Ozdobne

Rola natury w życiu człowieka

·Naturalne pierwotne środowisko w którym pojawił się człowiek

- zielone płuca ziemi (produkcja o2, pobieranie co2)

- źródło energii (pożywienia, surowce: węgiel ropa, gaz)

·schronienie, budulec, pożywienie, odzież, lekarstwa

Związek z naturą zawsze zapewniał człowiekowi przetrwanie

• - Istnienie roślin jest warunkiem naszego przetrwania

• - Związek z naturą jest zakodowany w naszych genach

• - kontakt z roślinnością jest warunkiem dobrego samopoczucia, zapewnia spokój i poczucie bezpieczeństwa

• - podobieństwo budowy cząstek hemoglobiny i chlorofilu

• - kontakt z naturą łączy nas z przeszłością

• - efekt cieplarniany = konieczność wprowadzenia nowych roślin

• - w dawnych czasach ludzie nie kontaktowali się z nią, nie zagrażali jej

• - w miastach rośliny są gośćmi

• - rola roślin dla naszego dobrego samopoczucia i zdrowia

Preferencje OGRÓD BEZ BARIER

Jak urządzić ogród dostosowany do potrzeb osób z niepełnosprawnością

Obecność roślin wpływa dobrze na zdrowie samopoczucie

Ogród przydomowy

- Miejsce odpoczynku, rekreacji, relaksu i aktywności fizycznej

- przyjazna człowiekowi przestrzeń

- daje poczucie bezpieczeństwa i prywatności

- bierny i czynny kontakt z naturą

- terapeutyczna przestrzeń

Praca w ogrodzie

- poprawa kondycji fizycznej, zwiększenie siły mięśni

- poprawa koncentracji

- redukcja stresu

- obniżenie napięcia i agresji

- zwiększenie pewności siebie i własnej wartości

· Konwencjonalny ogród może być nieatrakcyjny, niewygodny , niebezpieczny dla osób chorych

Ogród przyjazny niepełnosprawnym użytkownikom

- dostępność i funkcjonalność

- bezpieczeństwo

- dostosowany do konkretnych ograniczeń

- łatwy dostęp do roślin

- możliwość wykonywania prac

Ogród dla niepełnosprawnych

- prostota kompozycji

- bogactwo barw, faktur, zapachów, dźwięków

- atrakcyjny prze cały rok- z kilkoma punktami przyciągającymi wzrok i ułatwiającymi orientację

- miejsce uprawy roślin użytkowych

- dobry widok z domu na kompozycje roślinne

- oświetlenie

- odpowiednie rozmiary

- wolny od hałasu

- Rośliny wabiące ptaki, motyle

- ogród zimowy

Jak urządzić ogród aby był bezpieczny dla

niepełnosprawnych ruchowo i sensorycznie osób?

Jak umożliwić samodzielne, aktywne korzystanie z ogrodu?

Ogrody dla osób niepełnosprawnych ruchowo i starszych osób.

Zasady urządzania ogrodu

• drzwi i bramy są przesuwane, lekkie i dają się łatwo otwierać

• wszystkie drzwi i bramy muszą być na tyle szerokie, by mieścił się w nich wózek inwalidzki

• dla osób na wózkach pochylnie podnośniki obok schodów

• pochylnie przejścia między zagonami, ścieżki ????? dla osób na wózkach i z balkonikami

• stopnie schodów powinny mieć szerokość 28 cm i wysokość 15 cm wyraźnie oznaczone brzegi i poręcze

• brak ostrych zakrętów które utrudniają poruszanie się na wózku

• aby wózek mógł wykonać pełny obrót ścieżka powinna mieć szerokość 150 cm można też z boku

• ścieżki ulokować miejsca do cofania wózka nawierzchnie z materiału antypoślizgowych, o porowatej strukturze lub ścieżka z 2% spadkiem zapewniającym odpływ wody

• nawierzchnia powinna być jednolita odporna na ciężar wózka

• nawierzchnia nie może być śliska gdy pada deszcz

• trawniki bardzo utrudniają jeżdżenie na wózku i poruszanie się o kulach

• poręcze przy schodach i wzniesieniach terenu

• należy urządzić miejsce do odpoczynku w cieniu,

• ławka pod drzewem, w altana

• ławki powinny mieć siedziska na wysokości 40-50 cm,

• długości 40-50, z podłokietnikiem ułatwiającym wstanie

• dla osób starszych warto umieścić ułatwiające orientacje punkty (fontanna, drzewo)

• osobom starszym ułatwi orientację w ogrodzie prosty układ ścieżek, w formie pętli

• kontakt z roślinami i prace umożliwiające podwyższenie zapory lub ??? do uprawy roślin oraz podwyższone zbiorniki wodne

• w małych ogrodach zastosowano pionowe konstrukcje i skrzynie z kratami ???, ściany kwiatowe, pionowe stelaże

• profesjonalnym i tańszym rozwiązaniem jest uprawianie roślinw doniczkach, skrzyniach, leżących pojemnikach

• do pracy należy używać lekkich narzędzi specjalnie przygotowanych dla osób niepełnosprawnych

• podwyższone zbiorniki wodne obudowane drewnem, cegłami

• poręcze z drewna i metalu

Podwyższone zapory dla osób na wózkach inwalidzkich

Wysokość 60-75 cm

Szerokość dostęp z 1 strony: 60 cm

dostęp z 2 strony 90-120 cm

Średnica 90-120 cm

Dla osób poruszających się o kulach

Wysokośc 75-90 cm

Szerokość z 1 strony 60 cm

z 2 strony 120 cm

Średnica 120 cm

Zagony dostępne z poziomu gruntu

Wysokość 15-30 cm

Szerokość z 1 strony 60 cm

z 2 strony 90-120 cm

Średnica 120 cm

Ogrody dla osób niewidomych i niedowidzących

• prosty, czytelny układ ścieżek i najlepiej krzyżujących się pod kątem prostym

• szerokość ścieżek minimum 1m

• zróżnicowane nawierzchnie pozwalające łatwo zorientować się w jakiej części ogrodu się przebywa

• inna faktura nawierzchni przy schodach ścianach

• oznakowane w jaskrawych kolorach

• elementy wolnostojące powinny być z boku

• meble i inne elementy wolna stojące powinny mieć kolory kontrastujące z podłożem

• poręcze wzdłuż alejek ???? poruszanie się po ????

• W centralnej części umieścić element wydobywający dźwięk umozliwiajacy orientację

• kontakt z roślinami i prace pielęgnacyjne pod ????

• bezpieczne łatwe w użyciu narzędzia ogrodnicze,

• dla niedowidzących - oznakowane w jaskrawych kolorach

W tradycyjnym ogrodzie nacisk kładzie się na barwę kształt i inne wizualne aspekty ogród taki dostarcza jednowymiarowych wrażeń i jest praktycznie niedostępny dla osób niewidomych

Dotyk, węch, smak i słuch mogą wzbogacić odbiór ogrodu

Ogród sensoryczny

• Zapach roślin o pachnących kwiatach, aromatycznych liściach

• Faktura: roślin o owłosionych lub pokrytych kutnerem liściach o różnej fakturze liści, puszystych kwiatostanach, drzewa o korze ciekawej w dotyku

• Dźwięk: rośliny o szumiącym na wietrze ulistnieniu, dzwonki wietrzne, płynąca woda, ptaki, owady

• smak: warzywa, owoce, zioła

• Barwa: rośliny o kolorowych kwiatach, barwnym ulistnieniu, drzewa i krzewy o liściach przebarwiających się jesienią, dekoracyjnych owocach

Rośliny w ogrodzie uniwersalnym

• Należy stosować bezpieczne rośliny bez kolców, cierni, trującego soku, które nie powodują oparzeń alergii, do roślin trujących należą gatunki jaskrowatych, makowatych, wilczomleczowatych

• należy unikać sadzenia przy ścieżkach roślin zrzucających owoce i liście mogące spowodować poślizgniecie

• nie należy sadzić zbyt blisko ścieżek drzew, krzewów silnie się rozrastających, których gałęzie mogą wystawać na ścieżkę

• nie sadzić drzew o płytkim systemie korzeniowym, dającym odrosty

• nie sadzić roślin trudnych w uprawi oraz atakowanych przez choroby i szkodniki

• rośliny atrakcyjne cały rok, wabiące ptaki i motyle

• ie sadzić roślin wabiących owady w pobliżu ławek

• dla osób niewidzących i starszych dobrze jest wprowadzić rośliny o żywych, kontrastowych barwach kwiatów

Ogrody przyjazne środowisku

Ogrody ?????? - duże kwiaty, intensywna barwa, kontrasty

Gertrude jekyll - rośliny kwitnące cały rok

- piętrowość roślin

- jednokolorowe stonowane kolory

- kwiaty o ciekawym kolorze a ???? kolorze ulistnienia

Drzewa i krzewy o ciekawych barwach i kształcie liści: (Acer palmatum, Aesculus x mutabilis, Fagus silvatica, Malus, Quercus polustris, Strobus,

Efekty świetlne,ruch, dźwięk: trawy rośliny dające efekt świetlne(lunarna Annua, Mirobilis, Oenothera sp.,

Ogrody tętniące życiem

Przywabiające motyle(miododajne)

Mentla sp, Melisa sp.,Ruta graveolens, Salvia sp., oreganum vulgare, Rosmarinus sp., Helihrysum sp., Tropoeolum majus, Viola odorata, Ajuga reptans, Echinacea purpura, macierzanka, Rudbekia, cynie, nawłoć

Przywabiające owady:

Achillea millefolium, Oenothera sp.,Filipendula almaria, Echinacea purpura, Rudbekia laciniata, Tanacetum vulgare, Sopoharia officinalis, Lavandulaonpustifolia,

Ogrody przyjazne ptakom: Alchemilla sp, Ajuga reptans, Borago sp., Digitalis sp, Echinops ritro, Filipendula almaria, Oenothera sp, Organum vulgare, Stachys lanata, Symphytum officinalis,

Atrakcyjne owoce: Berberis vulgaris, Philadelphus sp, Rosa rugosa, cornus mos, Crataegus sp, Viburnum opulus,

Ogrody naturalistyczne: Dianthus superbus, Bellis parenis,

Czynna- usuwamy rośliny, które zagrażają, ochrona ex situ, introdukcja - wprowadzanie roślin z miejsca ich naturalnego występowania w inne miejsce

Związek ludzi i roślin

Zielona natura człowieka:

W początkach swego istnienia człowiek był zależny od natury, musiał umieć ją odczytać by przetrwać- znaleźć żywność wodę schronienie, Zmiany w wyglądzie roślin sygnalizowały zmianę pory roku,

Preferencje krajobrazowe:

- scenerie z roślinnością niż zurbanizowany krajobraz

- atrakcyjne elementy to: skały, rośliny, woda

- różnorodność gatunków

- preferowany świetlisty las

- lubimy zorganizowane nasadzenia roślin

Teorie wyjaśniające związek człowieka z naturą:

Przeciążenie i pobudzenie

We współczesnym świecie jesteśmy bombardowani przez hałas, ruch, złożone obrazy, obecność roślin redukuje pobudzenie i napięcie,

Reakcja na rośliny jest efektem warunków najwcześniejszej nauki i kultury

Efekt ewolucji roślin to środowisko z którego się wywodzimy,

Elementy pozwalające odczytać krajobraz: spójność, czytelność, złożoność, tajemniczość,

Regenerujące właściwości natury:

- Otoczenie różne od stresujących codziennych warunków

- rozmiary - odpowiednie dla osiągnięcia relaksu

- zgodność - środowisko spełnia potrzeby ludzi w nim przebywające

- fascynacja - wywołuje mimowolną ulgę, pozwala uwolnić się od wysiłku związanego ze stresującymi zajęciami

Kontakt z preferowanym krajobrazem

-Redukcja napięcia

-stymulacja odstresowania

-pomiary: tętno, ciśnienie krwi, napięcie mięśni,

-test na studentach, który zdawali egzamin: sceny miejskie i natury,

Preferencje co do krajobrazu:

-Sceneria sawanny lub podobny układ parku, lasu - zakodowane preferencje

-sawanna dobra widoczność

-ważny dobry na okolicę (??) i jednocześnie osłona

- Pokrój Acacia tortilis jako wskaźnik dostępności wody

- upodobanie do drzew o parasolowatych koronach i rozgałęzionych pniach - jak akacje rosnące na wilgotnym stanowisku

Krajobraz tworzony przez człowieka - ogrody, parki

- style ogrodowe odzwierciedlały wpływ człowieka i społeczeństwa

- k. XVII w - podróże, odkrycia geograficzne, nowe gatunki nie nadawały się do formowania -> zmiana stylu

- XIII w - wpływy włoskie - fascynacja wiejskim krajobrazem Włoch - ogrody rustykalne

- Anglia - romantyczne ogrody o naturalistycznym charakterze

- miejskie tereny zieleni nawiązują do tradycji geometrycznych ogrodów francuskich - wpisaną w siatkę ulic i zabudowy

Zieleń w mieście

- wpływ na warunki sanitarno-higieniczne (hałas, zanieczyszczenie powietrza i gleby)

- wpływ na warunki klimatyczne (obniżenie temp., skład i wilgotność powietrza, wiatr, wzbogacają powietrze w parę wodną)

- działanie bakterio- i grzybobójcze

- siedlisko zwierząt (bioróżnorodność)

(na marginesie było:

- funkcje dekoracyjne, poprawiają jakość powietrza

- fragment natury w zurbanizowanym krajobrazie

- wpływ na zdrowie

- funkcja społeczna)

Oddziaływanie roślin we wnętrzach:

Poprawa warunków zdrowotnych

Niwelowanie tzw. `'syndromu chorego budynku'' poprzez poprawę jakości powietrza:

-zwiększenie wilgotności powietrza

-ograniczenie liczby mikroorganizmów

-usuwanie mechanicznych zanieczyszczeń

-usuwanie szkodliwych substancji

Rośliny doniczkowe o zdolnościach pochłaniania formaldehydu, benzenu, CO2:

Aglonema modestum, Hedera helix, Dracena marginata, fragrans, spathyhyllum hybridum, Sansiviera trifasciata, Dracena deremensis `Warnecki',

Wpływ na samopoczucie i psychikę:

-możliwość kontaktu z przyrodą

-redukcja natężenia hałasu

-pochłanianie nadmiaru ciepła

-zmniejszenie napięcia, senności, zmęczenia

-zwiększenie koncentracji i wydajności pracy

-zmniejszenie agresji

Terapia ogrodnicza

Grupy docelowe:

-różne grupy wiekowe,

-osoby niepełnosprawne ruchowo

Terapia ogrodowa (rodzaje zajęć): prace w ogrodzie(przygotowanie gleby), prace w szklarni, pielęgnacja roślin

Efekty: sprawność ruchowa, poprawa sprawności fizycznej, poprawa koncentracji, większa samoocena

Ogrody terapeutyczne bierny lub efektywny kontakt z przyrodą

Ogrodnictwo nauka i sztuka uprawy roślin sadowniczych warzyw i ozdobnych wpływające na stan emocjonalny ludzi poziom życia i zdrowie społeczeństwa

Socjoogrodnictwo interdyscyplinarna dziedzina wiedzy zajmująca się zależnościami pomiędzy roślinami ogrodniczymi a człowiekiem rozumianym jako jednostka jak i społeczeństwo wprowadzająca wyniki badań do praktyki w celu poprawy jakości życia

Społeczno terapeutyczna rola ogrod. Ludzie mają poprawiać jakość swojego życia wykorzystując rośliny i ogrodnictwo w sposób aktywny lub bierny

Społeczna rola zieleni miejskiej : dostrzeżono potrzebę wprowadzenia zieleni miejskiej, wzrost zainteresowania zielenią w mieście , rola zieleni w podnoszeniu wartości terenu, Polsce z inicjatywy mieszkańców miast, parki i skwery jako miejsce kontaktów społecznych, aktywnośc lokalnej społeczności, zacieśnianie wiezi, poprawa wizerunku miast, tworzenie miejsc wypoczynku, łączenie pokoleń, łączenie gat roślin

Rośliny w mieście : parki i ogrody, zieleń przyuliczna, skwery, ściany budynków, roślinność na dachach, rosliny na budynkach (patia atria oraz wnętrza)

Rośliny przywabiające motyle:

-Mentha sp., -Melissa sp., -Ruta graveolens, -Salvia sp., -Hyssopus officinalis, -Oreganum vulgare, -Rosmarinus sp.●Dictamnus albus, ●Helichrysum sp., ●Tropaeolum majus, ●Viola odorata, ●Ajuga reptans, ●Centranthus ruber, ●Echinacea purpurea ,●Lavandula angustifolia, ●Lythrum salicaria, ●Sedum telephium, ●Thymus serpyllum, ●Verbena officinalis

Rośliny przywabiające owady: -Achillea millefolium, -Oenothera sp.,-Centranthus ruber, -Saponaria officinalis,-Echinacea purpurea -Eryngium planum, -Filipendula ulmaria, -Rudbeckia laciniata-Tanacetum vulgare-Lavandula angustifolia -Cornus mas-Tilia cordata-Malus sp.

Rośliny zielne o atrakcyjnych nasionach:

-Alchemilla sp., -Ajuga reptans, -Borago sp., -Digitalis sp.,-Echinops ritro, -Echinops sphaeroceohalum, -Filipendula ulmaria,-Oenothera sp.-Origanum vulgare-Stachys lanata, -Symphytum officinale, -Verbascum thapsus,V. nigrum -Vinca sp.-Helianthus annuus

Krzewy o atrakcyjnych dla ptaków owocach: -Berberis vulgaris, -Crataegus sp.-Philadelphus sp. -Pyracantha sp.-Rosa rugosa-Cornus mas-Mahonia aquifolium, -Sambucus nigra, -Ilex aquifolium, -Viburnum opulus,

Rośliny zielne do leśnych ogrodów i parków: ●Vinca minor ●Hedera helix ●Glechoma hederacea ●Ajuga reptans ●Campanula persicifolia ●Galeoboldon luteum ●Stellaria holostea ●Lamium maculatum ●Corydalis solida ●Polygonatum multiflorum●Asarum europaeum●Pulmonaria officinalis●Hepatica nobilis ●Oxalis acetosella ●Ornithogallum nutans●Leucojum vernum ●Anemone nemorosa●Anemone ranunculoides ●Ficaria verna ●Hosta sp.●Matteuccia struthiopteris ●Dryopteris filix-mas

Rośliny zielne polecane na trawniki łąkowe:

-Leucanthemum vulgare-Ranunculus acris-Achillea millefolium-Centaurea jacea-Papaver rhoeas-Centaurea cyanus-Oenothera sp.-Hypericum perforatum-Verbascum sp.- Echium vulgare-Salvia verticillata ●Geranium pratense ●Lychnis flos - cuculi●Prunella vulgaris●Dianthus superbus ●Iris sibirica●Festuca pratensis●Geum rivale●Trollius europaeus●Alchemilla gracilis●Bellis perennis ●Poa pratensis

Rośliny dla alergików:

Jednoroczne: -Anthirrinum majus-Begonia sp.-Lobelia erinus-Clarkia elegans-Cobaea scandens -Convolvulus tricolor-Delphinium ajacis-Escholtzia californica -Nemesia strumosa-Salvia splendens-Tropaeolum majus-Papaver rhoeas

Dwuletnie:-Myosotis sylvestris-Althea rosea-Viola wittrockiana

Wieloletnie:-Allium karataviense-Anemone hybrida-Armeria maritima-Astilbe arendsii-Aruncus dioicus-Eremurus robustus-Filipendula ulmaria-Galtonia candicans-Geranium sp.-Gladiolus sp.-Macleaya cordata-Platycodon grandiflorus-Trollius europaeus-Delphinium hybridum-Dicentra spectabilis-Eryngium planum-Geum coccineum-Hemerocallis hybrida-Iris sp.-Paeonia officinalis-Phlox paniculata-Veronica spicata

Okrywowe:-Ajuga reptans-Astranthia major-Bergenia cordifolia-Epimedium sp.-Erica carnea-Geranium sp.

