Biotechnologia roślin a postęp biologiczny

advertisement
Pośrednia embriogeneza somatyczna
1. Zarodki somatyczne formują się z komórek kalusa,
który powstaje na eksplantatach roślinnych.
2. Żywe komórki eksplantatu pod wpływem czynników
kultury ulęgają odróżnicowaniu (dedyferencjacji) do
stanu merystematycznego, następnie w wyniku
podziałów wytwarzają kalus embriogenny.
3. W obrębie kalusa powstają indukowane
embriogenicznie zdeterminowane komórki – IEDCs
(ang. Induced embryogenic determined cells).
4. IEDCs - komórki małe o stosunkowo gęstej
cytoplazmie, słabo zwakualizowane, mające
duże jądro z wyraźnymi jąderkami i
plastydy zawierające ziarna skrobi.
5. Komórki te po kolejnych podziałach nie
rozłączają się i w efekcie doprowadzają do
powstania PEM-u, a z niej do formowania
jednego lub kilku zarodków.
Pośrednia embriogeneza somatyczna
Czynnikiem indukującym proces pośredniej
embriogenezy somatycznej jest auksyna
zawarta w pożywce.
Eksplantat
Kalus (zawiera IEDCs)
PEM
Zarodek lub zarodki
Prawidłowy przebieg ES w warunkach in
vitro zależy od spełnienia dwóch warunków:
1. Do zapoczątkowania procesu niezbędna jest w
pożywce obecność auksyny lub substancji
auksynopochodnej.
Dlaczego?
• Stymuluje podziały i wzrost komórek oraz
powoduje rozdzielanie się komórek potomnych po
podziale.
• Zwiększa się zagęszczenie komórek.
• Dochodzi do powstania IEDCs a następnie PEM-u.
Prawidłowy przebieg ES w warunkach in
vitro zależy od spełnienia dwóch warunków:
Z chwilą rozpoczęcia embriogenezy konieczne jest
obniżenie stężenia lub całkowite usunięcie auksyny z
pożywki, gdyż hamuje ona rozwój zarodków.
Dlaczego?
•
Z chwilą powstania PEM-u następuje zmiana reakcji
komórek na auksynę.
•
Auksyna powoduje zwiększenie kwasowości ściany
komórkowej, przez co staje się ona bardziej rozciągliwa,
wskutek czego komórka może rosnąć (kwasowa teoria
wzrostu).
•
Auksyna hamuje wnikanie jonów wapnia do komórek
PEM-u, co ogranicza prawidłową ekspresję genów i
tworzenie struktur biegunowych.
2.
Przebieg somatycznej embriogenezy in vitro
INDUKCJA
Indukcja kalusa
Indukcja embriogeniczności
IEDCs
NAMNAŻANIE
Proliferacja agregatów PEM
Indukcja embriogeniczności
RÓŻNICOWANIE
Inicjacja różnicowania
Rozwój somatycznych zarodków
DOJRZEWANIE
Indukcja tolerancji na desykację
Spoczynek zarodków
Pożywka stała z
2,4-D i kinetyną
Pożywka płynna
z 2,4-D i NAA
Pożywka stała bez
fitohormonów
Pożywka stała z
ABA
Zarodki somatyczne powstające z
mikrospor
Kiełkowanie i konwersja zarodków
zygotycznych i somatycznych
Sztuczne nasionko
Zarodek
somatyczny
Membrana
hydrofobowa
Sztuczne bielmo
Otoczkowane zarodki somatyczne
Organogeneza
Powstawanie przybyszowych struktur
jednobiegunowych, tj. pędów, korzeni,
kwiatów.
• W zależności od eksplantatu zawiązki
nowych organów powstają z różnych warstw
komórek, np. w eksplantatach łodygowych
lub liściowych z epidermy lub warstw
subepidermalnych, w eksplantatach
korzeniowych z merystemów wtórnych, z
kory pierwotnej lub okolic protoksylemu.
Organogeneza bezpośrednia
• Tworzenie zawiązków
jednobiegunowych organów
przybyszowych bezpośrednio z
komórek pobranych z rośliny dawcy.
• Kompetentnymi do organogenezy
bezpośredniej w obrębie eksplantatu
mogą być:
– Pojedyncze komórki
– Niewielkie skupiska komórek
Organogeneza bezpośrednia
Eksplantat (komórka / komórki kompetentne → organ
Organogeneza bezpośrednia pojedyncze komórki
kompetentne
• Postępujące po sobie podziały
doprowadzają do wytworzenia grupy
kilku lub kilkunastu komórek
merystematycznych, tworzących razem
jeden zawiązek organu (inicjał).
