Biotechnologia roślin.doc

(1650 KB) Pobierz
Biotechnologia roślin

Biotechnologia roślin

Pojęcie „biotechnologia”

Metody otrzymywania form haploidalnych i linii podwojonych haploidów

Wykład 1

 

Warunki zaliczenia

l                   Kolokwium zaliczeniowe z laboratorium

– wg zasad podanych przez panią mgr Katarzynę Głowacką

l                   Zaliczenie wykładów –  dla wszystkich bez wyjątku pisemne (w obecności także Pani mgr K. Głowackiej) i ustne (u mnie)

l                   Na kolokwium zaliczeniowym z wykładów  obowiązują dodatkowo wybrane zagadnienia z hodowli roślin

 

Biotechnologia -definicja

l                   Biotechnologia – zastosowanie wiedzy naukowej i inżynierii do przetwarzania organizmów , komórek lub ich części oraz molekularnych analogów w celu pozyskania dóbr i usług.

l                   Biotechnologia jest równocześnie nauką i techniką

 

 

l                   Najszerzej  wykorzystywanymi  metodami biotechnologicznymi w świecie roślinnym są: 

l                   Kultura in vitro komórek i tkanek

l                   Molekularna diagnostyka i selekcja

l                   Przenoszenie genów na drodze pozageneratywnej (uzyskiwanie organizmów transgenicznych)

 

 

Kultura in vitro

l                   Kultura in vitro jest specyficznym sposobem uprawy materiału roślinnego w warunkach sterylnych, w różnego rodzaju pojemnikach.

l                   Technika ta pozwala  na odtworzenie z małego fragmentu a nawet pojedynczych komórek całej rośliny i jej rozmnożenie  .

 

 

Technika in vitro znalazła zastosowanie do:

- otrzymywania form haploidalnych              

-rozmnażania wegetatywnego cennych materiałów

-otrzymywania roślin wolnych od patogenów

- kultury zarodków 

-kultury protoplastów (tworzenie mieszańców somatycznych)

-selekcji w kulturach in vitro

-produkcji metabolitów wtórnych, mikropropagacji i produkcji biomasy w bioreaktorach

-otrzymywania roślin transgenicznych 

 

 

Niezbędnymi warunkami prowadzenia kultury in vitro jest dobór właściwego materiału roślinnego, pożywki do jej uprawy i warunków zewnętrznych - oświetlenia i temperatury.   

 

 

Redyferencjacja

l                   Bodźcem wyzwalającym odróżnicowanie w kulturach in vitro jest odizolowanie komórek i tkanek od rośliny matecznej oraz wpływ regulatorów wzrostu zastosowanych w pożywce

 

 

Mikrorozmnażanie roślin

l                   Materiał dotyczący tego zagadnienia zostanie szczegółowo omówiony na ćwiczeniach.

 

 

Haploidy

l                   Haploidy - organizmy o gametycznej liczbie chromosomów

l                   Monoploidy  - haploidy powstałe z organizmu diploidalnego

l                   Polihaploidy  - haploidy powstałe z               organizmu poliploidalnego

 

 

Wykorzystanie form haploidalnych

l                   Wykorzystanie form haploidalnych i linii podwojonych haploidów w hodowli umożliwia skrócenie cyklu hodowlanego oraz zapewnia homozygotyczność form wyjściowych

l                   Są idealnym materiałem do badań cech poligenicznych i molekularnych

 

 

Linie DH

Linie podwojonych haploidów (linie DH) są to formy powstałe w wyniku podwojenia liczby chromosomów u haploidów.

l                    

l                   Podwajanie liczby chromosomów u haploidów przeprowadza się najczęściej przy użyciu kolchicyny. 

 

 

Formy haploidalne u roślin można także uzyskać:

-wykorzystując geny stymulujące proces powstawania form haploidalnych

- metodami chemicznymi

 

 

Haploidy

l                   Rośliny haploidalne dla celów komercyjnych uzyskuje się  poprzez:

-  kultury pylników i mikrospor

- wykorzystując zjawisko eliminacji chromosomów               w zarodkach mieszańców oddalonych

l                   Haploidy można wykorzystać w hodowli roślin jeśli:

l                   - metodyka produkcji haploidów jest wydajna

l                   - rośliny haploidalne powstają w sposób losowy               (odpowiadają losowej segregacji gamet)

l                   -znane są efektywne metody podwajania liczby chromosomów

 

 

Otrzymywanie haploidów w kulturach pylnikowych

l                   Istnieją dwa zasadnicze kierunki rozwoju androgenicznego

              -  Bezpośredni rozwój mikrospory w zarodek. W ciągu 4-8 tygodni z zarodków pojawiają się rośliny

              -        Pośredni poprzez kalus

 

 

Androgeneza

Jest to proces złożony, zależny od wielu czynników:

§                     stanu fizjologicznego rośliny, z której pobierane są pylniki

§                     sposobu traktowania ściętych                                           kwiatostanów przed wyłożeniem               pylników na pożywkę

§                     stadium rozwojowego pyłku

§                     komponentów pożywek indukcyjnych i regeneracyjnych

§                     warunków fizycznych hodowli pylników

 

 

 

1. Metody otrzymywania form haploidalnych, cd   2. Kultury in vitro zarodków, zalążków i zalążni w hodowli roślin ozdobnych

 

 

Wykład 2

 

Metody otrzymywania form haploidalnych z wykorzystaniem zjawiska eliminacji chromosomów

l                   Zjawisko eliminacji chromosomów zachodzi w komórkach zarodka  uzyskanego z krzyżowań międzygatunkowych

l                   Z początkowo normalnie rozwijającego się zarodka  mieszańcowego eliminowane są chromosomy tylko jednego gatunku

l                   Eliminacja chromosomów zachodzi również w bielmie, co powoduje jego złe funkcjonowanie i zamieranie 

l                   Brak bielma uniemożliwia   rozwój zarodka (zarodek pozbawiony jest substancji odżywczych)

l                   Technika ta wymaga więc prowadzenia zarodków w kulturze in vitro 

l                     Przenoszenie   zarodka na pożywkę sztuczną zastępującą bielmo  wykorzystywane jest również w celu uzyskania mieszańców między-gatunkowych.