-Helianthemum hybridum-Heuchera sanguinea-Hosta sp.

-Lamium galeoboldon-Nepeta fassenii-Pulmonaria saccharata -Symphytum grandiflorum

-Tiarella cordifolia-Vinca minor-Calluna vulgaris-Dryas octopetala-Iberis sempervirens-Omphalodes verna-Pachysandra terminalis-Waldsteinia ternate

Pnącza:-Actinidia kolomikta-Clematis sp.-Lonicera sp.,-Parthenocissus quinquefolia-Passiflora caerulea-Aristolochia durior

Krzewy:-Cotinus coggygria-Cotoneaster sp.-Forsythia sp.-Spirea japonica-Weigela florida-Berberis thunbergii -Magnolia stellata

UNIKAĆ: ●Cortaderia selloana●Festuca glauca ●Phalaris arundinaria picta●Stipa gigantea●Calendula officinalis ●Pelargonium sp.●Ricinus communis ●Bellis perennis ●Helianthus annuus●Tagetes sp. ●Zinnia elegans ●Achillea millefolium●Aconitum napellus●Dictamnus albus●Helleborus sp.●Anemone nemorosa●Echinacea purpurea●Helenium autumnale ●Ligularia sp. ●Rudbeckia sp.●Solidago sp.●Acer platanoides●Betula pendula●Carpinus betulus●Fagus sylvatica●Fraxinus excelsior●Populus sp.

Typy ogrodów botanicznych: ●Klasyczne, wielofunkcyjne, ●R.ozd.; ●Historyczne (Ogród Linneusza w Uppsali); ●R.Chronionych; ●Uniwersyteckie; ●Botaniczno - zoologiczne; ●Agrobotaniczne (banki genów roślin użytkowych); ●Alpinaria - Zakopane; ●Naturalne - r. dziko rosnące; ●R.ogrodn; ●Tematyczne - arboreta, palmiarnie

Badania w ogrodach botanicznych: ●Nad roślinami dziko rosnącymi;

●Introdukcja i reintrodukcja;

●Biologia (np. biologia zapylania);

●Taksonomia;

●Dendrologia, szkółkar;

●Introdukcja nowych r. użytkowych;

●Nad r. ogrodniczymi

Funkcje ogrodów botanicznych: ●Naukowo - badawcza; ●Konserwatorska (ochrona bioróżn); ●Dydaktyczna i edukac; ●Popularyzac.;●Rekreac;●Ogólnospoł;●Kulturalna i kulturotw

Zagrożenia bioróżnorodności w Polsce: ●Leśnictwo;

●Rolnictwo;

●Łowiectwo;

●Wędkarstwo;

●Gospodarka wodna i morska;

●Zagospodarowanie przestrzenne:

-Fragmentacja krajobrazu; -Zwężanie korytarzy ekologicznych (np. regulacja koryt rzek); -Przecinanie głównych pasm ekol. pasmami infrastruktury technicznej

-

●Inne zagrożenia (turystyka)

Deklaracja z Gran Canaria (2000): wzywająca do przyjęcia międzynarodowej strategii ochrony roślin

; -Dokumentowanie bioróżnorodn; -Rozwijanie, utrzymywanie i weryfikowanie posiadanych kolekcji roślinnych; -Oznaczanie roślin, ustalanie metod ich uprawy, rejestracja nowych odmian; -Ochrona ex situ i in situ gatunków zagrożonych; -Działalność edukacyjna

Konwencja Berneńska: o ochronie dzikiej flory i fauny europejskiej oraz ich siedlisk (rok 1979) ;

-Ochrona gat.dzikiej fauny i flory oraz ich siedlisk naturalnych, zwłaszcza tych, których ochrona wymaga współdziałania kilku państw, oraz wspieranie współdziałania w tym zakresie.

-Szczególny nacisk położono na ochronę gatunków zagrożonych i ginących, włączając w to gatunki wędrowne zagrożone i ginące.

Szczyt Ziemi w Rio de Janeiro (1992) przyjęto Konwencję o różnorodności biolog:

-Ochrona różnorod. biol.

Umiarkowane użytkowanie zasobów biolog;

-sprawiedliwy podział korzyści wynikających z wykorzystywania zasobów genet.

13.01.2014r.

Ozdobne

Agata Jędrzejuk

Programowana śmierć komórki w aspekcie posprzętnej trwałości kwiatów

Druga godzina - Latkowska

Terapia ogrodnicza (ang. horticultural therapy)

forma działań terapeutycznych prowadzonych dla klientów ze zdiagnozowanymi zaburzeniami i problemami, takimi jak:

• psychiczne

• umysłowe

• fizyczne (udar, paraliż, obrażenia powypadkowe itp.)

W terapii ogrodniczej muszą wystąpić cztery elementy:

• klient ze zdiagnozowanym problemem , poddany terapii

• określona procedura terapeutyczna, koncentrująca się na zajęciach ogrodniczych, a przede wszystkim uprawie roślin

• wyznaczony cel terapii, który może być zmierzony i oceniony

• wykwalifikowany pracownik prowadzący terapię

Terapia ogrodnicza:

koncentruje się na zwiększeniu możliwości funkcjonowania klientów na poziomie społecznym, (…)

Grupy docelowe terapii ogrodniczej:

• różne grupy wiekowe

• osoby niepełnosprawne ruchowo

• (…)

Terapia ogrodnicza - rodzaje zajęć:

• Prace w ogrodzie (przygotowanie gleby, siew, sadzenie roślin, pielenie, podlewanie, cięcie, zbiory, koszenie trawnika)

• Prace w szklarni (siew, pikowanie, sadzenie, podlewanie, pielęgnacja i rozmnażanie roślin)

• Pielęgnacja roślin doniczkowych

• (…)

Efekty terapii ogrodniczej:

• Zwiększenie sprawności ruchowej

• Poprawa ogólnej kondycji fizycznej

• Zwiększenie siły i masy mięśni

• Wzrost masy kości

• Lepsza koordynacja ruchowa i równowaga

• Poprawa stanu układu krążenia

Efekty terapii ogrodniczej:

• Redukcja stresu, napięcia i agresji

• Poprawa koncentracji

• Nauka samodzielności i dokładności

• Umiejętność współpracy z innymi

• Nawiązywanie kontaktów (socjalizacja)

• Większa pewność siebie i poczucie własnej wartości

• Podnoszenie kwalifikacji zawodowych

Ogrody terapeutyczne:

• Bierny lub aktywny kontakt z naturą

• Dostępność, łatwość poruszania się

• Bezpieczeństwo

• Dostosowanie do konkretnych potrzeb osób niepełnosprawnych (ruchowo, sensorycznie)

• Łatwy dostęp do roślin i kontakt z nimi

• Możliwość wykonywania prac ogrodniczych

Ogród dla niepełnosprawnych użytkowników:

• Prosta kompozycja

• Bogactwo barw, faktur, zapachów, dźwięków

• Atrakcyjny przez cały rok

• Z kilkoma punktami przyciągającymi wzrok i ułatwiającym orientację

• Miejsce do uprawy roślin użytkowych

• Dobry widok z domu na kompozycje roślinne

• Oświetlenie

• Odpowiednie rozmiary

• Wolny od hałasu

• Rośliny wabiące ptaki, motyle

• Ogród zimowy

Ogród dla osób niepełnosprawnych ruchowo i starszych

Zasady urządzania ogrrodu:

• najlepiej, jeśli drzwi i bramy są przesuwne, lekkie i dają się łatwo otwierać

• wszystkie drzwi i bramy muszą być na tyle szerokie, by mieścił się w nich wózek inwalidzki (min. 90 cm)

• dla osob na wózkach należy zainstalować pochylnie(...) spadek nie większy niż 8%

• miejsca d cofania wózka (min. 150 cm szerokośc ścieżki lub wcięcie)

• podwyższone zagony lub podwyższone zbiorniki wodne - ułatwienie pracy

OZDOBNE - 13.01.14

Programowana śmierć komórki w aspekcie posrzętnej trwałości kwiatów - apoptoza

Prezentacja udostępniona.

Ogród jako miejsce terapii

Praca w ogrodzie sprzyja umysłowe, psychicznej i fizycznej rehabilitacji, a także stymulacji sensorycznej oraz interakcjom społecznym.

Terapi ogrodnicza - wykorzystanie rslin przez wykształconego specjaliste jako srodka do osiagniecia określonych, wyznaczonych dla dalnego klienta celów klinicznych.

Horticutural therapy. Forma dzialan terapeutycznych prowadzonych dla klientów ze zdiagnozowanymi zaburzeniami i problemami, takimi jak:
-psychiczne
-umyslowe
-fizyczne ( udar, paraliż, obrażenia powypadkowe)
-sensorczne ( wzrok sluch)
-Geriatryczne ( Alzheimer, ludzie z domu opieki)
-uzaleznienie od alkoholu, narkotykow
-wykluczenie społeczne ( więźniowie, mlodziez z domow poprawcych, uchodzcy, bezdomni, bezrobotni)

W terapii ogrodniczej musza wystapic cztery elementy:
-klient ze zdiagnozowanym problemem, poddany terapii
-okreslona procedura terapeytyczna, koncentrujaca się na zajęciach ogrodniczych, a przede wszystkim uprawie roślin,
-wyznaczony cel terapii, który moze być zmierzony i oceniony
-wykwalifikowany pracownik prowadzący terapie ( fizjoterapeuta, terapeuta ogrodniczy)

Terapia ogrodnicza koncentruje się na zwiększeniu możliwości funkcjonowania klientw na poziomie społecznym, poznawczym, fizycznym, psychologicznym i/lub poprawie ogolnego zdrowia i samopoczucia.

Grupy docelowe terapii ogrodniczej:
-Rozne grupy wiekowe ( dzieci, mlodziez, dorośli, starsi)
-osoby niepełnosprawne ruchowo, psychicznie

Rodzaje zajec w terapii ogrodniczej:
-Prace w ogrodzie ( przygotowywanie gleby, siew, sadzenie, pielenie, podlewanie, ciecie, zbiory, koszenie trawnika)
-Prace w szklarni (siew, pikowanie, sadzenie, podlewanie, pielegnacja i rozmnazanie roślin)
-Pielegnacja roślin doniczkowych
-Dekoracje roślinne

Efekty terapii ogrodniczej
-zwiekszanie srawnosci ruchowej
-poprawa ogolnej kondycji fizycznej
-zwiekszenie sily i masy miesni
-wzrost masy kosci
-lepsza koordynacja ruchowa i rownowaga
-poprawa stanu układu krazenia
-redukcja stresu, napięcia i agresji
-poprawa koncentracji
-nauka samodzielności i dokladnosci
-umiejetnosc współpracy z innymi
-nawiazywanie kontaktow (socjalizacja)
-wieksza pewność siebie i poczucie własnej wartości
-podnoszenie kwalifikacji zawodowych

Ogrody terapeutyczne
-Bierny lub aktywny kontakt z natura
-Dostepnosc, latwosc poruszania się
-Bezpieczenstwo
-Dostosowanie do konkretnych potrzeb osob niepełnosprawnych ( ruchowo, sensorycznie)
-Latwy dostep do roślin i kontakt z nimi
-Mozliwosc wykonywania prac ogrodniczych

Ogrod dla niepełnosprawnych uzytkownikow
-Prostota kompozycji
-Bogactwo barw, faktur, zapachow, dzwiekow
-Atrakcyjny przez caly rok
-Z kilkoma punktami przyciagajacymi wzrok i ulatwiajacym orientacje
-Miejsce do uprawy roślin użytkowych
-Dobry widok z domu na kompozycje roślinne
-Oswietlenie
-Odpowiednie rozmiary
-Wony od halasu
-Rosliny wabiące ptaki, motyle
-Ogrod zimowy

Warto pomyslec jak umozliwic samodzielne aktywne korzystanie z ogrodu osobom niepełnosprawnym, jak urzadzic ogrod aby był bezpieczny, jakie konstrukcje zastosować aby ulatwic prace z roślinami

Ogrody dla osob niepełnosprawnych ruchowo i starszych

Zasady urządzania ogrodu:
-najlepiej, jeśli bramy i drzwi był przesuwne, lekkie i dające się latwo otwierac
-Wszystkie drzwi i bramy musza być na tyle szerokie, by miescil się w nich wozek inwalidzki ( min.90 cm)
-dla osob na wózkach należy zainstalować pochylnie lub podnośniki obok schodow, pochylnie powinny mieć spadek nie przekraczający 8% i zabezpieczające barierki.
-Pochylnie, przejścia miedzy zagonami, sciezki musza mieć szerokość min 90 cm dla osoby poruszającej się na wozku lub przy balkoniku
-stopnie schodow powinny mieć szer. 28 cm i wysokość 15 cm, wyraźnie oznacozne brzemi i poręcze
-Sciezki nie powinny mieć ostrych zakretow, które utrudniają poruszanie się na wozku
-aby wozek mogl wykonać pelny obrot sciezka powinna być szeroka na 150 cm
-Nawierzchnie z materiałów antypoślizgowych, o porowatej struktuze lub sciezka z 2% spadkiem zapewniającym odpływ wody
-nawierzchnia powinna być jednolita i gladka, dostatecznie odporna
-prouszanie się po ogrodzie ulatiwaja poręcze, sa konieczne przy schodach i wzniesieniach terenu
-należy urzadzic w cieniu miejsce do odpoczynku, może to być lawka pod drzewem, pergola, w altanie.
-lawki powinny mieć siedziska na wysokości 45-50cm, o glebokosci 40-50cm z podłokietnikami ulatwiajacymi wstawanie
-dla osob starszych warto umiescic ulatwiajace orientacje charakterystyczne punky (np. fontanna, drzewo)
-osobom starszym orientacje w terenie ułatwi sciezka w kształcie pętli
-kontakt z roślinami i prace pielęgnacyjne umozliwiaja podwyższone zagony lub stolu do uprawy roślin oraz podwyższone zbiorniki wodne: zagony te powinny mieć odpowiednia szerokość (srednice) zapewniajaca latwy dostep do roślin
-w małych ogrodach można zastosować pionowe konstrukcje: skrzynie z kratami i trejażami oraz sciany kwiatowe-pionowe stelaże
-Prostszym i tańszym rozwiązaniem jest uprawa roślin w donicach, skrzyniach lub beczkach oraz wiszących pojemnikach
-przystosowane narzędzia

Podwyzszone zagony dla osob na wózkach inwalidzkich (przykładowo)
-wysokosc 60 75 cm
-Szerokosc - dostep z 1 str - 60 cm, z 2 stron - 90-120 cm
-Średnica - 120 cm

Genetyka

Metody kontroli żywności pochodzącej z roślin genetycznie modyfikowanych: kukurydza Mon 810, goździk o fioletowej barwie

Otrzymanie genetycznie zmodyfikowanych roślin ( roślin z wbudowanym trans genem) wymaga zastosowania inżynierii genetycznej (izolowanie genu sekwencjonowanie i wbudowanie do wektora przeniesienie do komórki biorcy, sprawdzenie obecności i ekspresji trans genu)

W porównaniu do klasycznych metod doskonalenia roślin hodowla twórcza metody z uzyciem inżynierii genetycznej pozwala na wprowadzenie niewielkiego odcinka DNA ( w klasycznej metodzie łączymy duże gamety) pochodzącego najczęściej z innych organizmów np. bakterie grzyby i zwierzeta. Łatwiej wprowadzić obcy gen mniejsza homologia między genami z innego organizmu a rośliną mniejsza szansa na wprowadzenie takiego samego genu. Wprowadzenie trans genu do bakterii i uzyskanie dzięki temu nowych produktów (insulina etanol detergenty ser ) nie wywołalo dyskusji natomiast wprowadzenie ich do roślin uprawnych wzbudziło dyskusje. W 2003 roku komisje cod ex alimentarius (FAO) przyjęła uzgodnienia dla 169 krajów . W jaki sposób ocenić ryzyko konsumenta dotyczące żywności.

Wykrycie nasion GM można popełnić błedy związane z pobraniem przygotowaniem i metodą analizy próby.

Ocena jakości nasion: organizacja pobierania prób (ISTA) ogólnie zajmuje się oceną nasion SON- stacje oceny nasion, ISO- wysokiej jakości produkt

Protokoły organizacji różnią się między sobą Ważne jest wielkość próby rozkład jeżeli w dużej próbie jest mało składnika należy pobrać duże próby Wielkość próby zależy od koncentracji danego skład. W całym transporcie. Im partia jest mniej jednorodna tym należy pobrać więcej prób. Różne organizacje opracowały różne procedury wielkości próby

Liczba prób - wyznaczenie odpowiedniej wielkości nie jest możliwe jeśli nie wiemy o wielkości populacji przeznaczonej do badania

Materiały referencyjne i standardy certyfikowanie mat. Referencyjne pozwala na porównanie wyników .

Materiałem do GMO mogą być nasiona tkanki roślinne oczyszczone białko, DNA

Przygotowanie prób i ich certyfikowanie: Nasiona GMO przeznaczonego do wyprodukowania standardu są badane pod względem czystości, nasiona transg. Mieszane z nasionami nie transgenicznymi w odpowiednich proporcjach do przygotowania CRM preferuje się linie izogeniczne gdyż różnie genomowe mogą mieć wpływ na wynik analiz linia izogeniczna linia różni się 1 wprowadzonym genem, z mat referencyjnych izoluje się całkowite DNA, należy zwrócić uwagę na wielkość cząsteczek dla wytworzenia homogenicznego mat. Refer. GMO, po certyfikacji GMO CRM są przechowa w 4 stopniach Celcjusza i badane przez 6 miesiecy przy użyciu elektroforezy dla oceny całkowitego DNA.

Odnośnie standardów sposób rozdrabniania czas przechowa temp i inne czynniki wpływając e na degrad DNA

W Europie żywność zawier GMO musi być w specjalny sposób etykietowana . Jeżeli 0,9% musi być etykietowana. Przed rozpocz badań białek w żywności prod z GMO należy wiedzieć czy białko jest modyfikowane po transgresji czy obróbka term i enzym lub inna powoduje ??? białka i czy można tak zmienione białko analizować jaka jest homologia sekwencji nowego białka i białkami negatywnymi a także jakie są proporcje tych białek

Metody analizy białek Dla umozliwenia obiektywnego testowania białek firmy produkujące GMO z nowym białkiem muszą podać walidowanie metody testowania lub wyprodukować antygen przeciwciała oraz zapewnić standaryzowany mat. Referencyjny . Mat. Referen. Musi być wytworzony zgodnie z procedurami otrzymywania zywności

Czynniki ograniczające identyfikowanie GM białek w metodach opartych na użyciu poliklonalnych lub monoklonalnych przeciwciał to: dostępność odpowiednich przeciwciał , trudności produkowania przeciwciała dla szczególnej sekwencji białkowej., niemożność uzyskania przeciwciała zdolnego do reagowania w ekstremalnych warunkach term. pHlub wysokiej koncentracji

Łatwiej jest wykonać analizy jakościowe niż ilościowe

Western Blot : trudna, wymaga odpowiedniej aparatury, czuła wykrywa białka na poziomie 100pg lub 0,25% GMO nie może być stosowana w testach polowych i nie może być stosowana na szersza skalę ze względu na to że nie może być zautomatyzowana 150$ za próbę 2 dni trwa wykonanie analizy

Elissa : dobra metoda do testowania materiału nowego Mart w którym biąlka nie SA degradowane przez temp. pH i sole średnio trudna wymaga odpowiedniej aparatury czuły i dość szybki test GMO wykrywa w zakresie 0,5-1% daje wynik ilościowy jeden test 5$ trzeba mieć wzorce

Loteral Flow strip białka: metoda łatwa nie wymaga aparatury jest mniej czuła niż Elissa szybka test trwa około 2 mmin nie może być stosowana w badaniach polowych nie daje wyniku ilościowego

Żeby wykryć obecność trans genu w nasionach trzeba mieć przygotowaną analize na dany trans gen.