Organogeneza bezpośrednia –
skupisko komórek kompetentnych
1. Utworzenie przez dzielące się komórki
jednego zawiązka;
2. Powstawanie tylu zawiązków ile było
komórek kompetentnych.
Organogeneza pośrednia
• Proces formowania de novo zawiązków organów
przybyszowych z komórek kalusa powstającego
wtórnie na eksplantacie roślinnym.
• Żywe komórki wyizolowane z rośliny dawcy, a nie
mające kompetencji morfogenetycznych, pod
wpływem czynników kultury in vitro podlegają
odróżnicowaniu (dedyferencjacji) do stanu
merystematycznego.
• Komórki te poprzez szybkie i wielokrotne podziały
doprowadzają do wytworzenia kalusa.
• W niektórych jego komórkach dochodzi do indukcji
kompetencji i w wyniku zmiany ekspresji
określonych genów rozpoczyna się proces
powtórnego różnicowania się (redyferencjacji) w
wybranym kierunku.
Organogeneza pośrednia
Eksplantat
kalus
(komórka / komórki o indukowanej kompetencji)
organ
Organogeneza in vitro przez fazę
kalusa
Kultury in vitro merystemów i
fragmentów pędów
Multiplikacja na pożywce z
cytokininą
Merystemy
wierzchołkowe
lub kątowe sterylizacja
Inicjacja kultury
in vitro
Ukorzenianie
in vitro
Po uprzedniej sterylizacji na pożywkę
wykładane są młode pąki
Kultura in vitro niedojrzałych
zarodków mieszańcowych
• Otrzymywanie mieszańców wewnątrz- i
międzygatunkowych
Krzyżowanie oddalone
- kultura in vitro niedojrzałych zarodków mieszańcowych
Roślina
ojcowska
Roślina
mateczna
Izolacja niedojrzałych
zarodków
Kultura in vitro
niedojrzałych zarodków
Aborcja zarodków
Regeneracja roślin
Bariery krzyżowalności gatunków
• Bariery izolacyjne:
– oddalenie geograficzne
– różne okresy kwitnienia
• Bariery prezygotyczne
• Bariery postzygotyczne
ZAPYLENIE
- Bariery prezygotyczne
Rozmnażanie roślin kwiatowych
Ziarna pyłkowe różnych gatunków
Proces zapylenia
Proces zapylenia
Bariery prezygotyczne
• Brak lub bardzo słabe kiełkowanie ziaren
pyłkowych na obcym znamieniu
• Niemożność wniknięcia łagiewek pyłkowych do
szyjki słupka
• Słaby wzrost łagiewek pyłkowych i ich
zatrzymanie w szyjce słupka
• Brak wnikania łagiewek pyłkowych do zalążków
pomimo ich obecności w zalążni
Bariery postzygotyczne
• Brak rozwoju zarodka
• Nietypowy rozwój zarodka wskutek
pojedynczego zapłodnienia:
– Obumieranie zarodka we wczesnej fazie rozwoju
– Powstanie nietypowych nasion
• Sterylność roślin mieszańcowych
• Wadliwy wzrost i rozwój roślin mieszańcowych
Kultura in vitro izolowanych
niedojrzałych zarodków
Kultura in vitro niedojrzałych zarodków mieszańcowych
Hybrydyzacja somatyczna
Krzyżowanie oddalone- izolacja
protoplastów
Zawiesina protoplastów
Tkanka parenchymatyczna
Trawienie ścian
komórkowych
Enzymy
pektolityczne
Substancje
stabilizujące
Krzyżowanie oddalone- fuzja
protoplastów
Mieszanina protoplastów
Fuzja
Hybrydy somatyczne
Podział haploidów wg. Kimber i Riley (1962)
HAPLOIDY
EUHAPLOIDY
MONOPLOIDY
POLIHAPLOIDY
ANEUHAPLOIDY
disomiczne
nullisomiczne
ALLOPOLIHAPLOIDY
addycyjne
AUTOPOLIHAPLOIDY
substytucyjne
nieregularne
H ap loid yzacja
In d uk owana
ap om ik sja
p arten ogen eza h ap loidalna
in d uk owana
ch em iczn ie
fizyczn ie
k rzyżow an ie od d alone
ap ogam ia
sem igam ia
an d rogen eza
p oliem b rionia rzek om a
elim inacja ch rom osom ów
z zarodk a m ieszańcow ego
(m etod a bu lb osow a)
ch em iczn ie
(P F P, C IP C)
S p ontaniczna
an d rogen eza in vitro
izolowan e m ik rosp ory
z p reku lturą w pylniku
b ez p reku ltu ry
p ylniki
p ojed yn cze k wiaty
gyn ogen eza in vitro
zalążn ie
zalążk i
Download
Random flashcards
123

2 Cards oauth2_google_0a87d737-559d-4799-9194-d76e8d2e5390

Create flashcards