu  snížení výnosu, snížení kvality plodů.  semeno  viruprostá rostlina, ale sexuálně množené rostliny -- genetická variabilita --- infekce bakteriemi, houbami, viry Odstranění patogenů důležité pro:  Odstranění patogenů důležité pro:  zvýšení výnosu, kvalitu produktů  možnost pohybu rostlinného materiálu přes hranice  někdy není napadena celá populace  výběr zdravých jedinců  vegetativní množení  často napadena celá populace  problém č. 1 : získat zdravou rostlinu  vegetativní množení  Nerovnoměrné rozložení patogena Apikální meristémy často zcela viruprosté či s nízkou koncentrací Koncentrace obvykle vzrůstá se vzdáleností od apexu Důvody nerovnoměrného rozšíření virů v rostlině: pohyb virů po rostlině cévním systémem vysoká metabolická aktivita apexu nedovoluje replikaci virů vysoká hladina endogenních auxinů v apexu inhibuje multiplikaci virů

24 Termoterapie - eliminace teplem Ozdravování rostlin °C Zóna růstu Zóna terapie  Poškození patogenazabití patogena Způsoby aplikace horkou vodou – dormantní pupeny horkým vzduchem - aktivně rostoucí výhony teploty 35-40°C, trvání několik min až několik měsíců, pomalé zvyšování teploty, střídání nízkých a vysokých teplot Nevýhody termoterapie Necitlivost virů k vyšším teplotám X citlivost rostlin °C Zóna růstu Zóna terapie ??!!  poškození patogena zabití patogena

25 Ozdravení pomocí kultivace explantátů Ozdravování rostlin  Kultivace meristemových kultur  větší šance na získání bezvirózní rostliny,  Kultivace vzrostných vrcholů (apikální meristem listová primordia)  větší šance na přežití Ne vždy je meristem viruprostý  kombinace metod termoterapie a kultivace apikálních meristemů působit na mateřskou rostlinu působit na explantát postup opakovat  Chemoterapie Chemoterapie celých rostlin často nevede k cíli … ošetření explantátových kultur in vitro lepší výsledky Přítomnost R.R. snižuje výskyt virů  Eliminace virů kultivací tkáňových kultur Ne všechny buňky tkáňové kultury nesou virus replikace virů nestačí držet krok s dělením buněk některé buňky jsou rezistentní (mutace, rezistentní buňky již v mateřské rostlině)  Kryoprezervace vzrostných vrcholů  precizní „výběr“ meristematických buněk

26 Ozdravování rostlin Testování úspěšnosti eliminace  sledování příznaků choroby  indikátorové rostliny  sérologické testy  elektronmikroskopické sledování Uchovávání bezvirózních rostlin Uchovávání bezvirózních rostlin Nebezpečí nové infekce - množení ve sklenících nebo v oblastech s  výskytem patogena Zvýšená citlivost, křížová ochrana, řízená reinfekce Význam eliminace virů Význam eliminace virů Materiál pro studium interakce virus-rostlina Zlepšení výnosu a kvality potravin Splnění požadavku pro vývoz plodin XX Rostlinná buňka Viry Ozdravení Cílená infekce XX

27 Př.: Bezvirózní rostliny- česnek Ozdravování: Riziko : vegetativní množení termoterapie % přeživších – bezvirózní % přežití  32°C - 1 týden + 36°C dva týdny + 38°C tři týdny chemoterapie205 µM Ribavirin  100% přežití, 20-30% bezvirózní Perotto et al., 2010Ramírez-Malagónet al., 2006 ozdravení in vitro meristemové kultury 30-40% přežití, 65 % bezvirózní  Soliman et al., 2011 Po 4 vegetačních obdobích o 20 % vyšší výnos 


Stáhnout ppt "VYUŽITÍ EXPLANTÁTOVÝCH KULTUR  Studium základních problémů fyziologie rostlin  Množení rostlin  Ozdravování rostlinného materiálu  Produkce sekundárních."

Podobné prezentace


Reklamy Google