Regeneracja i transformacja roślin
advertisement
Rośliny z probówki Kultury in vitro to uprawa części roślin, tkanek, pojedynczych komórek, a nawet protoplastów poza organizmem macierzystym, na sztucznych pożywkach w warunkach sterylnych Sukces kultur in vitro oparty jest na zjawisku totipotencji, czyli nieograniczonej zdolności komórek do dzielenia się i odtwarzania całego organizmu Podłoże hodowlane (pożywka) ¾ MAKROELEMENTY I MIKROELEMENTY ¾ ZWIĄZKI ORGANICZNE • WITAMINY • ŹRÓDŁO WĘGLA • REGULATORY WZROSTU (auksyny i cytokininy) W kulturach in vitro stosuje się różne typy pożywek różniące się składem i proporcjami między ich składnikami. Zastosowanie kultur in vitro : ¾ regeneracja roślin z fragmentów organów (gatunki chronione) ¾ mikropropagacja, czyli klonowanie (materiał jednorodny genetycznie) ¾ rośliny transgeniczne (rośliny o nowych cechach) Regeneracja roślin z fragmentów organów Regeneracja in vivo a in vitro in vivo Regeneracja korzeni na pędach Fikusa beniamina Regeneracja korzeni na pędach Difenbachii Regeneracja calej rośliny z liścia Fiołka afrykańskiego Regeneracja korzeni (z prawej) i pędu (z lewej) z liści Begonii Regeneracja roślin z fragmentów organów Regeneracja in vivo a in vitro Każdy fragment rośliny, zawierający żywe komórki zdolne do odróżnicowania i dzielenia się. in vitro Regeneracja roślin z fragmentów organów Tworzenie pędów lub korzeni w kulturach in vitro jest uzależnione od proporcji pomiędzy auksynami i cytokininami Regeneracja roślin z fragmentów organów Jakie organy mogą stanowić materiał wyjściowy do regeneracji w kompletną roślinę? ORGANY WEGETATYWNE • korzenie Gentiana cruciata Regeneracja roślin z fragmentów organów • hypokotyl Leontopodium alpinum Regeneracja roślin z fragmentów organów • epikotyl Nicotiana alata Regeneracja roślin z fragmentów organów • merystem apikalny Carlina acaulis Regeneracja roślin z fragmentów organów • ogonki liściowe Polemonium coeruleum Regeneracja roślin z fragmentów organów • liście Nicotiana tabacum Regeneracja roślin z fragmentów organów 29d 25d20d 22d 17d 16d 15d 18d 14d Nicotiana tabacum Regeneracja roślin z fragmentów organów Nicotiana tabacum Regeneracja roślin z fragmentów organów 20d 26.d 14d16.d Drosera capensis Regeneracja roślin z fragmentów organów ORGANY GENERATYWNE • pąki kwiatowe Pharbitis nil Regeneracja roślin z fragmentów organów • pylniki Allium cepa Regeneracja roślin z fragmentów organów • pojedyncze mikrospory Digitalis purpurea Regeneracja roślin z fragmentów organów • niezapłodnione lub zapłodnione zalążki Beta vulgaris Regeneracja roślin z fragmentów organów • niedojrzałe zarodki zygotyczne Pharbitis nil Regeneracja roślin z fragmentów organów • tkanka miękiszowa rdzenia korzenia Daucus carota Regeneracja roślin z fragmentów organów • pojedyncze komórki (protoplasty) Solanum tuberosum Mikropropagacja, czyli klonowanie Mikropropagacja to rozmnażanie wegetatywne (klonalne) roślin w kulturach in vitro. Stosowane metody: • pobudzanie do rozwoju pąków bocznych • formowanie pąków przybyszowych Solanum tuberosum Mikropropagacja, czyli klonowanie 34d 23d 28d 26d 19d 16d 14d 13d 18d 21d 15d 12d 17d 10d Fikus Petunia Mikropropagacja, czyli