Metody analizy DNA: dla oceny udziału i ilości GMO w zywności są uważane zatrudni i wymagają posiadania specjalnej aparatury wykonywane są w laboratorium z wykorzystaniem wysoko wykwalifikowanych ludzi.

Southern blot -średnia czułość może być wykonywana przy pomocy prób znakowanych p. 32p i wtedy trwa ok. 30 h lub przy pomocy prób nie znakowanych i wtedy koszt jednej próby 150$ nie nadają się do testów polowych i nie dają wyników ilościowych stosowane częściej w badaniach.

PCR:różne modyfikacje metody PCR analizowanie PCR oraz Peal time PCR metody o wysokiej czułości lub bardzo wysokiej czułości i dość długim czasie wykonania 1-2 dni są kosztowne od 250$ za próbę QPCR 450 $ za próbę w przypadku RT-PCR , nie wykorzystywana w polu daje wyniki ilościowe jako metoda przy ocenianiu żywności etykietowanej (RT PCR)

DNA microanalisys- żadko stosowana wysoka czułość trwa 2 dni koszt 600$ wyniki ilościowe i można przystosować do uzycia w polu

DNA sensors zadko stosowana trudna pracuje się do dostosowania ich do badań nad GMO w żywności nie daje wyników ilościowych mogą być dostosowane do testów polowych 200$

Analizy związane z GMO powinny być :może być zautomatyzowana , wysokoczuła , daje wynik ilościowy, szybka, ekonomiczna, łatwa w użyciu, przenośne i łatwe do uzycia w polu dawać wiarygodne wyniki z różnymi typami żywności

http://metrowarszawa.gazeta.pl/metrowarszawa/1,141638,17323568,We_Wlochach_powstaje_ogromne_centrum_handlowe__Pod.html?utm_source=facebook.com&utm_medium=SM&utm_campaign=FB_metro_warszawa

Roslinne bioreaktory

Komórka roślinna jest zdolna do syntezy substancji jest małym bioreaktorem głowne siły napędowe jądro, chloroplasty, mitochondria Rośliny od zawsze towarzyszyły człowiekowi są źródłem pożywienia leków mat budowlanych, surowców

Komórki roślinne biotechnologia : wykorzystanie naturalnych procesów metabolicznych, bezpośrednie pozyskiwanie metabolitów i biotransformacja. 2. Modyfikacja (transformacja genetyczna) procesów metabolicznych( bezposrednia - pozyskiwanie metabolitów oraz biotransformacja )

Metabolity pierwotne podstawowe składniki komórki spotykane niemal we wszystkich organizmach

Metabolity wtórne wytworzone tylko u pojedynczych gatunków albo tylko w niektórych tkankach są często srodkami oddziaływania ze środowiskiem

Przykłady kauczuk naturalny , pelarogonidyna, tomatyna, kukurbidacyna

Wytwarzanie witaminy B2 rybloflawiny w kulturach komórkowych ogórka. Funkcje Wit B2 w organizmie:

- udział w procesach utleniania i redukcji

- wchodzi ona w skład enzymatycznie czynnych związków zwanych flowoprotinami które zawierają mononukleotyd flawinowy (FMN) lub dwunukleotyd flawinowy (FAD)

-ryboflawina odgrywa ważną rolę w funkcjonowaniu narządów wzroku- niedobór pogorszenia ostrości, światłowstręt i łzawienie

-współdziała w procesie funkcjonowania układów nerwowych

-uczestniczy w przemianie aminokwasów i lipidów

-współczestniczy w prawidłowym funkcjonowaniu błon śluzowych

Czynniki wpływające na wytwarzanie B2

-rodzaj pożywki

-długość pasażu

Tkanka akumulacyjna,

witamina B2 doskonale aklimatyzuje się do warunków bioreaktora z mieszadłem mechanicznym

-przeniesienie roślin do ćwierć bioreaktorów od kilku do kilkunastu litrów (wymieniona pożywka, napowietrzenie)

Warunki spowolnionej proliferencji - U2BAL jeżeli >=synteza bardzo dobra

Warunki przyśpieszonej proliferencji- U2BA

Ad1b Biotransformacja(biokonwersja)to enzymatyczne różnorodnych substratów w bardziej wartościowe produkty, substratami mogą być zarówno związki naturalne występujące w roślinie jaki i senobiotyki

W biotechnologicznych programach przemysłowych dominują biotransformacje z użyciem drobnoustrojów ale kultury kom. Roślin zaczynają stanowić ich ważne uzupełnienie

Biotransformacja z użyciem kultur roślinnych

-utlenianie

- redukcja

-hydroliza

-rozczepienie wiązań c-c

-kondensacja

-izomeryzacja

Ksenobiotyk- to związek chemiczny występujący w organizmach, który ani go nie produkuje ani też w normalnych warunkach nie przyjmuje z pożywieniem substancji chemicznych nie będąca naturalnym składnikiem żywego organizmu inne nazwy to:

-substancja obca

-egzogenna

-materiał antropogeny

Substancje obce dla organizmu jest to większość trucin i leków ważną grpę stanowią związki chemiczne otrzymywane przez człowieka o strukturze chemicznej nie występującej w przyrodzie, do których organizmy nie przystosowały się na drodze ewolucji leki(antybiotyki) i trucizny(dioksyny) większość kom. Ulega w organizmie ludzkim uleba biotransformacji za wyjątkiem związków silnie polarnych:

-kwas wtolowy

-lotne: eter etylowy

Przykłady biotransformacji z użyciem roślinnych kultur In vitro

Terpeny:

Stewial + Eukaliptus perriniana = Rubozazyd

Związki steroidowe:

Digitoksygenina + Strophanthus sp.= Hydroksydigitoksypenina

Związki fenolowe:

Kwas salicylowy+ Mallotus japonikus= O-glukozyd kwasu salicylowego

Alkaloidy:

Thiosciamina + hyosciamusniger = Skopolamina

Inne:

Fenylo alanina + Salvia officinalis= kwas rozmarynowy

Biotransformacja metylodipitoksyny do metylodipoksyny

Digitalis lonata

1.nawożenie kom. W kolbie

2. nawożenie kultury w bioreaktorze typu air lift 40dm3

3. biotransformacja metylodipitoksyny do metylodigotoksyny(hydroksylacja) w bioreaktorze typu air lift o pojemności 300dm3

4. po dwóch tygodniach ok. 0,5g/dm3

Cantharanthus rozeus

-katarantyna(kultura zawiesinowa)

-windolina(liście) dimeryzacja(kultura zawiesinowa, armoracja rustikana) 3,4-orhydrowinblastyna biotransformacja-kultura zawiesinowa winblastyna,winkrystyna(alkaloidy wykorzystywane w terapii nowotworowej

Jadalne szczepionki roślinne

Choroby zakaźne:

-biegunki

-żółtaczka

-błonica

- cholera

-HIV

-gruźlica

-odra

-malaria

Wywoływan przez patogeny zasiedlające błonę śluzową przeważnie pokarmowe i moczowe, płciowe przenoszone droga kropelkowa przez kontakt z wydzielinami

Choroby autoimmunologiczne( aut opresyjne):cukrzyce typu I(młodziencze), większość chorób zakaźnych można zapobiegać stosując szczepionki. Szczepionki iniekcyjne są dość skuteczne ale wywołuje głównie ogólną odp immunologiczna, serologiczną są one niebezpieczne i bolesne nie dotyczy to szczepionek podjednostkowych

Edward Jenner- ojciec szczepionek

szczepionki doustne wyk. duża skuteczność w zapobieganiu niektórym z chorób i wywołują miejscową odp immunologiczną,

metody inż. gen i biotech pozwalają na uzyskiwanie roslin prod. białka antygenowe rozpoznawane przez system immunologiczny człowieka

szczepionki produkowane w roślinie do bezpośredniego spożycia, przetworzone części roślin, ekstrakcja białek antygenowych

ojciec jadalnych szczepionek Charles Arntzen,

w jaki sposób tworzymy szcepionke JSR: wprowadzamy met transformacji pośredniej- sekwencjonujemy rośliny

warunki jakie muszą spełniać rośliny kandydujące na szczepionkę:

• rosliny produkujące bialko rozpoznawane jako antygen muszą być akceptowane jako żywność oraz powszechnie dostępne,

• okres od zbioru części roslin nie powinien być dlugi,

• białko antygenowe nie może ulegac całkowitej deg w przewodzie pokarmowym,

• nie może być toksyczne dla roslin

rosliny na jadalne szczepionki

• ziemniak-biegunka, cholera, cukrzyca;

• banan- biegunka i cholera;

• sałata-żółtaczka, odra;

• marchew- żółtaczka B, owrzodzenia rzoładka i dwunastnicy;

• soja-biegunka; kukurydz-biegunka i cholera;

• pomidory- cholera,

obecny stan badan

• zakończono:

• szczepionka na biegunkę wirusową ,

• biegunkę bakteryjna

• E.coli-kliniczne,

• HBM- przedkliniczne,

• cholera- wstępne,

• odra i żółtaczka- wstępne

transgeniczne rośliny mogą produkować wiele cennych genów: fibrolinę, globiny, interferon

bezpośrednie pozyskiwanie metabolitów: agrobacterium tumefaciens, kultury włośnikowe najbardziej wydajny mechanizm, transformacja za pośrednictwem agrobacterium rhizogenes

zalety kultur włośnikowych inne spektrum metabolitów lub inne ścieżki met w porównaniu z rosliną donorową, bardziej wydajna jest synteza metabolitów, kw.lupinus polyptyllusil i lupinus hartweigii produkuje wiecej izoflawiny

przykłady metabolizmu kultur włośnikowych:

• skopolamina, s

• erotonina,

• szikonina,

• serpentyna,

• kataranina,

• kw rozmarynowy

Rolnictwo molekularne: roślina uzyskana na skutek transformacji, ekspresja stabilna lub przejściowa(wektor wirusowy, wirus)

komórki macierzyste: kom które sa zaangazownane w rozwój i budowe struktur żywego organizmu charakteryzują się nieograniczona zdolnością do samopodzialu co zapewnia im trwanie często przez cale cycie organizmu. Druga cecha tych komrek jest możliwość różnicowania się w wyspecjalizowane typy kom potomnych w zależności od stopnia możliwości do dalszego różnicowania się, w sród kom macierzystych wyróżniamy: totipotencjalne, pluripotencjalne( daja poczatek wszystkim poza rozrodczymi, komorka tkanek i narządów), multipotecjalne, unipotencjalne sprzężenie zwrotne aby kom macierzystych nie było za duzo oraz za malo, zachowanie równowagi i ochrona przed powstawaniem zmienności.

Roslina jest bipolarna, dwubiegunowa

histomy mogą wpływać na sposób odczytywania ekspresji genow brak CLV nadmierna proliferacja kom merystema tycznych CLV3 i WUS ich sprzęzenie zwrotne wpływa na intensywność podziału komórek merystema tycznych. Komórki macierzyste korzenia maja właściwości pluripotencjalne.

Otrzymywanie sztucznych nasion faza proliferacji w cytokininowym modelu somatycznym embriogenezy ogórka, faza egzogenna auksyn jest zbędna, poziom akumulacji witaminy B2 w tkance embriogenicznej decyduje o tempie jej proliferacji, ryboflawina tworząc kompleks z pochodna fenyloetanolu zawierająca cześć glikozydową skutecznie zwiększa swoją rozpuszczalność, kom macierzyste maja wysoki poziom endogennego JAA. Stabilna proliferacje tkanki można utrzymać w obecności dostarczonej egzogennie maturalnej cytokininy i auksyny, stabilna strukturę tkanki można utrzymać bez regulatorów wzrostu. Inicjalne kultury embriogenicznych Komorek macierzystych ryzosfery, na pożywce inicjacyjnej kom macierzyste włośników korzeniowych, komorki korzenia zarodkowego, zarodka somatycznego ogorka, pobudzone zostają do wzrostu proliferacyjnego FEKZ w pożywce o podwyższonym potencjale także przy całkowitym braku egzogennych regulatorów wzrostu może pobudzać. FEKZ z ogórka spelnia kryteria kultury komórek macierzystych. FEKZ zdolna jest do nieograniczonej w czasie samopodtrzymującej się proliferacji, KM ogorka z FEKZ sa jednoznacznie wyznakowanymi poprzez syntezę i akumulacje wysokiego poziomu Rbflox a cecha ta nierozerwalnie związana z zachowaniem potencjału embriogenetycznego jest niezawodnie przenoszona na komórki potomne, komórki potomne embriogenicznych KM ogórka maja przed sobą dwie alternatywne ściezki rozwojowe pozostają KM utrzymując zdolność do syntezy i akumulacji ryboflawiny lub wchodzą na ścieżkę różnicowania, możliwość inicjowania form wzrostu zorganizowanego jedynie przez obniżenie gęstości sugeruje że proliferacje tk wytwarzanie i uwalnianie do pożywki molekuły blokujące różnicowanie kom, a tym samym stabilizujące proces ich samoodtwarzania., czego należałoby oczekiwać od kultury embrionalnej kom macierzystych -proliferracji oraz regeneracji zarodków z FEKZ ogórka która jest procedura w pelni represyficzna

Interakcje patogen-roślina: -infekcja roś przez patogena naruszenie właściwego przebiegu procesów metabolicznych i fizjologicznych, -długotrwałe zakłócenie w obrębie grupy komórek, tkanek, organów; choroba. Rodzaje oddziaływań: niezgodne (niekompatybilne): -odporność niepospadana, brak obj chorobowych; - zgodna (kompatybilna), słaba reakcja ze strony rośliny, roś podatne z obj chorobowymi; -niezgodna, interakcje z jendym z gat rośliny, sprawna i szybka inicjacja mech obronnych: -odp powszechna (mało specyficzna, efektywna wobec licznych patogenów), -odp specyficzna (skuteczna przeciw określonych patogenom uwarunkowana specyficznymi genami).

Mechanizm odporności- kompleksowy przebiega z udziałem interakcji molekularnych, rozpoczyna od oddziaływania powierzchniowego pomiędzy komorkami obydwu organizmów ściany komórkowej i plazmolemy; produkty interacji: -odziaływanie bezpośrednio na patogen, -poprzez transdukcję sygnału molekularnego prowadząca do ekspresji genów mechanizmu obrannego o róznym stopniu skuteczności.

Oddziaływanie patogenu na rośliny:

• enzymy hydrolityczne umożliwiające nawiązanie kontaktu z kom rośl, warunkujące pasożytniczy sposób odżywiania się i patogeniczność.

• toksyny wydzielane do zainfekowanych tkanek silne zaburzenia metaboliczne i zamier kom rośl mogą odpowiadać za powodowanie objawów chorobowych.

• elicytory wyznaczanie reakcji obronnych.

• supresory hamują interakcję roślina-pasozyt bądź reakcja mechanizmu obronnego.

Reakcja obronna:

• fala oksydacyjna,

• reakcja nadwrażliwości,

• fito aleksyny,

• białka PE,

• bariery strukturalne.

Rozpoznawanie interacji rośl-patogen:

1. Przełamanie przez patogena fizycznego, chem bodźca odbieranego przez roślinę poprzez receptory

2. Kontakt patogen-rosl, bliski, metaboliczny:

1. b. chemiczne penetracja ściany komórkowej uszkodzenia błon cytoplazmatycznych, nekroza komórek rośl otaczających patogena

2. b. fizyczne deformacja plazmodemy poprzez kiełkującą strzępkę, zmiana przepuszczalności plazmolemy

3. Rozpoznawanie odnosi się do pojedynczych komórek

4. Rekacja rosliny obejmuje większą liczbę komórek, całą tkankę lub fragm. organu (aby zahamować wzrost i rozwój rozprz patogena).

Rozpoznanie występuje w: odporności powszechnej, odp specyficznej.

Elicytor specyficzny - produkt genu wirulencji A→receptor→sygnał→gen odporności R→reakcja lokalna→sygnał dla odporności systemicznej. Elicytor powszechny→sygnał→geny mechanizmu.

Elicytory oligosacharydowe, grzybowe i roślinne: - uwalniane w wyniku aktyw patog, który wydziela enzymy pektolityczne po infekcji, - indukuja proces lignifikacji, aktywują enzymy rozkladające ściane grzybów i bakterii(glukonaze,chitynazę).

Elicytory glukozowe - stanowią fragmenty poliglukanów uwalnianych ze ścian kom strzępek grzybów.

Elicytory chitynowe - metabolity wielu patogenicznych grzybów o bakterii o ścianach kom zbudowanych z chityny i chitozonu, - w nich uwalnianiu uczestniczą enzymy hydrolityczne (chitynaza i chitozonaza).

Elicytory białkowe: -grzybowe, bakteryjne, wirusowe, - mogą ingerować z plazmolemą komórki rośl, - proste polipeptydy, glikopeptydy, których aktywność fizjologiczna determinowana jest częścią białkową, - część glukonowa rozpoznaje elicytora przez receptor rośl, - część peptydowa niezbędna do transdukcji sygnału.

Kroptopeina - indukowanie plam o charakt dla reakcji nadwrażliwości, wyznaczanie syntezy fito aleksyn(subst powstających w rośl w odp na rozwój patog), białek PR hamujących rozwój patogena rosl.

Nadwrażliwość - patogen zamiera wraz z tkanką (zaraza ziemniaka), nie jest w stanie się rozmnażać, dotyczy pojedynczych komórek.

Supresory reakcji obronnych: - związku wytwarzan przez patogeny, uczestniczą w wyspecjali hamowaniu reakcji obrannych, tłumieniu, - czynniki warunkujące patogeniczność i specyficzność reakcji między pat a rośl, - są to glukany, glikoproteiny, toksyny patogena, - mechanizm działania konkurencyjnie blokowanie receptora, na który odziałuje elicytor reakcji obronnych, - miejsce działania plazmolema, - najlepiej zbadane znoszenie, - hamuje aktywność ATP ozonowej pompy protonowej odpowiedzialnej za regulację transportu między kom skł miner.

Molekuły sygnałowe: - oddziaływanie elicytora z receptorem infekowaną kom rośl→wytworzenie bodźca metabolicznego zwanego sygnałem ze względu na możliwość przemieszania się w obrębie kom i międzkom, -

kwas salicylowy: - prosty fenylokwas, pocho kwasu benzoesowego o dużej aktywności fizjol, - powszechny w rośl naczyniowych w formie wolej i związanej (glikozydowo) po infekcji roślin przez wirusy, bakterie, grzyby stwierdzono: - poinfekcyjna akumulacja metabolity skorelowana z odp rośl poprzedza indukcję mech obronnych, - akumulacja może mieć charak lokalny lub systemowy, - gromadzenie występuje bardzo szybko po infekcji, poprzedza ekspresje genów odp i tworzenie plam nakrotycnzych, - transportowany przez floem i łatwo się przemieszcza, - ściśle związany z reakcjami nadwrażliwość i indukcji białek PR, - ważny sygnał indukcji systemicznej odp nabytej, SAR, dlatego jego gromadzenie następuje nie tylko w kom infekowanych ale w organach oddalonych od miejsca infekcji, - ester metylowy jako substancja lotna może indukować odporność oddalonych części roślin.

Kwas jasmonowy: - powstaje w wyniku przekształcania lipidów, - hormon indukujący opadanie i starzenie się organów oraz syntezę b-karotenu i etylenu, - uczestniczy w reacji rośl na niekorzystne warunki środ, - aktywator genów warunk syntezę inhibitorów proteaz, należ do białek PR uniemożliwiających prawidłowego odżywiania patogenów, - indukuje odp systemiczną typu JSR (efekt kolonizacji roślin przez rizobakterie PGPE lub pasożyty grzybów PGPF).