 

 

Kultura niezapłodnionych zalążków

Jest to metoda alternatywna do techniki uzyskiwania haploidów drogą androgenezy. Wykorzystuje się tu zjawisko gynogenezy, czyli rozwoju zarodków z niezapłodnionych komórek gametofitu żeńskiego w warunkach kultury in vitro zarodków). U roślin ozdobnych   stosunkowo łatwo jest uzyskać haploidy tą techniką  u Gerbery

 

 

Zapylanie in vitro zalążni i zalążków

l                   Niezgodność gatunkowa często uniemożliwia uzyskanie metodami klasycznymi interesujących hodowcę form

l                   Bariery niekrzyżowalności można omijać poprzez zapylanie in vitro zalążni lub zalążków

l                   Pozwala to na:

-                      ominięcie barier samoniezgodności i uzyskanie nowych rekombinantów roślin

-                      uzyskanie poprzez  indukcję partenogenezy form haploidalnych

 

 

Przygotowanie materiału

l                   Zapobieżenie niekontrolowanemu zapyleniu

l                   Sterylizacja materiału (odpowiednich dla danego gatunku eksplantatów np.  słupki, słupki z szypułką kwiatową i fragmentami okwiatu

l                   Przygotowanie pyłku do zapylenia

 

 

Przykłady wykorzystania kultury in vitro zarodków, zalążków i zalążni w hodowli roślin ozdobnych
LILIE

l                   Krzyżowania międzygatunkowe w hodowli lilii prowadzi się w celu:

-                      Uatrakcyjnienia barwy i kształtu kwiatów

-                      Podwyższenia odporności na choroby

-                      Podwyższenia odporności na stresy abiotyczne.

 

 

Przykłady wykorzystania kultury in vitro zarodków,
zalążków i zalążni w hodowli roślin ozdobnych
Lilie, cd

l                   Krzyżowano odmiany lilii uprawnych między innymi z  następującymi gatunkami:

-                      L. candidum – z uwagi na czystą biel kwiatów, zapach, tolerancję na niskie temperatury i małą intensywność światła

-                      L. longiflorum – ze względu na możliwość całorocznego pędzenia, tolerancję na krótki dzień, dobrą jakość przechowalnicza cebul, siłę wzrostu i atrakcyjny zapach

-                      L. henryi – odporność na choroby wirusowe i grzybowe

 

Przykłady wykorzystania kultury in vitro zarodków, zalążków i zalążni w hodowli roślin ozdobnych
Lilie , cd

l                   Dla otrzymania mieszańców stosowano szereg zintegrowanych technik, między innymi kulturę całych zalążni, zalążków lub zarodków.

l                   Z 500 wyłożonych na pożywkę zalążków otrzymuje się średnio 1 roślinę mieszańcową

l                   Wśród uzyskanych mieszańców znajdowano formy o podwyższonej odporności na choroby, ciekawym pokroju i barwie kwiatów 

 

 

Przykłady wykorzystania kultury in vitro zarodków, zalążków i zalążni w hodowli roślin ozdobnych
Tulipan

l                   Uprawiane na kwiat cięty tulipany należą do gatunku Tulipa gesenariana

l                   Pomimo zróżnicowanej gamy kolorów, wysokości i kształtu kwiatów brakuje u tego gatunku źródeł odporności na  choroby

l                   Odporność na choroby próbuje się wprowadzić między innymi poprzez krzyżowania z T. kaufmaniana

l                   Uzyskanie form mieszańcowych jest możliwe tylko poprzez kulturę in vitro zarodków (7-9 tygodniowych)

 

 

Przykłady wykorzystania kultury in vitro zarodków, zalążków i zalążni w hodowli roślin ozdobnych
Róża

l                   Podstawowymi problemami w hodowli róż są trudności w uzyskaniu nasion zarówno z krzyżowań między –jak i wewnątrzgatunkowych,  niska żywotność i słabe kiełkowanie nasion.

l                   Pomocne w przezwyciężeniu tych technik są: kultura zalążków i zarodków

 

 

Inne przykłady wykorzystania

l                   Larix

l                   Picea

l                   Pinus

l                   Cayophyllaceae

l                   Liliaceae

l                   Malvaceae

l                   Primulaceae

 

 

Kultura zarodków u roślin z prawidłowo rozwijającym się bielmem

l                   Kulturę zarodków prowadzi się w celu:

  1. Przerwania okresu spoczynkowego nasion
  2. Przyspieszenia okresu rozwojowego roślin
  3. Oceny żywotności nasion

 

 

Przerwanie okresu spoczynkowego nasion

l                   ...

Zgłoś jeśli naruszono regulamin