klonowanie Gerbera Mikropropagacja, czyli klonowanie Hosta Anturium Rośliny transgeniczne Transformacja genetyczna Proces przenoszenia obcych fragmentów DNA do genomu biorcy oraz integracja z tym genomem przekazywanie DNA plasmidowego Np. odporność na antybiotyki Rośliny transgeniczne Co to są rośliny transgeniczne? ROŚLINA TRANSGENICZNA - zawiera w swych komórkach włączony do chromosomów gen obcego organizmu (innej rośliny, bakterii lub zwierzęcia) lub zmodyfikowany własny gen. TRANSFORMACJA GENETYCZNA - to proces przenoszenia obcych fragmentów DNA do genomu biorcy oraz integracja z tym genomem. Wprowadzone fragmenty DNA ulegają ekspresji w genomie gospodarza przez co możemy uzyskać rośliny o nowych lub ulepszonych cechach. Rośliny transgeniczne Jak stworzyć roślinę transgeniczną? Rośliny transgeniczne Mikrowstrzeliwanie wstrzeliwanie mikropocisków z metalu (0,5-5,0μm) opłaszczonych cząsteczkami DNA do komórek z dużą szybkością Rośliny transgeniczne Bezpośrednie wprowadzanie DNA do protoplastów Metoda chemiczna lub elektroporacja Mikroiniekcja bezpośrednie wprowadzenie DNA do jąder komórkowych przy użyciu mikropipetki Rośliny transgeniczne Konstrukt służący do transformacji promotor gen strukturalny gen selekcyjny (markerowy) terminator gen reporterowy (wizualizacyjny) Rośliny transgeniczne Ekspresja genu reporterowego GFP Chlorofil w chloroplastach GFP Rośliny transgeniczne Ekspresja genu reporterowego GUS promotor konstytutywny promotor tkankowospecyficzny A C D E promotor rozwojowospecyficzny B F G H Rośliny transgeniczne Ekspresja genu selekcyjnego (oporność na antybiotyki) Rośliny transgeniczne Jaki jest cel tworzenia roślin transgenicznych? Odporność na herbicydy herbicyd Basta Rośliny transgeniczne Odporność na szkodniki Cykl rozwojowy Liście z wprowadzonym gen cry zawierają białko Bt (gen pochodzi z bakterii Bacillus thuringensis) Rośliny transgeniczne Odporność na patogeny (grzyby, bakterie i wirusy) Rośliny transgeniczne Odporność na abiotyczne czynniki środowiska Tolerancji na zasolenie Tolerancja na wysoką temperaturę WT 100 mmol/l NaCl żyto Temperatura 36ºC tytoń Tolerancja na metale ciężkie 300μM Al papaja Rośliny transgeniczne Zmiana wartości odżywczych ß-KAROTEN (prowitamina A) Słodki ogórek (taumatyna) Rośliny transgeniczne Zwiększona trwałość A A B Pomidor (A) z zahamowaną syntezą etylenu (B) nie zmieniony genetycznie B Goździk (A) z zahamowaną syntezą etylenu (B) nie zmieniony genetycznie Rośliny transgeniczne Szczepionki roślinne Sałata z genem odporności na : ¾ wirusa zapalenia wątroby typu B Pomidor z genem odporności na : ¾ wirusa wywolującego wściekliznę Rośliny transgeniczne Zmiana morfologiczne Petunia o barwach naturalnych wprowadzenie genu reduktazy dihydroflawonolu (dfr) z kukurydzy Petunia zmodyfikowana genetycznie Wykład przygotowali: dr Alina Trejgell – adiunkt w Zakładzie Biotechnologii opiekun Koła Naukowego Biotechnologów Agata Stawicka – studentka IV roku Biotechnologii (członek Koła Naukowego) Piotr Piątek - student III roku Biotechnologii (członek Koła Naukowego) dr Justyna Wiśniewska adiunkt w Zakładzie Biotechnologii Artur Kachniarz student IV roku Biotechnologii (członek Koła Naukowego)