Systemina: - polipeptyd wyizolowany z liści pomidora, - jedyna subst białkowa posiada właściwości hormony i sygnału rośl, - łatwo transportowana floem, - gen aktywowany zranieniem, sygnał odp na szkodniki i patogeny, - współdziała z kwasem jasionowym, - aktywuje lipazę uwalniającą kwas linolenowy z fosfolipidów plazmolemy, który prekursorem kwasy jasionowego, - proteazy białka hamujące rozwój patogena.

Nadtlenek wodoru:

• jedna z aktywnych form tlenu we wczesnym stadium infekcji

• powstaje na powierzchni lub wewnątrz komórek

• łatwo przemieszcza się w komórkach i między nimi

• aktywuje transport Ca 2+ i kinazy białkowe indukujące ekspresję genów

• indukuje reakcje obronne rośliny

• substancja sygnałowa w reakcji nadwrażliwości

• akumulacja w następstwie zranienia lub uszkodzenia komórek (atak patogenów lub szkodników)

Tlenek azotu

• niewielka cząsteczka gazowa

• prawdopodobnie może indukować reakcje nadwrażliwości

• razem z aktywnymi formami tlenu może prowadzić do aktywacji niektórych genów mechanizmu obronnego

• uczestniczy w regulacji procesów rozwojowych rośliny

Enzymy hydrolityczne patogenu

Wirusy, pasożytnicze bakterie raz grzyby ze względu na sposób życia i odżywiania się są aktywnymi producentami enzymów hydrolitycznych specyficznych do składników budulcowych kom. i tkanek roślinnych

Wirusy i wiroidy - infekcja przez zranienia, uszkodzenia tkanek okrywających.

Enzymy degradujące warstwę woskową i kutikularną

• większość grzybów i bakterii wytwarza kutynazę hydrolizującą warstwę kutikularną na powierzchni większości roślinnych

• aktywacja kutynazy ściśle związana jest z wirulencją patogenu (specyficzna patogeniczność- zdolność do zakażania określonych typów)

Enzymy degradujące składniki ściany komórkowej

• enzymy pektolityczne - maceracja tkanek żywiciela - mokra zgnilizna

• polisacharydy ścian komórkowych niszczą celulozy i hemicelulozy aktywowane lub wytwarzane po enzymach pektolitycznych (o co kaman ???)

• enzymy dostarczają patogenom węglowodanów

Substancje wewnątrzkomórkowe

• skrobia, sacharoza, białka, tłuszczowce mogą być wykorzystywane tylko po uprzednim ich rozłożeniu przez enzymy patogenu lub przez stymulujące działanie na aktywność enzymów rośliny - gospodarza

• uwodnione kwasy tłuszczowe wykorzystywane przez patogena

Toksyny specyficzne

• działają na określony gatunek lub odmiany, podatne będącego producentem toksyn

• są w stanie samodzielnie wywołać chorobę pod nieobecność patogenu

Toksyny niespecyficzne

• toksyny (metabolity) wytwarzane przez ściśle określonego patogena ale działające niespecyficznie na różne gatunki roślin, u których wywołuje te same lub podobne objawy

kwas fuzoriowy - Fusarium sp, amyloworyna - Ervinia amylovora

Mikroorganizmy niepatogeniczne w ogrodnictwie

Agrobiotechnologia -

• Metoda hodowli roślin HN

• Diagnostyka molekularna - DM

• Produkcja substancji bioaktywnych - SB

• Klonowanie roślin - K

• Hodowla roślin GMO

• Mikroorganizmy niepatogeniczne w uprawie roślin MNV

Biogospodarka - Green economy

Pojecie wyrażające rozwój gospodarki od zdominowanego przez sztuczna interwencje w środowisko ( np. chemia) do uczynienia organizmów żywych dostarczycielami wszelkich dóbr potrzebnych człowiekowi i zachowaniu rozwoju zrównoważonego.

Biotechnologia, obok bioróżnorodności jest jej podstawowa częścią

Niektóre efekty biologiczne spowodowane liczba genomów:

- bakteriofagi podejmują kolektywne decyzje, czy zabijać komórki gospodarza czy przejść w stan uśpienia

- biofilm i jego przemiany

- halobionty i diplobionty

- poliplodalnosc i endoploidalnosc

- liczba genów organizmów człowieka

2x10¹⁵ + [1000 x 10¹⁵ endobionty]

Mikroorganizmy namnażają się przez klonowanie.

Biofilm stosowany jest do namnażania się określonej bakterii w bardzo dużym stopniu. Populacja wówczas wykazuje nowe właściwości jakościowe, których nie można było doszukać się w pojedynczych komorkach i zapisach genów. Biofilm może przysparzac kłopotów w przypadku mikroorganizmow patogenicznych.

2001r. - genom człowieka został zsekwencjonowany - 3,5 mld $ 15 lat

2009r. - poukładanie sekwencji genomu człowieka

Mikroorganizmy daje się hodować w warunkach sztucznych (kilka %). 90% zachowuje się odmiennie niż w warunkach naturalnych

W agregatach glebowych będących podstawowymi składnikami gleby kluczowe znaczenie odgrywają mikroorganizmy.

Powstał zatem problem ocenienia zbiorów mikroorganizmów, które sa związane z danym siedliskiem.

Mikroorganizmy rizosfery (tworzą pewna stała wartość, która nazywamy METAGENOMEM) mogą nadawać pewne cechy środowisku korzeniowemu.

Projekt transeuropejski - Metacontrol

Badania meta genomu gleb o działaniu ograniczającym występowanie chorób w uprawach. Gleba jest największym zbiorem różnorodności mikroorganizmów na jednostkę masy i objętości. Mikroorganizmy sa słabo zbadane.

HUMAN MICROBIOME PROJECT

Projekt zakładający zsekwencjonowanie genomów 1000 gatunków mikroorganizmów zasiedlających wnętrze ludzkiego organizmu i żyjących na powłokach zewnętrznych ciała w celu lepszego poznania interakcji tych mikroorganizmów z organizmem człowieka pod katem wpływu na zdrowie.

Dawcami tych mikroorganizmów było 50 zdrowych osobników.

Cel: poznanie zależności pomiędzy różnicami fenotypowymi, a zmiennością genotypowa

Badanie na Arabidopsis thaliana

Wszystkie ekosystemy funkcjonujące w przyrodzie sa zdominowane przez jednokomórkowe organizmy prokariotyczne, głownie eubakterie.

- różnorodność fizjologiczna, plastyczność, zdolność szybkiego wzrostu, adaptacja do zmiejszania się warunkow środowiskowych

Metagenomika jako nowy dzial mikrobiologii, pozwala na testowanie….

50-90% strat ekonomicznych spowodowanych korozja (biokorozja)

Microbiol Biotechnology in Horticulture

2 działy: Mikroorganizmy wpływające na przechowalnictwo , mikroorganizmy sa osobnikami chronionymi przez patogeny

Biotechnologia Sobiczewskiego 2009

DROBNOUSTROJE ZASIEDLAJACE ROSLINY

• Liczebność bakterii zasiedlających rośliny może osiągnąć wartość 1 mld na 1 g tkanki korzeni

• W fylosferze roślin bakterii może być ok. 200 mln/1g tkanki liścia, chociaż liczba ta może znacznie się wahać

• Bakterie komensalne - na liściach, głownie gram (-).

• Jakość i wielkość populacji zależy od gatunku rośliny, organu, wieku, formy fenologicznej, warunków otoczenia, itd.

• Na liściach pszenicy było np. 37 rodzajów taksonomicznych i 88 gatunków bakterii

• Liczebność mikroorganizmów eukariotycznych (grzyby, bakterie, drożdże, glony, pierwotniaki, nicienie) jest zwykle o kilka rzędów wielkości mniejsza niż bakterii, np. dające się hodować promieniowce mogą osiągać liczebność 10 mln, grzyby - 100 tys - 1mln, glony - 1000, pierwotniaki 100-1000 na 1g tkanki korzeni.

• Antybiotyki (fenozyny, PCA, PCN, DAPG) wytworzone przez bakterie odgrywają główną role miedzy wszystkimi elementami całego kompleksu interakcji.

• Blastospory drożdży Tilletiopsis pollescens działa na mączniaka, znaczna redukcja izotomow rozwoju P.xanthi

• Traktowanie nasion ogórka Glioclodium, a po 10 dniach Pythium daje ochronę i lepszy wzrost

Wykorzystanie grzybów tworzących mikoryzę arbuskuralna

- grzyby uczestniczą w symbiozie z korzeniami roślin, występują powszechnie w glebie

- przeszło 130 gatunków z rzędu Glamoles, Zygomycetes

- koewulowaly z roślinami

Korzyści:

- poprawa odżywiania (głownie P)

- odpowiedz na choroby doglebowe

- omijanie stresu solnego i wodnego

- zwiększony plon

Antybiotyki mikoryzowe stały się niezbędnymi składnikami zrównoważonych systemów produkcji roślin uprawnych poprzez : zmniejszenie zużycia energii, stosowanie bionawozow i bioprotektantow (substancje chroniące przed innymi czynnikami biotycznymi), zmniejszenie nawożenia chemicznego i zużycia pestycydów

Inokulacja - ogólne warunki

- szczep natywny lub uzupełnianie szczepem dodatkowym

- zmienność zdolności do zasiedlania przez grzyba zależne od szczepu gospodarza i czynników środowiskowych

- konieczność wyselekcjonowania/ zidentyfikowania szczepu najskuteczniejszego

- obecność naturalnych endofitow w glebie nie tłumi efektu mikoryzowego

- niemożność uprawy tych grzybów pozyskanych w laboratoriach ogranicza ich zastosowanie do roślin ogrodniczych i leśnych w pojemnikach.

EFEKTY BEZPOSREDNIE

- lepsze ukorzenianie Citrus i Mango w szkolce

- wyższy plon chilli, pomidorow, papryki,

- wieksza liczba kwiatow i dluzsza zdolność dekoracyjna - chryzantema i aster chinski

- unikanie efektu szoku sadzeniowego

Produkcja inokulum

• Tylko na roslinach gospodarza w doniczkach/rozsadnikach

• Inokulum spor (200 spor - nasiona soi na 1 ha, do 2 kg spor)

• Infekcje korzeni

• Inokulum z gleby Nutrient Film Technique - NFT

Prosta metoda produkcji inokulum AM w gospodarstwie

• Przygotowanie pola - oczyścić pole z roślin, głęboka orka, pozostawić na miesiąc

• Sterylizacja gleby - rozłożyć folie na glebie; przeprowadzić fumigacje - opryskać fumigantem (bromek metylu) glebę i nakryć folia na 4 dni; wysoka temperatura

• Inokulacja grzybem - zrób w glebie dołki, włóż kulturę startowa grzyba , wysiej nasiona trawy, sorgo, soi, itp.

Dobra kolonizacja przy 150-200 jednostkach infekcyjnych

Cebula - gatunki miejscowe

Chrysanthemum - Gigospora Mosesa

Siewki jabłoni - G. introdices

Mikroorgaizmy antagonistyczne:

Jablon Botrytis cinerea antagonista Kleochora apiculata

Peicilum expansum Pseudomonas syrigae

Mucor Pseudomonas

Kapusta

Botrytis cinerea Pseudomoas

Mikrobiologiczna kontrola chorób pozbiorczych:

Aspire, Bio-cure, Bio-save (Pseudomoas syrigae), Yield-plus (cryptococcus albidis)

Jest to skuteczna strategia zwalczania głównych chorób pozbiorczych owoców i warzyw.

W biokontroli chorob pozbiorczych wykorzystuje się najczęściej nie jeden lecz kilka procesow:

- antybioza

- pasozytictwo

- współzawodnictwo o pokarm i przestrzen zyciowa

Bakteria Chwast

Pseudomonas, Xantomonas Stoklosa japonska

Fulerobacter Epilops cylindryczny

Erwinia Chaber rozłogowy

Bakteryjna endorfina Enterobacter może zwiększyć wzrost plonowania w uprawie na glebach slabszych o 40%

Zdolnosc ta jest wynikiem wytwarzania 2 substancji do produkcji IAA - acetoniny, 2,3-butanodiolu przez operon bud ABC stymulowanej przez sacharoze

Większość bakterii zasiedlających ryzosferę i fylosfere jest zaliczana do organizmow komensalnych, nie mających wykrywalnego wpływu na wzrost roślin czy ich fizjologie.

Sapotrofy-Saprobionty
Endobionty

Wśród bakterii mutualistycznych….

Oprocz bakterii obojętnych i/lub korzystnie działających na rosliny …

Genetyczny charakter infekcji roślin przez Rhizobioum/Agrobacterium tumefaciens

W wyniku infekcji nastepuje przekazanie T-DNA (fragment plazmidu Ti) do chromosomu komórki rosliny, która w wyniku transformacji ulega hiperplazji i hipertrofii

Rhizobium - Agrobacterium
bakteria patogeniczna
bakteria symbiotyczna
narzedzie inżynierii genetycznej

Rodzaj Agrobacterium 1942 - plazmidy Ti i Ri po 200tys par zasad

Rodzaj Rhizobium 19889 - plazmidy Sym

Transformacja roślin:
Trzy regiony DNA:
plazmid Ti - odcinek T-Dna
-region wirulencji z genami vir

T-DNA - onkogeniczne geny kodujące enzymy do syntezy auksyn i cytokinin, odpowiedzialne za tworzenie guzow

- geny kodujące syntezę opin, wytwarzane przez komórki roślinne i zużywane przez bakterie ( agropina, nopalina, oktapina i innych)

Bakterie szkodliwe dla roślin
Z punktu widzenia produkcji roślin duże zainteresowanie budza tzw glebowe bakterie szkodliwe (DRB) charakterysuzjace się zdolnoscia selektywnego ograniczania chwastów bez uszkadzania roślin uprawnych. Nie sa one patogenami, a ich działanie polega na kolonizowaniu korzeni i /lub ryzosfery wskutek czego nastepuje ograniczanie wzrostu roślin.

DRB wystepuja powszechnie w przyrodzie i sa reprezentowane przez rodzaje Agrobacterium, abcillus, pseudomonas, erwinia

Dotychczas udowodniono ze ograniczają one około 20 gatunkow chwastów i około 30 gatunkow roślin uprawnych

Najczesciej saprotrofy ale mogą także zyc w tkankach korzeni i/lub korzeniach, odzywiajac się wydzielanymi przez nie substancjami

Wydzielaja związki chemiczne o odzialywaniu allelopatycznym. Dzialanie jest związane z zakłócaniem roznych fizjologicznych procesow roślin.

Bakterie ograniczające choroby odglebowe

Utrzymywanie równowagi (homeostazy) i stanu zdrowotnego. W dobie intesywnej produkcji rolniczej srodowisko to jest często naruszane, co prowadzi do tzw zmeczenia gleby i redukcji bioroznorodnosci. Jedna z przyczyn jest uprawa tych samych roślin po sobie. (monokultury)

Stymulacja odporności roślin
-Reakcja nadwrazliwosci
-Wytwarzanie fitoaleksyn
-Generowanie reaktywnych form tlenu
-Wzmaganie produkcji etylenu

Odpornosc indukowana ISR i SAR

Stymulacja wzrostu i plonowania roślin
W srodowisku glebowym wystepuja wolno zyjace bakterie, które kolonizując ryzosferę korzystnie wplywaja na wzrost i rozwój roślin. Nazywano je bakteriami wspomagającymi wzrost roślin (PGPR)

Wskazniki polepszonego wzrostu roślin:
-zwiekszone kiełkowanie nasion,
-lepszy rozwój systemu korzeniowego
-podwyzszony wigor roślin
-zwiekszona biomasa i plon

Bakterie wspomagające wzrost roślin (PGPR)
Bacillus, Zaotobacter, Pseudomonas
-Oddzialywanie bezpośrednie na rosliny - fitohormony (IAA, cytokininy, gibereliny), polepszanie odżywiania (azot zelazo fosfor)
-Oddzialywanie pośrednie - ograniczanie szkodliwych mikroorganizmów, w tym patogenow.

Fitohormony:
-Auksyna (kwas 3-indolilooctowy) jest powszechnie produkowana przez bakterie PGPR
-Cytokoniny sa syntetyzowane m.in. ….

Rola bakterii w odżywianiu roślin
Bakterie symbiotyczne wiazoce azot i mechanizmy ich działania
rosliny motylkowate 0 bobowate
60 gatunkow rizobiow zgrupowanych w 13 rodzajach

Szczepionki bakteryjne stosowane w uprawach roślin motylkowatych
Praktyka inokulowania nasion roślin motylkowatych kulturami rizobiow ma ponad stuletnia historie. O jakisci szczepionek i efektywności ich działania decyduje wiele czynnikow.

Bakterie jako bionawozy: odżywianie fosforem żelazem i siarka:
Bionawoz-bakterie, które przyczyniają się do zwiększenia dostepnosci skladnikow pokarmowych dla roślin. Mikroorganizmy te, wraz z pozytywnym oddziaływaniem na stan odżywienia rosliny, mogą jednocześnie wplywac korzystnie na inne jej właściwości.
Bionawoz zawiera wiec zywe mikroorganizmy, które zastosowane na nasiona, powierzchnie roślin lub do gleby kolonizują ryzosferę i/lub wewnętrzne tkanki roślin. Uzycie przedrostka bio wskazuje ze nawoz taki zawiera organizmy zywe i poprawia status pokarmowy roślin.
Za bionawozowe mogą być używane także tzw bakterie pomocnicze które wspomagają symbiotyczne relacje innych bakterii i grzybow mikoryzowych z roślinami
W ustanowieniu symbiozy rizobiow z roślinami motylkowatymi role pomocnicza odgrywają Azospirillum brasilense, A. lipoferum, Pseudomonas putida, P. fluorescens
Najbardziej mechanizm działania tych bakterii polega na wytwarzaniu hormonow (zwykle IAA) i indukowaniu przez nie rozwoju korzeni. Dzięki stymulacji wzrostu korzeni dostarczają więcej miejsc do infekcji przez rizobia, a w konsekwencji liczniejszych brodawek.

Bakteryjne uwalnianie fosforu z polaczen nieorganicznych i roganicznych
Bakterie rodzajow Bacillus, Enterobacter, Erwinia i Pseudomonas rozpuszcaqja związki fosforu wydzielając kwasy organiczne, protony, fosfatazy….

Od 1988 roku dostępny jest na chińskim rynku preparat JUWEI C.B.I zwiekszajacy dostepnosc fosforu i potasu. W warunkach Polski traktowanie nasion kukurydzy tym preparatem powodowalo zwiększenie plonu o około 15%

Przemiany zwiazkow zelaza pod wpływem bakterii
Niektóre mikroorganizmy glebowe wytwarzają zwane sideroforami - związki niskocząsteczkowe, które wiaza Fe3+ i transportują do komórki bakterii, gdzie ulega on redukcji. CHellatory te mogą być również zrodlem zelaza dla roślin. Bakterie PGPR mogą produkować rozne typy sideroforow, przy czym Pseudomonas spp. Sa zaliczane do jednych z największych producentow zwiazkow w glebie. Wytwarzaja m. in. Pseudobaktyne, pyocheine, piowerdyne, chinolobaktyne i kwas salicylowy.

Em - Efektywne Mikroorganizmy

Niektóre bakterie biora udział w bioremediacji zanieczyszczen glebowych, dekompozycji materii organicznej i poprawie struktury gleby

Bakterie endogenne:
Obecnosc endobiontow bakteryjnyfch w roślinach może powodować indukcje fizjologicznych zmiana wplywajacych na wzrost i rozwój roślin.
Endobionty pochodzą glownie ze środowiska glebowego
Bakterie endogenne mogą być przenoszone przez nasiona i material rozmnażany wegetatywnie. Ich zrodlem może być również fylosfera (wnikanie przez aparaty szparkowe, komórki gruczołowe, wloski, rozne zranienia)
Kluczowa rola: wzajemna komunikacja roslina-bakteria

Bakterie w kulturach in vitro
Epibiotyczne
Endogenne
Nakterie komensalne
Bakterie mutualistyczne, w tym pożyteczne
Bakterie szkodliwe: patogeny, niepatogeniczne bakterie szkodliwe
Bakterie witropatyczne (saprobionty widoczne w starzejących się kulturach, mogą obnizac….

