Somatická embryogeneze

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)

Historie 1957 - Poprvé tento proces popsal Waris u haluchy vodní a u mrkve seté („neomorphs“ ) 1958 - Steward a kol. a Reinert (1959) v suspenzní kultuře mrkve struktury podobné embryím = somatická embrya 1979 Fujimura a Komamine - synchronizace somatické embryogeneze

Model SE mrkve

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

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

1985 - Hakman a von Arnold - Chalupa popsali somatickou embryogenezi odvozenou ze zygotických embryí smrku ztepilého - Nagmani a Bonga z megagametofytu modřínu opadavého 2005 - Stasolla a kol.: popis morfogeneze, fyziologie, biochemie a molekulární biologie somatických embryí jehličnanů

adaptace rostliny na extrémní podmínky okolního prostředí

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

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

Charakter donorového explantátu Genotypová závislost Cyklofýza Topofýza

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

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

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

Gaj M. 2001 Arabidopsis

Somatická embryogeneze dřevin

Vývoj zygotického embrya krytosemenné nahosemenné

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

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

preparace zygotického embrya

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“

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

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

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

Tvorba somatických embryí po 1 měsíci na PM (9 µM 2,4-D a 4.4 µM BAP) po 3 dnech INDUKCE: 1 hod 4 hod 48 hod

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

Příklad vývoje somatických proembryí u Ephedra californica Culture Culture, DAPI

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

Konverze somatických embryí Picea pungens (foto K. Slabý)

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

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

Schisandra chinensis

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

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

SE javoru (Vlašínová a Havel, 1994)

A teď si to vyzkoušíme…