Bacillus pumilis przyspieszal ukorzenianie in vitro mikrosadzonek wuinorosli i w konsekwencji sprzyjal wzrostowi pedow
Lepsze ukorzenianie m. in. Sekwoi, sosny i słonecznika wystapilo po inokulacji….

Pseudomonas spp. Redukowalu nadmierne uwodnienie i stymulowaly wzrost pedow w kulturach maliny
Pseudomonas spp. Zwiekszaly liczbe korzeni, sucha mase korzeni

Aktualne podejście:
Zarówno obecność bakterii szkodliwych jak i pożytecznych, jest w kulturach roślinnych niepozadana

MIKROORGANIZMY NIEPATOGENICZNE W OGRODNICTWIE

Stefan Malepszy

1. Wprowadzenie

2. MEtagenom - geneza, znaczenie

3. Biokontrola - organizm przeciw organizmom

4. MNU w ogrodnictwie - owoce, warzywa

5. Niektóre szczegoly technologii

6. Podsumowanie

Dzialy agrobiotechnologii:
= Klonowanie roślin K
= Diagnostyka molekularna DM
= Metodyka hodowli roślin HN
=

Biogospodarka (green economy)
- Pojecie wyrazajace reorientacje rozwoju gospodarczego, od zdominowanego przez sztuczna interwencje w srodowsiko ( np. chemia) do uczynienia organizmow zywych dostarczycielami wszelakich dobr potrzebnych człowiekowi z zachowaniem rozwoju zrównoważonego
- Bioroznorodnosc i Biotechnologia sa jej fundamentem

Metagenom
Niektóre efekty biologiczne spowodowane liczba genomow
2001 rok - genom człowieka zsekwencjonowany.
draft sekwencji - efekt 15 lat pracy w dwudziestu centrach sekwencjonowania z szeciu krajów

Sekwencja genomu ogorka - R. Woycicki i Z. Przybecki
o 1 miesiac wcześniej od zgłoszenia przez konsorcjum Chinskie,
-Uwolniona jednak do publikacji dnia 28 lipca 2011r w PLoS
Konsorcjum Polskie Sekwencjonowania Genomu Ogorka
Genom ogorka 21 wrzesnia 2009r w bazie NCBI, ACYN 01000000000?

W agregatach glebowych bedacych podstawowywmi składnikami gleby kluczowe znaczenie odgrywają mikroorganizmy

Projekt transeuropejski METACONTROL
badania metagenomu gleb o działaniu ograniczającym występowanie chorob w uprawach 2008
gleba jest największym zbiorem roznorodnosci mikroorganizmów na jednostke masy i objetosci
Mikroorganizmy sa slabo zbadanym, najbogatszym zrodlem informacji

Human Microbiome Project
Projekt badawczy zakladajacy zsekwencjonowanie genomow 1000 gatunkow mikrooganizmow zasiedlających wnętrze ludzkiego organizmu i zyjacych na powłokach zewnętrznych w celu lepszego poznania interakcji tych mikroorganizmów z organizmem człowieka pod katem wpływu na zdrowie
dawcami tych mikroorganizmów było 50 zdrowych osob

Wszystkie ekosystemy funkcjonujące w przyrodzie sa zdominowane przez jednokomórkowe organizmy prokariotyczne, glownie eubakterie

Roznorodnosc fizjologiczna, plastyczność, zdolność szybkiego wzrostu, adaptacja do zmieniających się warunków środowiskowych

Bakterie endofityczne
Mikroorganizmy zasiedlające rosline ale jej nie kolonizujące, sa zarazem objawem typowego stanu roślin. Wiele z nich stymuluje wzrost, wspiera zdrowotności i rozwój
Każdy ogan rosliny może być skolonizowany przez nieco inny zestaw gatunkowy endofitow, w większości Azospirillum, Bacillus, Burkholderia, Enterobacter, Pseudomonas
Roznorodnosc endofitow zależy od gatunku rosliny, odmiany i prawdopodobnie warunków uprawy

Metagenomika, jako wylaniajacy się kierunek nowoczesnej mikrobiologii, pozwoli zrewolucjonizować rozumienie i………

Mikroorganizmy mogą być przyczyna niszczenia czegostam.

Biokontrola - organizmy przeciw organizmom

Pink Pigmented Facultative Methylotroph (PPFM)
Methylobacterium mesophilicum - prezkazuje sie z nasionami, podobienstwo do dziedziczenia cytoplazmatycznego
Wprowadzenie do nasion, na rosliny owoduje wyższy plon i plodnosc
zwiekszona 10x produkcja rybozydu zeatyny
U.S. Pat. No. 5,512,069 - wykorzystanie do sterowania CMS w produkcji nasion mieszańcowych

Nowy bakteriofag ATCC #PTA-5075 - liza Methylobacterium i Human Blood Bacterium (HBB)
Stosowany do eliminacji MEthylobacterium w roślinach powoduje obniżenie plodnosci męskiej, aplikacja bakterii przywraca plodnosc.

Drobnoustroje zasiedlające rosliny
-Liczebnosc bakterii zasiedlających rosliny może osiagnac wartość 1 mld na gram tkanki korzeni
W fylosferze roślin bakterii może być około 200 mln na gram liscia, chociaż liczba ta może się znacznie wahac
Bakterie komensalne: na lisciach glownie gramujemne. Jakosc i wielkość populacji zależy od:
-gatunku rosliny
-organu
-wieku
-fazy fenologicznej
-warunkow otoczenia itd.
Np. liscie pszenicy - 37 rodzajow taksonomicznych i 88 gatunkow bakterii.
Liczebnosc mikroorganizmów ekuariot (grzyby, drozdze, glony, pierwotniaki i nicienie) jest zwykle o kilka rzedow wielkości mniejsza niż bakterii, np. dające się hodowac promieniowce mogą osiagac liczebność 10 mln, grzyby 100 tys - 1 mln, glony 1000, a pierwotniaki 100 - 1000 na gram tkanki korzenia

Rozne stadia rozwoju patogena i powstajaca choroba rosliny mogą być zmiejszone przez zastosowanie preparatow kontrolujących aktywność biologiczna zawierających grzyby i drozdze. Srodki te mogą oddzialywac na jedno lub wiele stadiow rozwojowych patogena

Przeglad interakcji miedzy Pseudomonas spp. ( czybbik biologicznej ochrony), a roślinami, patogenami, drapieżcami i czynnikami środowiska glebowego. Antybiotycki *fenazyny - PCA, PCN, floroglucinol - DAPG, pioluteoryna - PLT) wytwarzane przez bakterie odgrywają glowna role miedzy wszystkimi elementami całego kompleksu sieci interakcji
Grzyby i drozdze - biokontrola patogenow ogorka

Wykorzystanie grzybow tworzacyh mikoryzę arbuskularna w ogrodnictwie

Niektóre informacje o grzybach tworzących Mikoryze Arbuscularna (AM)
grzyby uczestniczące w symbuozie z korzeniami roślin

Korzysci ogolne z AM sa dla roślin zróżnicowane
-poprawia stopien odżywienia glownie P
-odporność na choroby odglebowe
-omijanie stresu solnego i wodnego
-zwiększony plon
AM staly się niezbędnym składnikiem zrównoważonych systemow produkcji roślin uprawnych dzięki - zmniejszonemu zużyciu energii, działaniu jako bionawozy i bioprotektanty, zminejiszeniu nawożenia chemicznego i zużycia pestycydow

Ogolne warunki inokulacji
szczep natywny lub uzupełnienie szczepem dodatkowym
Zmiennosc zdolności do zasiedlania przez grzyba zaleznie od szczepu, gospodarza i czynnikow środowiska
konieczność wyselekcjonowania, zidentyfikowania szczepu najskuteczniejszego
obecność naturalnych endofitow w glebie nie tlumi efektu ?????

Efekty bezpośrednie:
Lepsze ukorzenienie cytru i mango w szkolce
Wyzszy plon chili, poimidorow

Produkcja inokulum
tylko na roślinach gospodarza w doniczkach i szkolkach ( rozsadnikach)
inokulum spor (200 spor/nasiono soi, na 1 ha do 2 kg spor)
infekcja korzeni
inokulum z gleby Nutrient Film Technique (NFT)

Prosta metoda produkcji inokulum AM w gospodarstwie
1- Przygotowanie pola
2-Sterylizacja gleby - Sterylizacja, Fumigacja, wysoka temperatura
3-Inokulacja grzybem
4- Zbior inokulum

Dobra kolonizacja przy 150-200 jednostek infekcyjnych na 1 g substratu (piasek:gleba, 1:1)

Niektóre przykłady zastosowania grzybow arbuskularnych tworzących mikoryzę u roślin ogrodniczych ważnych w Polsce:

Asparagus - G. versiforme
Capsicum - G. clarum
Por - G. intraradices
Truskawka - G. mosseae

Mikroorganizmy antagonistyczne w kontroli chorob pozbiorczych owocow u gatunkow roslin uprawianych w Polsce.

Mikrobiologiczna kontrola chorob pozbiorczych owocow i warzyw
kontrola biologiczna stala się skuteczna strategia zwalczania glownych chorob pozbiorczych owocow i warzyw.
Niektóre produkty handlowe do biokontroli zarejestrowane w ostatnich latach:
Aspire
Bio-coat
Bio-cure
Bio-save (Pseudomonas syringae)
Yield-plus (Cryptococcus albidus)

W biokontroli chorob pozbiorczych wykorzystuje się najczęściej nie jeden, lecz kilka procesow
Antybioza,
pasożytnictwo,
odporność indukowana,
wspolzawodnictwo o pokarm i przestrzen zyciowa

(Obrazek) Interakcja miedzy Pseudomonas spp. A Botrytis cinerea: A/ Kontrola, B/ Liza i fragmentacja strzępek rostkowych grzeba przez bakterie.

(obrazek) Efektywna ochrona jabłek przed szara plesnia i mokra zgnilizna za pomocą bakterii B90

Przyklady bakterii wyselekcjonowanych do zwalczania określonych gatunkow chwastów.

Bakteria endofityczna Enterobacter sp. 638 może zwiekszac wzrost topoli w uprawie na glebach słabych o 40%
Zdolnosc ta jest wynikiem wytwarzania dwóch substratow do produkcji IAA - acetoiny i 2,3 - butanodiolu przez operon bud ABC stymulowanej przez sacharozę

Podsumowanie:
Mikrobiom to wartości dodane wynikające z znajomości oddziaływania genomow mikroorganizmów w danym mikro i makro srodowisku
Istnieje szerokie spektrum zaleznosci mikroorganizmów - roslina do wykorzystania w praktyce - szczególnie ogrodniczej
Zrownowazony rozwój i wlaczenie społeczne - efekty NMU

Mikoryza arbuskularna na zaliczeniu

02.12.13

OGRANICZENIE STOSOWANIA SRODKOW OCHRONY ROSLIN NA RZECZ METOD MECHANICZNYCH

k. XIX w Europa, ostre przepisy kwarantannowe przeciwko stonce.
Lata 30-te XX w. - Introdukcja drapieżnego pluskwiaka Podisus maculivantris przeciw stonce, 1959 - pierwsza introdukcja w Polsce - Perillus bioculatus, zbrojec dwuplamy
XX w. - intenstywny rozwój metod chemicznych,
1948 - nagroda Nobla w dziedzinie Fizjologii i Medycyny ,,za syntezę kontaktowej trucizny DDT - i jego wysoka efektywność w zwalczaniu wielu stawonogów”
1962 - ksiazka Silent Spring Rachel Carson, 1967 - Environmental Defense Fund
Lata 50-60-te XX w. - ograniczanie zużycia pestycydow, opracowanie progow ekonomicznej szkodliwości
Lata 80-te XX w. - pierwsze rosliny transgeniczne
XX / XXI w. - intensywny rozwój metod biologicznych w szklarniach i polu. Insektycydy o wysokiej selektywności ( oksadiazyny, chloantraniliprole, biopreparaty, acylomocznikowe, juwenoidy, ekdysanoidy)

Krajowy plan działania na rzecz ograniczenia ryzyka związanego ze stosowaniem srodkow ochrony roślin na lata 2013 -2017.

Glowny cel Krajowego Planu Dzialania
-Ograniczenie ryzyka związanego ze stosowaniem srodkow ochrony roślin
-Dla monitorowania stopnia osiagniecia tego celu zostaną wykorzystane nastepujace mierniki:
- Dla osiagniecia glownego celu krajowego plany działania będą ….

Dzialania ograniczające ryzyko związane ze stosowaniem srodkow ochrony roślin
1-Upowszechnianie zasad integrowanej ochrony roślin
2-Modyfikacja systemu szkolen dla profesjonalnych uzytkownikow srodkow ochrony roślin, osob dokonujących sprzedaży tych srodkow oraz doradcow
3-Modyfikacja systemu badan stanu technicznego sprzętu do stosowania srodkow ochrony roślin
4-Podnoszenie swiadomosci społeczeństwa odnoscnie srodkow ochrony roślin
5-Zapewnienie ochrony uprawom małoobszarowym
6-Zapewnienie efektywnego nadzoru nad obrotem i stosowaniem srodkow ochrony roślin
7-Utworzenie systemu dobioru i unieszkodliwiania przeterminowanych srodkow ochrony roślin
8-Analiza ryzyka związanego ze stosowaniem srodkow ochrony roślin

1. Integrowana ochrona roślin - wykorzystanie wszystkich dostępnych metod ochrony roślin, w szczególności nie chemicznych, w sposób minimalizujący zagrozenie dla zdrowia ludzi, zwierzat i środowiska.
   wykorzystuje w pewlni wiedze o organizmach szkodliwych dla roślin w celu określenia….

SPOSÓB REALIZAJCI
Wdrozenie zintegrowanej ochrony roślin będzie realizowane poprzez dostarczenie użytkownikom srodkow ochrony roślin odpowiednich narzedzi oraz upowszechnianie wiedzy. W szczególności będą to nastepujace zadania:
-Upowszechnianie wiedzy z zakresu integrowanej ochrony roślin
-opracowanie i udostepnienie metodyk integrowanej ochrony poszczególnych upraw
-modyfikacja systemu sygnalizacji agrofagow
-udostepnienie systemu wspomagania decyzji w ochronie roślin
-utworzenie i utrzymanie platformy internetowej poswieconej integrowanej ochronie roślin
-upowszechnianie systemu integrowanej produkcji roślin
-rozwoj profesjonalnego doradztwa w ochronie roślin

2. Bezpieczne stosowanie srodkow ochrony roślin wymaga od stosującego odpowiedniej wiedzy
   Osoba stosujaca srodki ochrony roślin powinna umiec prawidłowo ocenic potrzebe wykonania zabiegu, dobrac srodki ochrony roślin tak, by stwarzaly one jak najmniejsze zagrozenie dla środowiska naturalnego, prawidłowo wykonać zabieg, zadbac o stan techniczny sprzętu, którym stosuje srodki ochrony roślin, a także umiec prawidłowo zareagować w przypadku zdarzeń stwarzających zagrozenie dla zdrowia czloieka, zwierzat lub dla środowiska.

SPOSÓB REALIZACJI:

Modyfikacja stystemu szkolen w związku z realizacja obowiązku objecia szkoleniami wszystkich profesjonalnych uzytkownikow srodkow ochrony roślin, osob dokonujących sprzedaży tych srodkow oraz doradcow będzie wymagala:
-Opracowania jednolitych materiałów szkoleniowych, odpowiadających aktualnym zagrożeniom związanym ze stosowaniem srodkow ochrony roślin oraz przygotowania jednostek prowadzących….

SPOSÓB OCENY JEGO EFEKTOW:
-Efektywnosc dzialan oceniana na podstawie odsetka osob objętych obowiązkiem odbycia szkolenia do liczby osob, które obowiązek ten zrealizowaly ( pożądane osiagniecie wyniku na poziomie bliskim 100%)
-W celu oceny efektywności szkolen w ograniczaniu zachowan wśród uzytkownikow srodkow ochrony roślin skutkujących powstawaniem zagrozen w ramach badan statystycznych obserwowane będą takie zachowania jak…..

3. Kluczowym elementem warunkującym prawidlowosc wykonania zabiegu srodkami ochrony roślin oraz bezpieczeństwo takiego zabiegu jest stan techniczny sprzętu do stosowania srodkow ochrony roślin
   Dbalosc o srodowisko naturalne oraz zdrowie producentow i konsumentow plodow rolnych wymaga objecia nadzorem urzędowym sprzętu wykorzystywanego do stosowania srodkow uchrony roślin.

4. Dyrektywa podkresla konieczność podnoszenia wiedzy ogolu społeczeństwa odnoscnie srodkow ochrony roślin, ich roli w nowoczesnym rolnictwie oraz zagrozen, jakie mogą wiazac się z ich stosowaniem

Dystrybucja ulotek, prasa

5. Problemy w ochronie upraw małoobszarowych wynikające z braku srodkow ochrony roślin dopuszczonych do zwalczania agrofagow, których ograniczanie występowania nie jest możliwe metodami nie chemicznymi, wplywaja na ekonomikę produkcji a niekiedy prowadzi do zaniechania uprawy takich gatunkow roślin uprawnych.
   Nieautoryzowane stosowanie srodkow ochrony roślin w uprawach małoobszarowych stwarza poważne zagrozenie dla zdrowia ludzi, zwierzat i środowiska.
   SPOSÓB REALIZACJI:
   Koordynacja i inspekcja

6. W celu zapewnienia odpowiedniej efektywności dzialan Panstwoej inspekcji ochrony roślin i Nasiennictwa w zakresie kontroli stosowania i obrotu srodkami ochrony roślin opracowane zostaną podstawy statystyczne dla takich kontroli
   Opracowane podstawy stastystyczne pozwola na ustalenie optymalnej linczy kontroli przeprowadzanych przez PIORiN orazzidentyfikowanie obszarow szczególnego ryzyka, na których powinny ozstac skoncentrowane …
   SPOSÓB REALIZACJ:

7. Wyniki dzialan kontronych prowadzonych przez PIORiN w punktach obrotu srodkami ochrony roślin jak i w gospodarstwach rolnych wskazują na problem zagospodarowania….

8. Przyjmowanie rozwiazan prawnych dotyczących obrotu i stosowania srodkow ochrony roślin, wymaga wiedzy o zagrożeniach pojawiających się na danym obszarze, dlatego tez:
   konieczna jest regularna okresowa analiza danych z badan statystycznych oraz monitoringow dotyczących srodkow ochrony roślin, przeprowadzana w jednostce koordynującej sprawy związane z obrotem i stosowaniem srodkow
   Na potrzeby realizacji krajowego planu dzialania wykorzystywane będą dane pochodzące z realizowanych w oparciu o dotychczasowe przepisy badan statystycznych oraz systemow monitoringu, a także utworzone zostaną dodatkowe systemy gromadzenia danych
   Dane dotyczące ….

Wplyw roślin GMO na organizmy nie docelowe

Obecnie uprawiane rosliny transgeniczne charakteryzują się:
Tolerancja na herbicydy ( soja, bawelna, rzepak, burak cukrowy i lucerna)
Odpornoscia na szkodniki ( kukurydza, bawelna)
Lepsza zawartoscia.

Od 1999 roku areal stale rosnie
w 2010 roku uprawiano ja w 6 krajach UE przeciwko omacnicy prosowiance (Ostrinia nubilallis) oraz przeciw Sesamia nonagriodes.

Korzysci, jakie mamy ze stosowania roślin GMO dobrze wpisują się w strategie Integrowanej Ochrony Roslin.
Możliwe jest jednak niezamierzone oddziaływanie roślin GMO na srodowisko.

Zgodnie z zaleceniami w dyrektywie Uninej ocena zagrozenia ze strony GMO powinna uwzgledniac wszystkie potencjalne oddziaływania bezpośrednie i/lub opóźnione w wyniku bezpośrednich i pośrednich powiazan GMO z organizmami niecelowymi.

Etapy badania ryzyka:
I standardowe testy laboratoryjne
II wykorzystanie roślin lub ich części

W latach 1995-2006 przeprowadzono 34 doswiadczenia nad szkodliwym oddziaływaniem bialek Cry 1Ab i Cry3 dla nie docelowych gatunkow stawonogów roślinożernych, 32 dla gatunkow drapiezcow i 6 dla parazytoidow w warunkach laboratoryjnych. Stwierdzono niezamierzone, ale przewidywalne negatywne działanie Cry 1Ab na rozwój: gąsienic monarcha, błyszczki jarzynówka, bielinka kapustnika i przenika, tantnisia krzyżowiaczka, barciaka większego.

09.12.13 r.

Ogólne zasady integrowanej produkcji roślin.

Chodzi o zapobieganie organizmow szkodliwych, minimalizowanie ich szkodliwego wpływu na rosliny uprawne. --Plodozmian, zwalczanie chwastów przed siewem, poprawny wysiew, stosowanie odmian odpornych i tolerancyjnych, używanie materialu kwalifikowanego, odpowiednie nawożenie i nawadnianie, stosowanie higieny, czysczenie maszyn i sprzętu, ochrona ważnych organizmow pożytecznych i stwarzanie warunków do zycia dla nich.

Wlasciwie dobrane pestycydy i ograniczone ich uzycie. Ale preparaty biologiczne ważniejsze.

Wplyw GMO na owady zapylające.
Pylek roślinny jest jedynym zrodlem bialka dla kolonii pszczoly miodnej. Srednio robotnica konsumuje od 3,4 do 4,3 mg pylku dziennie, a cala kolonia az 55 kg rocznie.

Badania Ramirez-Romero i in 2005 wykazaly negatywny wpływ toksony Cry 1Ab na zdolność pobierania pokarmu (syropu cukrowego) przez pszczoly.

Kryteria wyboru nie docelowych gatunkow wskaźnikowych
Prawdopodobienstwo pobrania toksycznego bialka z pokarmem roślinnym przez rozne stadia rozwojowe danego gatunku
Specyficzne oddziaływanie toksyn na rozne grupy stawonogów
Liczebnosc danego gatunku w uprawach GMO
Ekologiczne znaczenie gatunku dla funkcjonowania bioroznorodnosci

Badania nad wpływem GMO na organizmy nie docelowe w Polsce:
Przedziorki, mszyca czeremchowo-zbozowa i wciornastki aktywnie pobierają Cry 1 Ab
Pylek kukurydzy MON 810 wplywal negatywnie na gasienice bielinka rzepnika

Oddzialywanie GMO na ekostystemy gleby
Udowodniono, ze bialka Cry 1 ( przeciwko motylom) i Cry 3 (przeciwko larwom stonki kukurydzianej) mogą dostawac się do gleby przez: (a) wydzieliny korzeni,, (b) resztki korzeni lub przyorane części nadziemnych po zbiorach.

Korzysci stosowania GMO
ekspresja genu ma miejsce w określonym stadium rozwojowym i pożądanym organie rosliny
toksyczne bialko jest specyficzne i działa tylko na wybrane gatunki owadowSkuteczniejsze i mniej kosztowne zwalczanie szkodnikow
nie niszczy wrogow naturalnych szkodnikow
zmniejsza zawartość innych szkodliwych produktów, np. aflatoksyn

Zagrozenia związane z uprawa GMO
1 przeplyw transgenu z roślin GM od odmian niezmodyfikowanych i dzikich form pokrewnych
2 pojawienie się odpornych populacji owadow
3 pojawienie się szkodnikow wtórnych
4 spadek bioroznorodnosci w agrocenozach

Progi ekonomicznej szkodliwości

Prog zagrozenia - najnizsza liczebność populacji agrofaga grozaca przy dalszym wzroście stratami wyższymi niż strata tolerowana = kosztom zabiegu
Prog szkodliwości - takie nasilenie agrofaga, po przekroczeniu którego nastepuje istotna znizka plonu
Prog oplacalnosci - ekonomicznej szkodliwości, najniższe nasilenie agrofaga, przy którym oplaca się go zwalczać ( wartość spodziewanej zniżki plonu przewyższy koszt wykonania zabiegu
Prog zwalczania ( action threshold), który określa liczebność agrofaga, powyżej której przeprowadzenie zabiegu jest zuasadnione ekonomicznie w konkretnych warunkach przyrodniczych i ekonomicznych danego gospodarstwa.

Wskazniki progowe nie sa wartościami stalymi. Maja na nie wpływ czynniki biologiczne i ekonomiczne
Zmienne czynniki biologiczne:
Odpornosc lub tolerancja danej odmiany na szkodnika
Przebieg pogody
Stadium rozwojowe rosliny i agrofaga
Zageszczenie roślin w lanie
Poziom nawożenia
Wystepowanie wrogow naturalnych
Wystepowanie innych szkodnikow powodujących podobne uszkodzenia

Pr = K/bPCS

Pr - prog zwalczania
K - koszt zabiegu
b - wspolczynnik regresji zaleznosci miedzy zagęszczeniem populacji agrofaga a plonem lub wzrostem spadku plonu
C - cena produktu chronionego
P - plon oczekiwany
S - skuteczność zabiegu

Typy reakcji roślin na uszkodzenia:
Wrazliwe
Tolerancyjne
Nadkompensacyjne
Brak reakcji

Zasady opracowywania praktycznych progow zagrozenia powinny polegac na nastepujacych działaniach:
Na poletkach utrzymuje się rozne zageszczenie populacji agrofaga, wlacznie z kontrola
Od początku sezonu kontroluje się zageszczenie agrofaga, przeprowadzając rozna liczbe zabiegow
Dla każdej kombinacji oblicza się przychody brutto, mnożąc wysokość plonu przez cene jednostkowa produktu
Dla każdej kombinacji oblicza się koszty utrzymania określonego zageszczenai agrofagow w danej kombinacji
Dochod netto oblicza się poprzez odjecie kosztów zabiegow od wartości uratowanego plonu.
Porownoje się dochody netto z roznych kombinacji, zaczynając od najwyższego zageszczenia z kombinacja kontrolna. Gdy zysk w jednej z tych kombinacji jest rowny kombinacji braku zwalczania to zageszczenie agrofaga w tej kombinacji określa prog zwalczania.

Zmiany progow zagrozenia w GEzira, Sudan:
Dla mączlika ostroskrzydłego prog zagrozenia podniesiono z 200 do 600 osobnikow dorosłych na 100 lisci
Dla skoczka Jacobiasca lybica z 50 do 100 nimf na 100 lisci
Dla mszyscy ogórkowej z 20 do 40% porażonych roślin.
Dla slonecznicy orezowki zwiększono prog zagrozenia z 10 jaj do 30 jaj lub 10 larw, przy spełnieniu warunków, ze pierwszy zabieg jest dopuszcalny dopiero w pełni kwitnienia.

WYKŁAD1

EPIDEMIA- duże nasilenie choroby populacji; gwałtowny wzrost nasilenia lub zasięgu choroby. Gwałtowny wzrost nasilenia lub zasięgu choroby. Elementy: roślina, patogen, środowisko, czas, gospodarka człowieka

EPIDEMIA (epifitoza)- zespół procesów przyrodniczych, przebiegających w określonym miejscu i czasie, prowadzących do pojawienia się choroby populacji rośliny przy udziale czynnika chorobotwórczego w odpowiednich warunkach środowiska, często przy współudziale człowieka.

EPIDEMIE W HISTORII- starożytny Rzym- rdza źdźbłowa; 857 i 1089- ergotyzm, Francja; 1845- zaraza ziemniaka, Irlandia; 1940 i 2004 rdza kawy.

FITOPATOMETRIA: POMIARY `inżynierskie' w fitopatologii:

1.Pomiary choroby w uprawie roślin

a. Pomiary występowania- wartości binarne (dyskretne): 0;1, A;B, + procent roślin chorych.

b. Pomiary nasilenia choroby - wartości ciągłe: 3,23..., 2,81... Średni stopień porażenia lub średni procent porażenia. Skale bonitacyjne. Pomiary fotometrem w laboratorium, aparaturą naziemną, z samolotu, z satelity.

Współzależność pomiędzy występowaniem a nasileniem choroby.

2.Pomiary patogena:

a. Pomiary ilościowe: stężenie zawiesiny zarodników, liczba otoczni/jeden liść, liczba jednostek propagacyjnych patogena/ jednostkę powierzchni gleby

b.Pomiary jakościowe: genotyp - rasa patogena.

3.Pomiary rośliny gospodarza:

a. Pomiary ilościowe: liczba roślin, powierzchnia liści.

b. Pomiary jakościowe: genotyp - odmiana

4. Pomiary czynników środowiska: temperatura, opady (czas i ilość), wilgotność powietrza, zawartość wody w glebie i inne parametry.

Pomiary wykonywane w odstępach czasu umożliwiają zobrazowanie dynamiki procesów zachodzących w populacji rośliny.

*Procentowy wskaźnik dziennego przyrostu choroby rośliny na polu (korelacja, wariancja)*

r=[230/Δt] log [x2(1-x1)/x1(1-x2)]

WYKŁAD2

ANTYGEN- każda substancja wprowadzana do organizmu droga pozajelitową zdolną wywołać odpowiedź immunologiczną w postaci tworzenia swoistych przeciwciał. Są to związki wielocząsteczkowe: białka, molekuły, kwasy nukleinowe. Antygeny rozpuszczalne lub cząsteczkowe.

DETERMINACJA ANTYGENOWA- fragment antygenu odpowiedzialny za swoistość antygenu.

HAPTENY- substancje reagujące z przeciwciałami. Cechy pełnego antygenu uzyskują dopiero po połączeniu z białkami, są to liczne wielocukry i kwasy nukleinowe.

wirus (antygen)+przeciwciała= siatka serologiczna

Przeciwciała powstają na specyficzne elementy antygenudeterminacja antygenowa.

SUROWICE POLIKLONALNE- do wytwarzania wirusów roślin, mało specyficzne.

*Przeciwciała produkowane przez limfocyty B. Limfocyty B pobrane ze śledziony klonu białej myszki łączą się z komórkami rakowymi. Komórki rakowe pozwalają żyć limfocytom. Oczyszcza się później i tworzy molekularne przeciwciała.

HYBRYDOWE- sprzęgnięty limfocyt B z komórkami rakowymi.

*Reakcje enzymatyczne: musi przebiec reakcja serologiczna, aby przebiegła reakcja enzymatyczna.

TEST ELISA BEZPOŚREDNI

-płytka posiada 96 dołków (12x8) z polistyrenu

-test trwa 2 dni (2 razy po pół dnia)

Koniugant- przeciwciała związane z enzymem. Po dodaniu koniugantu do płytki przebiega reakcja serologiczna i koniugant dołączy się do kompleksu wirus+ przeciwciała. Substrat połączony z enzymem, zmieni barwę na żółto.

ELISA POŚREDNIA

Antygen+ przeciwciała z kozy, do tego dodaje się przeciwciała B z królika. Potem dodaje się przeciwciała anty- B antykrólicze z enzymem, które reagują z białkiem króliczym. Jeżeli przeciwciała przetniemy pepsyną, fragment FC zostanie odcięty od fragmentu, gdzie przeszczepia się antygen.

ELISA POŚREDNIA 2

Antygen+ przeciwciała bez fragmentu FC. Następnie kompletne lgG (z fragmentu FC). Następnie znakowanie enzymem białko A.

ELISA- jeden z najpowszechniej stosowanych testów w badaniach biomedycznych, zarówno naukowych, jak i diagnostycznych. Służy on do wykrycia określonych białek w badanym materiale z użyciem przeciwciał poliklonalnych lub monoklonalnych skoniugowanych z odpowiednim enzymem. W podstawowej wersji testu ELISA, pewna ilość antygenu unieruchomiona jest na powierzchni fazy stałej. Wykonanie testu polega na wprowadzeniu materiału biologicznego zawierającego przeciwciała specyficzne dla unieruchomionego antygenu. Przeciwciała te powinny być uprzednio połączone wiązaniem kowalencyjnym z enzymem. Unieruchomiony antygen i specyficzne przeciwciało tworzą kompleks immunologiczny, dzięki któremu przeciwciało zostaje trwale związane z podłożem. Po przepłukaniu środowiska reakcji i dodaniu odpowiedniego substratu, enzym związany ze specyficznym przeciwciałem katalizuje reakcję, której produkt (najczęściej barwny) można oznaczyć spektrofotometrycznie.

TECHNIKI IMMUNOELEKTRONOMIKROSKOPOWE

1.Zbrylanie. Technika zbrylania- cząstki wirusowe otoczone i zbrylone przez przeciwciała.

2.Dekoracja cząsteczek (opłaszczenie)- na siatce umieszczone są cząstki wirusowe; opłaszcza się przeciwciałami.

3.ISEM (wyłapywanie cząsteczek)- wykrywa w ekstremalnie niskich koncentracjach np. w 1mm2 liścia. Najpierw błony pokrywa się przeciwciałami, a potem wyłapują liczbę wirusów.

4.ISEM dekoracje- wykrywa pokrewieństwo serologiczne między wirusami. Wykrywa w niskich koncentracjach.

PCR- elektroforetycznie wykrywamy to co wyprodukowaliśmy przez PCR (polimeraza Taq, startery, DNA, 4 deoksyrybonukleotydy).

SOUTHERN BLOTTING- metoda identyfikacji fragmentów DNA (znakowanych P³²) po rozdzieleniu fragmentów restrykcyjnych i denaturacji do form jednoniciowych przenosi się je na filtr nitrocelulozowy i lokalizuje.

NOTHERN BLOTTING- RFLP polmiorfizm długości fragmentów restrykcyjnych.

Modyfikacje PCR- RT-PCR uzycie mRNA jako matrycy; Real time PCR.

TESTY:

-biologiczny

-techniki serologiczne (precypitacja, test lateksowy, test Elisa, techniki immunoelektronomikroskopowe

WYKŁAD 3 Przybecki czy ktoś ma coś bardziej sensownego???

SEKWENCJONOWANIE GENOMU EUKARIOTYCZNEGO

1. Sekwencjonowanie genomu

1.1. Metody sekwencjonowania wielkoskalowego (NSG)

- metoda Sangera.

- pyrosekwencjonowanie (454 Titanium)

- solexa

- SOLID

- Helicos High Speed Gene Sequencing (DNA Sequencing_Helicos High Speed Gene Sequencing.avi)

- HANSA (DNA Sequencing_NABsys Hybridization-Assisted Nanopore Sequencing Platform.avi)

- Oxford Nanopore Sequencing (DNA Sequencing_Oxford Nanopore- BASE (TM) DNA Sequencing with voiceover.avi)

- PAC-BIO (single-molecule, real-time DNA sequencing)

2. Odtwarzanie genomu

2.1 Składanie genomu (assembling)

2.2 Ułożenie genomu na chromosomach

2.3 Domykanie genomu

3. Analiza genomu

3.1 Analiza sekwencji niekodujących i powtarzalnych

3.2. Adnotacja genomu

3.2.1 Adnotacja strukturalna

3.2.2 Adnotacja funkcjonalna

PYROSEKWENCJONOWANIE

Pyrosekwencjonowanie jest sekwencjonowaniem przez syntezę. Biorą w nim udział 4 enzymy - DNA polimeraza, ATP sulfurylaza, lucyferaza i apyraza

Reakcję można podzielić na 4 etapy.

1.Starter sekwencyjny hybrydyzuje z jednoniciowym DNA, który jest amplifikowany reakcją PCR. Ponadto w mieszaninie reakcyjnej znajdują się w/w enzymy oraz substraty: adenozyno-5'-fosfosiarczan (APS) i lucyferyna.

2. do mieszaniny dodawany jest pierwszy z trifosforanów deoksynukleotydów (dNTP). DNA polimeraza katalizuje inkorporację tego deoksynukleotydu w nić DNA pod warunkiem, że jest on do niej komplementarny. Każdy przypadek wbudowania nukleotydu wiąże się z uwolnieniem ekwimolarnej ilości pirofosforanu (PPi) zależnej od ilości włączonych deoksynukleotydów do nici DNA.

3. ATP sulfurylaza ilościowo przekształca PPi w ATP w obecności adenozyno-5'-fosfosiarczanu. Powstały ATP i lucyferaza konwertują lucyferynę do oksylucyferyny. W reakcji tej emitowane jest światło widzialne w ilości proporcjonalnej do ilości ATP produkowanego przez ATP sulfurylazę. Światło to jest rejestrowane przez kamerę CCD i uwidaczniane w postaci piku na pyrogramie. Każdy sygnał świetlny jest proporcjonalny do liczby wbudowanych nukleotydów.

4. apyraza, enzym konstytutywnie degradujący nukleotydy, degraduje niewbudowane dNTP i nadmiar ATP. Kiedy degradacji ulegną wszystkie dNTP i nadmiar ATP, kolejny dNTP jest dodawany do mieszaniny reakcyjnej i cykl się powtarza.

Podstawowe informacje o ogórku

• jednoroczna, samopylna

• 7 par chromosomów

• 367 000 000 pz

• 580 cM

• różne typy płci kwiatów i roślin

• jednopienna odmiana Borszczagowski

2.1 Składanie genomu (assembling)

I. Elementy potrzebne do składania genomu;

1. Sekwencje

1. - odczyty sekwenatora 454 Titanium określane często jako niesparowane fragmenty (UN) (~400 nt) w liczbie dającej pokrycie genomu >12x

2. - odczyty sekwenatora 454 Titanium określane często jako sparowane końce (PN) (~200 nt) w liczbie dającej pokrycie genomu >4x

3. - sekwencje końców klonów (STCy lub BESy) z różnych bibliotek - od fagowych do BAC

2. Oprogramowanie

1. - system operacyjny - Linux

2. - składanie genomu - Newbler (nie zawsze), Celera, Arachne.

3. - wspomagające - LUCY, skrypt sffToCA i inne skrypty w języku Perl, przygotowujące sekwencje dla w/w programów składających

4. - weryfikacja złożenia: BLAT; MUMmer; SeqClean; RepeatMasker.

3. Moce obliczeniowe - PC najlepiej >48 GB RAMu. Terabajty miejsca na dyskach.

4. Bazy danych - GenBank (NCBI); ICuGI i inne

II. Etapy składania genomu

1. przygotowanie sekwencji do składania

2. kontigi sekwencyjne

3. skafoldy (kontigi fizyczne; superkontigi)

III. Ocena jakości złożonych sekwencji genomowych

1. przyrównanie kontigów sekwencyjnych do unigenów EST sekwencje genomowe pochodzące z bibliotek BAC i fosmidowych, gatunków pokrewnych.

Informuje, że 50% genomu zawarte jest w kontigach dłuższych niż jej wartość

WYKŁAD 4

Kontrola potencjału morfologicznego:

-pędogeneza (komórki macierzyste)

-korzenie (upędowienie korzeni)

Roślinna struktura bipolarna.

Efekt pozycji, dzięki temu mogą się modyfikować- ogórek. Mając tylko trinodium pędowe możemy dobudować część brakującą w procesie regeneracji.

Kultura komórek macierzysta ogólna.

Komórki haploidalne.

Proliferencja. Stan proliferencji.

Endogenne IAA bez regulatorów wzrostu taki metabolizm, że rośliny są zdolne do samodzielnej preliferencji:

-do mikrorozmnażania roślin

- w bioreaktorze

- szczepionki jadalne z wykorzystaniem roślin

Białka stresu. Cukry- potencjał osmotyczny.

*Flawonozależna embriogeniczna kultura zawiesinowa ogórka spełnia kryteria kultury komórek macierzystych*

Regeneracja `syntetycznych siewek' z KPK Solanum lycopersicoides indukowanej bezpośrednio z eksplantatów korzeniowych. Komórki czytają swoją informację genetyczną w sposób skoordynowany. Komórki aby rosnąć w strukturze informują się między sobą i modelują ekspresję genów (sekwencyjna ekspresja genów). W sposób kontrolowany można ujędrniać korzenie (kultura primordiów korzeniowych). Manipulacje komórkami pluripotencjalnymi. Haploidalna płynna kultura agregatów merystematycznych- wykorzystuje komórki pluripotencjalne tworząc pędy. Kultura primordiów korzeniowych- wykorzystuje komórki pluripotencjalne tworząc korzenie. Ryboflawina tworząc kompleks z pochodną fenyloetanolu zawierającą część glikozydową istotnie zwiększa swoją rozpuszczalność. Kultura komórek macierzystych z wykorzystaniem ryboflawiny- komórki totipotencjalne, mogą wytwarzać zarodki somatyczne.

HAPLOIDY OGÓRKA: mniejsze kwiaty, opóźnione kwitnienie o 6-7 tygodni, słabszy wzrost, zrośnięte płatki korony.

METODY OTRZYMYWANIA HAPLOIDÓW: spontaniczne; eksperymentalne (apomiksja- rozwój zarodka bez mejozy lub zapłodnienia; redukcja somatyczna; oynogeneza in vitro w zalążku lub zalążni; pylniki wykładane na pożywkę).

METODY OTRZYMYWANIA HAPLOIDÓW OGÓRKA- haploidalna partogeneza, endrogeneza, kultura pylników.

INDUKOWANA PARTOGENEZA: zpyleniezarodkirośliny(H)DH indukcja rozwoju zarodka poprzez zapylenie radioaktywnym pyłkiem.

KULTURA PYLNIKÓW: pąkipylnikkaluszarodkirośliny (DH) Stresowanie pyłku niską temperaturą.

KOMÓRKI MACIERZYSTE- określa się komórki, które zaangażowane są w rozwój i budowę struktury żywego organizmu. Charakteryzują się nieograniczoną zdolnością do samoodnawiania, co zapewnia im trwanie często przez cały czas życia organizmu. Drugą cechą komórek macierzystych jest możliwość różnicowania się w wyspecjalizowane typy komórek potomnych.

W zależności od stopnia możliwości d dalszego różnicowania się, wśród komórek macierzystych wyróżniamy:

• TOTIPOTENCJALNE- np. zapłodniona komórka jajowa (zygota) zdolna do wytworzenia wszystkich komórek organizmu i łożyska.

• PLURIPOTENCJALNE- dają początek wszystkim, poza rozrodczymi, komórką tkanek i narządów.

• MULTIPOTENCJALNE- mogą się przekształcać we wszystkie typy komórek w obrębie danego listka zarodkowego np. komórki szpiku, krwi, mięśni.

• UNIPOTENCJALNE- różnicują się tylko do jednego typu komórek dojrzałych, ale posiadają zdolność do podziałów np. regeneracja naskórka (komórki macierzyste tkanki tłuszczowej dają początek tkance tłuszczowej).

LOKALIZACJA W ROŚLINIE:

• -wierzchołki wzrostu (merystemy wierzchołkowe) pędu i korzenia

• -kambium (wzrost w szerz u dwuliściennych)

Komórki macierzyste otoczone są innymi komórkami somatycznymi, niższa komórka steruje komórkami macierzystymi. Są zdolne do swoistej i nieograniczonej w czasie proliferacji komórek wyznakowanych genetycznie, których komórki potomne pozostają komórkami macierzystymi lub wchodzą na drogę różnicowania.

KULTURY roślinnych komórek macierzystych ni vitro: niewykonalne jest wytworzenie w komórkach roślinnych stabilnych komórek macierzystych w warunkach in vitro.

*Flawinozależna embriogeniczna kultura zawiesinowa ogórka (FEKZ) jako przykład kultury komórek macierzystych. Zdolna jest do nieograniczonej w czasie, samopodtrzymującej się proliferacji*

FAZA PROLIFERACJI W CYTOKININOWYM… SOMATYCZNEJ EMBRIOGENEZY OGÓRKA- EGZOGENNA AUKSYNA JEST NIEZBĘDNA !!!

POZIOM AKUMULACJI WITAMINY B2 W TKANCE EMBRIOGENICZNEJ DECYDUJE O TEMPIE JEJ PROLIFERACJI !!!

RYBOFLAWINA TWORZĄC KOMPLEKS Z POCHODNĄ FENYLOETANOLU ZAWIERAJĄCĄ CZĘŚĆ GLIKOZYDOWĄ STUKROTNIE ZWIĘKSZA SWOJĄ ROZPUSZCZALNOŚĆ !!!

STABILNĄ PROLIFERACJĘ TKANKI MOŻNA UTRZYMAĆ W OBSZARZE DOSTARCZANEJ EGZOGENNIE NATURALNEJ CYTOKININY !!!

Wytwarzanie witaminy B2 rybloflawiny w kulturach komórkowych ogórka.

Funkcje Wit B2 w organizmie:

• - udział w procesach utleniania i redukcji

• - wchodzi ona w skład enzymatycznie czynnych związków zwanych flowoprotinami które zawierają mononukleotyd flawinowy (FMN) lub dwunukleotyd flawinowy (FAD)

• -ryboflawina odgrywa ważną rolę w funkcjonowaniu narządów wzroku- niedobór pogorszenia ostrości, światłowstręt i łzawienie

• -współdziała w procesie funkcjonowania układów nerwowych

• -uczestniczy w przemianie aminokwasów i lipidów

• -współczestniczy w prawidłowym funkcjonowaniu błon śluzowych

Czynniki wpływające na wytwarzanie B2

-rodzaj pożywki

-długość pasażu

Tkanka akumulacyjna,

witamina B2 doskonale aklimatyzuje się do warunków bioreaktora z mieszadłem mechanicznym

-przeniesienie roślin do ćwierć bioreaktorów od kilku do kilkunastu litrów (wymieniona pożywka, napowietrzenie)

Warunki jakie muszą spełniać rośliny kandydujące na szczepionkę rośliny produkujące białko rozpoznawane jako antygen muszą być akceptowane jako żywność oraz powszechnie dostępne, okres od zbioru części roślin nie powinien być długi, białko antygenowe nie może ulegać całkowitej degradacji w przewodzie pokarmowym, nie może być toksyczne dla roślin

Rośliny na jadalne szczepionki ziemniak-biegunka, cholera, cukrzyca; banan- biegunka i cholera; sałata-żółtaczka, odra; marchew- żółtaczka B, owrzodzenia rzoładka i dwunastnicy; soja-biegunka; kukurydz-biegunka i cholera; pomidory- cholera,

Obecny stan badan zakończono: szczepionka na biegunkę wirusową , biegunkę bakteryjna E.coli- kliniczne, HBM- przedkliniczne, cholera- wstępne, odra i żółtaczka

wstępne transgeniczne rośliny mogą produkować wiele cennych genów: fibrolinę, globiny, interferon bezpośrednie pozyskiwanie metabolitów: agrobacterium tumefaciens, kultury włośnikowe najbardziej wydajny mechanizm, transformacja za pośrednictwem agrobacterium rhizogenes

zalety kultur włośnikowych inne spektrum metabolitów lub inne ścieżki met w porównaniu z rosliną donorową, bardziej wydajna jest synteza metabolitów, kw.lupinus polyptyllusil i lupinus hartweigii produkuje wiecej izoflawiny

przykłady metabolizmu kultur włośnikowych: skopolamina, serotonina, szikonina,serpentyna, kataranina, kw rozmarynowy

Rolnictwo molekularne: roślina uzyskana na skutek transformacji, ekspresja stabilna lub przejściowa(wektor wirusowy, wirus)

Kom macierzyste maja wysoki poziom endogennego JAA. Stabilna proliferacje tkanki można utrzymać w obecności dostarczonej egzogennie maturalnej cytokininy i auksyny, stabilna strukturę tkanki można utrzymać bez regulatorów wzrostu. Inicjalne kultury embriogenicznych Komorek macierzystych ryzosfery, na pożywce inicjacyjnej kom macierzyste włośników korzeniowych, komórki korzenia zarodkowego, zarodka somatycznego ogórka, pobudzone zostają do wzrostu proliferacyjnego

FEKZ w pożywce o podwyższonym potencjale także przy całkowitym braku egzogennych regulatorów wzrostu może pobudzać. FEKZ z ogórka spełnia kryteria kultury komórek macierzystych. FEKZ zdolna jest do nieograniczonej w czasie samopodtrzymującej się proliferacji, KM ogórka z FEKZ są jednoznacznie wyznakowanymi poprzez syntezę i akumulacje wysokiego poziomu Rbflox a cecha ta nierozerwalnie związana z zachowaniem potencjału embriogenetycznego jest niezawodnie przenoszona na komórki potomne, komórki potomne embriogenicznych KM ogórka maja przed sobą dwie alternatywne ścieżki rozwojowe pozostają KM utrzymując zdolność do syntezy i akumulacji ryboflawiny lub wchodzą na ścieżkę różnicowania, możliwość inicjowania form wzrostu zorganizowanego jedynie przez obniżenie gęstości sugeruje, że proliferacje tak wytwarzanie i uwalnianie do pożywki molekuły blokujące różnicowanie kom, a tym samym stabilizujące proces ich samoodtwarzania., czego należałoby oczekiwać od kultury embrionalnej kom macierzystych -proliferracji oraz regeneracji zarodków z FEKZ ogórka która jest procedura w pełni represyficzna

WYKŁAD 5 6 7

DYREKTYWA PARLAMENTU EUROPEJSKIEGO I RADY 2009/128/WE z dnia 21 października 2009 r. ustanawiająca ramy wspólnotowego działania na rzecz zrównoważonego stosowania pestycydów (Tekst mający znaczenie dla EOG)

ZAŁĄCZNIK III

Ogólne zasady integrowanej ochrony roślin

1. Zapobieganie występowaniu organizmów szkodliwych lub minimalizowanie ich negatywnego wpływu na rośliny

uprawne należy osiągać lub wspierać między innymi przez:

— płodozmian,

— stosowanie właściwych technik uprawy (np. zwalczanie chwastów przed siewem lub sadzeniem roślin, termin

i norma wysiewu, stosowanie wsiewek, uprawa bezorkowa, cięcie i siew bezpośredni),

— w odpowiednich przypadkach stosowanie odmian odpornych/tolerancyjnych i materiału siewnego

i nasadzeniowego kategorii standard/kwalifikowany,

— stosowanie zrównoważonego nawożenia, wapnowania i nawadniania/odwadniania,

— stosowanie środków higieny (np. regularne czyszczenie maszyn i sprzętu), by zapobiec rozprzestrzenianiu się

organizmów szkodliwych,

— ochrona i stwarzanie warunków dla występowania ważnych organizmów pożytecznych, np. poprzez stosowanie

odpowiednich metod ochrony roślin lub wykorzystywanie ekologicznych struktur w miejscu produkcji i poza nim.

2. Organizmy szkodliwe muszą być monitorowane przy zastosowaniu odpowiednich metod i narzędzi, jeśli są one

dostępne. Wśród takich narzędzi powinny znaleźć się monitoring pól oraz systemy ostrzegania, prognozowania

i wczesnego diagnozowania oparte na solidnych podstawach naukowych, tam gdzie możliwe jest ich zastosowanie,

a także doradztwo osób o odpowiednich kwalifikacjach zawodowych.

3. Na podstawie wyników działań monitorujących użytkownik profesjonalny musi zdecydować, czy stosować metody

ochrony roślin i kiedy je stosować. Podstawowymi czynnikami wpływającymi na podejmowanie decyzji są pewne

i oparte na solidnych podstawach naukowych progi szkodliwości występowania organizmów szkodliwych. Jeśli jest to

wykonalne, przed zabiegiem ochrony roślin należy wziąć pod uwagę wartości progów szkodliwości dla danego

regionu, konkretnego obszaru, uprawy i konkretnych warunków pogodowych.

4. Nad metody chemiczne przedkładać należy zrównoważone metody biologiczne, fizyczne i inne metody niechemiczne,

jeżeli zapewniają one zadowalającą ochronę przed organizmami szkodliwymi.

5. Stosowane pestycydy muszą być jak najbardziej ukierunkowane na osiągnięcie danego celu i powodować jak najmniej

skutków ubocznych dla zdrowia ludzi, dla organizmów niebędących celem zwalczania i dla środowiska.

6. Użytkownik profesjonalny powinien ograniczać stosowanie pestycydów i inne formy interwencji do niezbędnego

poziomu, np. poprzez zredukowanie dawek, ograniczenie ilości wykonywanych zabiegów lub stosowanie dawek

dzielonych, biorąc pod uwagę, czy można zaakceptować dany poziom zagrożenia roślin i czy interwencje te nie

zwiększają ryzyka rozwoju odporności organizmów szkodliwych.

7. Jeśli wiadomo, że istnieje ryzyko powstania odporności na dany preparat, a nasilenie występowania organizmów

szkodliwych wymaga wielokrotnego stosowania pestycydów w danych uprawach, należy zastosować dostępne strategie

przeciwdziałające rozwojowi odporności, by zachować skuteczność tych produktów. Może to obejmować stosowanie

wielu pestycydów o różnych mechanizmach działania.

8. Użytkownik profesjonalny powinien sprawdzać efekty zastosowanych metod ochrony roślin przy pomocy zapisów

o przeprowadzonych zastosowaniach pestycydów oraz działań monitorujących występowanie organizmów szkodliwych.

KRAJOWY PLAN DZIAŁANIA- wytyczne opracowane przez KPD mającego na celu zmniejszenie zagrożenia związanego ze stosowaniem pestycydów (deadline 2011)

16 ZASAD KPD:

1. Instrumenty ekonomiczne zrównoważonego stosowania pestycydów.

2. Wskaźnik i harmonogram zmniejszania zagrożenia.

3. Monitorowanie stosowania pestycydów.

4. Szkolenie dla doktorantów.

5. Szkolenie dla profesjonalistów, użytkowników.

6. Doradztwo przy sprzedaży.

7. Informowanie opinii publicznej.

8. Programy badawcze wpływu pestycydów.

9. Wymogi bezpiecznego stosowania pestycydów.

10. Kontrola techniczna sprzętu.

11. Zakaz zabiegów lotniczych.

12. Ochrona środowiska wodnego.

13. Stosowanie pestycydów w miejscach publicznych.

14. Obchodzenie się z pestycydami.

15. Integrowana ochrona roślin.

16. Pomiar postępów zmniejszenia zagrożeń.

Współczesne trendy w ogrodnictwie

Prof. Scholenberger

7.10.2013r.

Wykorzystanie bakterii w produkcji roślinnej

Większość bakterii zasiedlających ryzosferę i fylosferę jest zaliczana do organizmów komensalnych, nie mających wykrywalnego wpływu na wzrost roślin czy ich fizjologię.

Saprotrofy - Saprobionty

Endobionty

Wśród bakterii mutualistycznych (…)

oprócz bakterii „obojętnych” i/lub korzystnie (…)

Genetyczny charakter infekcji roślin przez Rhizobium/Agrobacterium tumefaciens

W wyniku infekcji następuje przekazanie T-DNA (fragment plazmidu Ti) do chromosomu komórki rośliny, która wyniku transformacji ulega hiperplazji i hipertrofii.

Rhizobium - Agrobacterium

• bakteria patogeniczna

• bakteria symbiotyczna

• narzędzie inżynierii genetycznej

Bakterie szkodliwe dla roślin:

Z punktu widzenia produkcji roślin duże zainteresowanie budzą tzw. glebowe bakterie szkodliwe (ang. deleterious rhizobacteria = DRB) charakteryzujące się zdolnością selektywnego ograniczania chwastów bez uszkadzania roślin (…)

14.10.2013r.

Szkodliwość epidemii zależy od:

• jej nasilenia

• mozliwości opanowania

• (trudne do opanowania są epidemie (…))

Bardzo trudne do opanowania są epidemie chorób wirusowych. Wymagane jest

Wystepowanie i rozprzestrzenianie się epidemii zależy od:

• genetycznych cech patogena

• …

• Małe zrożnicowanie ekologiczne agrocenozy tj.

21.10.2013r.

Prof. Marek Szyndel

ELISA

Przeciwciała trzymamy przez 4 godziny w temperaturze 37C po czym następuje płukanie.

Dodajemy antygen (wirus) i trzymamy przez 12 godzin w temperaturze 4C po czym wypłukujemy nadmiar antygenu (reakcja serologiczna).

Dodajemy enzym i trzymamy przez 4 godziny w 37C po czym wypłukujemy nadmiar enzymu.

Dodajemy substrat i trzymamy przez godzinę w 18C i powstaje reakcja barwna (żółty).

28.10.2013r.

Dr hab. Wojciech Wakuliński

Mykotoksyny:

• mykes (gr) - grzyb

Mikotoksyny - młoda dziewica (więc lepiej mówić mykotoksyny)

Metabolity wtórne:

• produkty metabolizmu wtórnego

• (…)

Metabolity wtórne powstają gdy metabolity pierwotne osiągną apogeum. (Na wykresie liczba komórek osiągnęła stabilność,l penicylina zaczęla wzrastać, a cukry spadać)

Metabolity wtórne:

Są biosyntetyzowane z kilku prekursorów o charakterze prostych związków chemicznych:

• acetylo koenzym A

• najważniejsza z punktu biosyntezy jest grupa acetylowa

• Szlak poliketydowy - powstaje malonylo CoA

• Szlak izoprenu - powstaje mewalonian

Mykotoksyny:

• zootoksyny

• fitotoksyny

• antybiotyki

Porównanie LD₅₀ związków o różnym pochodzeniu (toksyczność ostra)

Amanityna - pochodzi od muchomora sromotnikowego (0,1 ppm), numer 1 z mykotoksyn.

Następna muskaryna (0,5 ppm)

Bardziej toksyczne są rycyna (chyba 0,02 ppm) i coś jeszcze gorszego, ale nie wiem co.

Amanityna - blokuje transkrypcję przy udziale polimerazy II RNA (nie obserwujemy tworzenia się pre-mRNA

Kliniczny przebieg zatrucia amanityną:

1. Faza1 - 48h - brak symptomów

2. Faza 2 - 6-60h - problemy gastryczne, spadek ciśnienia krwi

3. Faza 3

4. Faza 4

Ergotamina i ergometryna - metabolity sporyszu - choroba zwana „świętym ogniem” - na terenie obecnej Francji szacuje się , że w pewnym okresie spowodowała 40 000 zgonów.

Sporysz - porażeniu ulegają głównie zboża obcopylne. Powstają zdeformowane ziarniaki. Większość porażonych ziarniaków jest duża.

Na porazonych ziarnach na glebie tworzą się perytecja, w nich worki i dochodzi do porażenia kwiatu.

Ergometryna - amidy kwasu lizergowego

Ergotamina - alkaloidy peptydowe

Razem mogą stanowić do 1% suchej masy sporyszu.

U zwierząt gospodarskich powoduje rany zgorzelowe (na kończynach).

Dr Albert Hofman

kwas lizergowy → dwu-etyloamina → dwuetylo amid kwasu lizergowego

Próba 25. Lisergid cośtam cośtam 25 (LSD 25)

„W ostatni piątek byłem zmuszony przerwać pracę w laboratorium i udać się do domu (...)”

Mykotoksyny o aktywności fitotoksycznej:

Prekursorem tych badań był Ernst Gaumann (a z dwiema kropeczkami) (1893 - 1963) - rozpoczął fitopatologię.

Kwas fuzariowy (fuzarium oxysporum) - otrzymał część objawów wynikających przez f. Oxysporum

Klasyfikacja fitotoksyn:

1. Pochodne aminokwasow

2. Związki peptydowe

3. Seskwiterpeny

4. Diterpeny

5. Poliketydy

Fitotoksyny specyficzne (fitotoksyny selektywne) (Host specific toxin)

• Metabolity wykazujące właściwości toksyczne jedynie w stosunku do roślin będących gospodarzami tych patogenów

Fitotoksyny niespecyficzne (fitotoksyny nieselektywne) ( non host specific toxins)

• Dzialają „totalnie” zarówno w stosunku do rosli które są jak też tych które nie (...)

Mechanizmy działania fitotoksyn:

• Błony komórkowe - zwiększaja przepuszczalność

• Generowanie rekatywnych form tlenu

• Chloroplasty

• Aktywność mitochondriów

• Są też takie które wpływają na cytoszkielet

Fusikokcyna (Fusicoccum amygdali) - fitotoksyna niesspecyficzna

Grzyb ten poraża pędy migdałowców, powodując typowe rany kory. Wytwarza ten metabolit, który jest związkiem heterocykliczny i posiada zdolność inaktywowania pompy protonowej. Pompa protonowa nieustannie działa pozbywając się protonów ze środowiska komórki.

HC toksyna (Cochlibolus carbonum) - fitotoksyna specyficzna

Patogen ten poraża tylko kukurydzę. Objawy tylko na kukurydzy i tylko na wrażliwych roślinach.

HC toksyna - cyklopeptyd, złożony z kilku aminokwasów. Mechanizm działania polega na tym, że po wprowadzenia do światła komórki HC toksyna blokuje deacetylazę histonową.

Mykotoksyny dnia codziennego:

• patulina - heterocykliczny związek, wytwarzany przez kilka gatunków z rodzaju penicilium. Największe zagrożenie wynika z obecności patuliny w soku jabłkowym. Produkt ten jest w produktach monitorowany (nie może być więcej niż 1 ppm).

• Trichotecyna - pochodne trichotecynowe, szczególnie istotne jest podwójne wiązanie pomiędzy 9. a 10. atomem węgla i grupa epoksydowa pomiędzy 12. a 13. atomem węgla. Jest to rodzina związków w zależności od podstawników w pozycji 3,4, 7, 8 i jeszcze w jednym miejscu

Mechanizm działania - inhibicja biosyntezy białek. Trichotecyny wytwarzają grzyby z rodzaju fusarium.

• Alfatoksyny

• Ochratoksyny (fenyloalanina + kumaryna)

Ciekawy jest podobno mechanizm, jak sam grzyb broni się przed mykotoksyną.

Część genetyczna

Chyba Rakoczy-Trojanowska

Roślinne bioreaktory

Rośliny:

• towarzyszyły ludziom od najdawniejszych czasów

• są źródłem pożywienia, leków (trucizn), używek, materiałów budowlanych

• (…)

Bioreaktory - są to urządzenia skonstruowane w sposób umozliwiający kontrolę procesu produkcyjnego, jego optymalny przebieg (pomiar i regulację parametrów) w warunkach maksymalnego ograniczenia lub calkowitego wyeliminowania możliwoµści zakażeń (www. Biotechnolog.pl)

Bioreaktory inaczej nazywane także fermetorami są urządzeniami służącymi do hodowli drobnoustrojów, komórek roślinnych lub zwierzęcych. Konstruowane są w sposób (…).

Komórka roślinna = bioreaktor

Z punktu widzenia produkcji metabolitow najistotniejsze są:

• jądro

• mitochondria

• chloroplasty

Czy i jak biotechnologia może wesprzeć naturalne właściwości komórek roślinnych?

Komórka roślinna + biotechnologia:

1. Wykorzystanie naturalnych procesów metabolicznych

• bezpośrednie pozyskiwanie metabolitów

• Wytwarzanie witaminy B2 (ryboflawiny) w kulturach komórkowych ogórka

• Funkcje witaminy B2 w organizmie

• najważniejszą funkcją witaminy B2 w organizmie jest jej udział w procesach utleniania i redukcji

• (...)

• Tkanka akumulująca witaminę B2 doskonale aklimatyzuje się do warunków bioreaktora z mieszadłem mechanicznym

• biotransformacja

• biotransformacja (biokonwersja) to enzymatyczne przekształcenie różnorodnych substratów w bardziej wartościowe produkty. Substratami mogą być zarówno związki naturalnie występujące w roślinie, jak i ksenobiotyki*)

W biotechnologicznych procesach przemyslowych dominują biotransformacje z użyciem drobnoustrojów ale kultury komórkowe roślin zaczynają stanowic ich ważne uzupełnienie.

Biotransformacje z użyciem kultur roślinnych:

• utlenianie

• redukcja

• (…)

• Ksenobiotyk - substancja nie będąca naturalnym składnikiem organizmu.

• Przykłady biotransformacji z użyciem roślinnych kultur in vitro:

• Terpeny:

stewiol + Eucalyptus perriniana = rubuzozyd

• Związki steroidowe:

Digitoksygenina + Strophanthus sp. = hydroksydigitoksygenina

• Związki fenolowe:

Kwas salicylowy + Mallotus japonicus = O=glukozyd kwasu salicylowego

• Alkaloidy:

Hioscjamina + Hiosciamus niger = skopolamina

• Inne:

Fenyloalanina + Salvia officinalis = kwas rozmarynowy

• Biotransformacja metylodigitoksyny do metylodigoksyny (digitalis lanata)

1. Namnażanie komórek w kolbie

2. Namnażanie kultury w bioreaktorze typu „air-lift” 40 dm3

3. Biotransformacja metylodigitoksyny do metylodioksyny (…)

• Biotransformacja przy użyciu Armoracja rusticana i Catharantus roseus do produkcji winblastyny i winkrystyny

• elicytacja

• Elicytacja to wywołanie reakcji obronnych przez zastosowanie czynników środowiskowych o nienormalnym natężeniu - elicytorów, które prowadzi do zmiany poziomu i/lub syntezy nowych metabolitów wtornych.

Elicytory są fizycznymi lub chemicznymi (…)

• Elicytory ze względu na miejsce powstania dzielimy na endo- i egzogenne, a w zalezności od pochodzenia rózrożnia się elicytory biotyczne i abiotyczne.

Elicytory abiotyczne - m.in. promieniowanie UV, sole metali ciężkich, a także złozone substancje chemiczne jak Ragalis czy BION

Elicytory biotyczne - związki zarowno (…)

• Anna Szpitter, Aleksandra Królicka 2005. „Stymulujący wpływ elicytorów biotycznych na produkcję farmakologicznie czynnych...)

• Przykłady z powyższej publikacji.

• Modyfikacja (transformacja genetyczna) procesów metabolicznych:

• bezpośrednie pozyskiwanie metabolitów (białek)

• Modyfikacje genetyczne:

• Ulepszanie cech użytkowych roślin (transgeneza, intrageneza, cisgeneza)

• Transgeneza - wprowadzanie genów z organizmóu odleglego genetycznie

• Intrageneza i cisgeneza - wprowadzanie genów z tego samego lub bliskospokrewnionego gatunku

• Intrageneza - intrageny nie są wierną kopią naturalnych genów. Są to zazwyczaj chimeryczne konstrukcje zawierające różnego typu rearanżacje w sekwencji kodującej naturalnych genów oraz zawierające elementy regulatorowe blisko spokrewnionych gatunków. Intrageny są klonowane do DNA bakterii Agrobacterium tumefaciens, przez zastąpienie T-DNA bakterii, tak zwanym P-DNA (DNA pochodzenia roślinnego).

• Cisgeneza - cisgeny są wierną kopią naturalnych genów

• Odmiany GMO

• Jadalne szczepionki roślinne

• biotransformacja

Metabolity - związki organiczne i nieorganiczne produkowane przez komórki (nie dotyczy białek i kwasów nukleinowych)

Metabolity pierwotne - podstawowe składniki komórek, spotykane niemal u wszystkich organizmów

Metabolity wtórne - wytwarzane tylko u pojedynczych gatunków (lub grup spokrewnionych gatunków) albo tylko w niektórych tkankach lub szczególnych warunkach środowiska). Metabolity wtórne są często środkami oddziaływania ze środowiskiem - substancje sygnałowe, obronne:

Przykłady:

• kauczuk naturalny (kauczukoweie brazylijski)

• pelargonidyna (płatki pelargonii)

• tomatyna (zielone komorki pomidora)

• pisatyna (komorki grochu poddane stresowi)

• hyperycyna (dziurawiec)

• kukurbitacyna (dynia)

4.11.2013r.

Uprawa roślin GMO na świecie:

Dominują 4 gatunki:

• bawełna

• soja

• kukurydza

• rzepak

Raport z Nature.

Odmiany GMO:

• odporność na szkodniki

• odporność na choroby

• tolerancja na herbicydy

• tolerancja na stresy środowiskowe

• wyższy plon

• opóźnione/przyspieczone procesy dojrzewania i starzenia

• lepsza wartość produktu - żywności i paszy

• (coś jeszcze)

Twardośc ziarna u przenicy - ważna cecha technologiczna

geny puroindolinowe Pina, Pinb → puroinolidy = ziarno miękkie

tetraploidy: T. turgidum var. Durum - AABB brak genów Pina, Pinb → ziarno twarde

heksaploidy: T.aestivum - AABBDD (ekspresja genów D) → ziarno miękkie → wyciszanie RNAi → ziarno twarde

„Golden rice” - złoty ryż

Ingo Potrykus (Szwajcaria), Peter Beyer (Nirmcy)

• pirofosforan geranylgeranylu

• syntaza fitoenu - psy

• fosforan fitoenu

• desaturaza fitoenu - crt1

• zeta-karoten

• desaturaza zeta-karotenu - crt1

• likopen

• cyklaza likopenu - lyc

• beta-karoten

Jadalne szczepionki roślinne:

Do najgroźniejszych ludzkich chorób zakaźnych należą:




• biegunki

• błonica

• cholera

• gruźlica

• HIV

• malaria

• odra

• owrzodzenia (i nowotwory) żołądka i dwunastnicy

• polio

• tężec

• wścieklizna

• żółtaczka




wywołane przez patogeny zasiedlające blonę śluzową przewodu pokarmowego i drogi moczowo-płciowe; przenoszone drogą kropelkową, przez kontakt z wydzielinami zakażonych osób (zwierzęt), lub przez owady oraz choroby autoimmunologiczne, np.

• cukrzyca typu I

Choroby te są przyczyną kilku milionów zgonów rocznie, szczególnie w krajach rozwijających się!

• większość chorób zakaźnych (w tym choroby przewodu pokarmowego) można skutecznie zapobiegać stosując szczepionki

• Tradycyjne szczepionki iniekcyjne są dośc skuteczne, ale wywołują głównie ogólną odpowiedź immunologiczną, są drogie, bolesne i czasami niebezpieczne (nie dotyczy to szczepionek podjeddnostkowych)

• Dzięki szczepionkom liczba zgonów pod koniec lat 90-tych zmniejszyla się o 3 mln (…)

Choroba - czynnik chorobotwórczy - antygen

Edward Jenner (1749-1823) - twórca szczepionek

Hilary Koprowski (ur. 1916) - twórca szczepionki na polio

Szczepionki produkowane w roślinie:

• do bezpośredniego spożycia

• przetworzone części roślin (tabletki, kapsułki)

• ekstrakcja białek antygenowych (rolnictwo molekularne)

Warunki jakie muszą spełniać rośliny kandydujące na jadalne szczepionki:

• Rośliny produkujące białko rozpoznawane jako antygen muszą być akceptowane jako żywność oraz tanie w produkcji i powszechnie dostępne

• Okres od zbioru części roślin, którym będą spożywane nie powinien być długi

• poziom syntezy białka antygenowego musi być wysoki

• Białko antygenowe nie może ulegać całkowitej degradacji w przewodzie pokarmowym i w procesie obróbki termicznej

• Białko antygenowe nie może być toksyczne dla rośliny

Na pomysł wykorzystania roślin jako jadalnych szczepionek wpadł Profesor Charles Arntzen (Uniwersytet A&M i Instytut Boyce Thompson, USA)

W jaki sposób tworzymy jadalne szczepionki?

Gen patogena wprowadzamy do rośliny. Zjadając części tej rośliny zaszczepiamy się.

Dominujący obecnie pogląd: rośliny mogłyby być wykorzystywane jako „producent” białek antygenowych (i innych substancji o właściwościach leczniczych) ale nie do bezpośredniego spożycia

Transgeniczne rośliny mogą produkować wiele innych cennych białek, np.:

• fibroinę

• globiny

• interferon

Kultury włosnikowwate (KW)

Transformacja za pośrednictwem A. rhizogenes

Najważniejsze zalety KW:

• Inne spektrum metabolitów lub inne ścieżki metaboliczne w porównaniu z rośliną donorową i innymi typami kultur in vitro

• Przyklad

• Wydajniejsza synteza metabolitów

Przykłady metabolitów pozyskiwanych w kulturach włośnikowatych:

• skopolamina

• serotonina

• szikonina

• serpentyna

• kataranina

• kwas rozmarynowy

• katechina

Hodowla molekularna:

• selekcja wspamagana markerami molekularnymi - MAS i inne działania*) (mapowanie sprzężeniowe, mapowanie asocjacyjne)

• Selekcja genomowa

• Predykcja genomowa

*)

MAB - marker assisted back crossing

MAP - marker assisted pyramiding

MAI - marrker assistend introgression

MES - marker evaluated selection

18.11.2013r.

Stefan Malepszy

Mikroorganizmy niepatogeniczne w ogrodnictwie

Plan wykładu:

• Wprowadzenie

• Metagenom - geneza, znaczenie

• Biokontrola - organizmy przeciw organizmom

• MNU w ogrodnictwie

• owoce

• warzywa

• Niektóre szczegóły technologii

• Podsumowanie

Biogospodarka (green economy) (II polowa lat 90-tych ub. Wieku)

• Pojęcie wyrazające reorientację rozwoju gospodarczego, od zdominowanego przez sztuczną interwencję w środowisko (np. chemia), do uczynienia organizmów żywych dostarczycielami wszelkich dóbr potrzebnych człowiekowi z zachowaniem rozwoju zrównoważonego bioróżnorodności

• Bioróżnorodność i Biotechnologia - są jej fundamentem

Metagenom

Niektóre efekty biologiczne spowodowane liczbą genomów (…)

Sekwencja genomu ogórka - R. Wójcicki i Z. Przybecki

Konsorcjum Polskie Sekwencjonowania Genomu Ogórka:

http://csgenome.sggw.pl/

„The metagenomics of disease - suppressive soils - experiences from METACONTROL project”

• Jan Dirk van Elsas i in.

• W agregatach glebowych będących podstawowymi składnikami gleby kluczowe znaczenie odgrywają mikroorganizmy

Projekt transeuropejski METACONTROL c.d.

• badania metagenomu gleb o działaniu ograniczającym występowanie chorób w uprawach (2008r.)

• gleba jest najważniejszym zbiorem różnorodności mikroorganizmów na jednostkę masy i objętości

• mikroorganizmy są słabo (…)

Human Microbiome Project:

• Projekt badawczy zakladający zsekwencjonowanie genomów 1000 gatunów mikroorganizmów zasiedlających wnętrze ludzkiego organizmu i żyjących na powłokach zewnętrznych w celu lepszego poznania interakcji tych mikroorganizmów z organizmem człowieka (…)

Wszystkie ekosystemy funkcjonujące w przyrodzie są zdominowane przez jednokomórkowe organizmy prokariotyczne, głównie eubakterie

(…)

Bakterie endofityczne:

• Mikroorganizmy zasiedlające roslinę ale jej nie kolonizujące, są zarazem objawem typowego stanu roslin; wiele z nich stymuluje wzrost, wspiera zdrowotnośc i rozwój

• Każdy organ rosliny może być skolonizowany przez nieco inny zestaw gatunkowy endofittów, w większości (wymienione gatunki)

Metagenomika, jako wylaniający się kierunek nowoczesnej (…)

Metagenomika c.d.

Mikroorganizmy mogą (…)

Biokontrola - organizmy „przeciw” organizmom

Pink Pigmented Facultative Methylotroph (PPFM)

• PCT Pub. No: WO01/90303, November 22, 2001

• Methylobacterium mesophilicum - przekazuje się z nasionami, podobieństwo do dziedziczenia cytoplazmatycznego

• Wprowadzenie do nasion (A. thaliana, jęczmień (…))

• (…)

Nowy bakteriofag ATCC #PTA-5075 liza Methylobacterium i Human Blood Bacterium (HBB)

• Stosowany do eliminacji (…)

Microbial Biotechnology in Horticulture - książka na której oparta jest dalsza część tego wykładu

Biotechnologia roślin - S. Malepszy (tam jest jeden rozdział ”bakterie wykorzystywane w produkcji roślinnej” - z tego rozdziału tez korzystał)

Drobnoustroje zasiedlające rosliny

• Liczebność bakterii zasiedlających rośliny może osiągać wartość 1 mld na gram tkanki korzeni

• W fylosferze roślin bakterii może być około 200 mld na gram liścia, chociaż liczba ta może się znacznie wahać.

• Bakterie komensalne (…)

Różne stadia rozwoju patogena i powstająca choroba rośliny mogą być zmniejszone przez zastosowanie preparatów kontrolujących aktywność mikrobiologiczną zawierających grzyby i drożdże. Środki te mogą oddziaływać na jedno lub wiele stadiów rozwojowych patogena.

Kubicki - opracował system generycznej kontroli płci u dyniowatych. Znajomość mechanizmów kształtujących ten system wykorzystał do tworzenia mieszańców heterozyjnych.

Wykorzystanie grzybów tworzących mikoryzę arbuskularną w ogrodnictwie:

Niektóre informacje o grzybach tworzących Mikoryzę Arbuskulaqrną (AM)

• grzyby uczestniczące w (…)

Korzyści ogólne z AM są dla rozlin zróżnicowane

• poprawa stopnia odżywienia (głównie P)

• odpornośc na choroby odglebowe

• omijanie stresu solnego i wodnego

• zwiększony plon

AM stały się niezbędnym skladnikiem zrownoważonych systemów produkcji roslin uprawnych dzięki - zmniejszonymi zuzyciu energii, działaniu jako (...)

Ogólne warunki inokulacji

• szczep natywny lub usupełnienie szczepem dodatkowym

• zmienność zdolności do zasiedlania przez grzyba zaleznie od szczepu, gospodarza i czynników środowiska

• koniecznośc wyselekcjonowania/zidentyfikowania szczepu najskuteczniejszego

• obecność naturalnych endofitow w glebie nie tłumi efektu mikryzowego

• (…)

Efekty bezposrednie:

• lepsze ukorzenienie Citrus i mango w szkółce i in.

• (…)

Produkcja inokulum:

• tylko na roslinach gospodarza w doniczkach i szkółkach (rozsadnikach)

• inokulum spor (200 spor/nasiono soi; na 1 ha do 2 kg spor)

• infekcja korzeni

• inokulum z gleby Nutrient Film Technique (NFT)

Prosta metoda produkcji inokulum AM w gospodarstwie: (punkty były rozwinięte)

• przygotowanie pola

• sterylizacja gleby

• inokulacja grzybem AM

• Zbiór inokulum

Dobra kolonizacja przy 150-200 jednostek infekcyjnych na 1 g substratu (piasek:gleba; 1:1). Im wczesniej inokulujemy tym większa korzyść dla rośliny.

W biokontroli chorób pozbiorrczych wykorzystuje się najczęściej nie jeden, lecz kilka procesów:

• antybioza

• pasożytnictwo

• odporność indukowana

• współzawodnictwo o pokarm i przestrzeń życiową

Bakteria endofityczna Enterobacter sp. 6338 może zwiększać wzrost topoli w uprawie na glebah słabych o 40%

• zdolnośc ta jest wynikiem wytwarzania dwóch substrattów do produkcji IAA - acetoiny i 2,3-butanodiolu przez operon budABC stymulowanej przez sacharozę.

Podsumowanie:

• Mikrobiom to wartości „dodane” wynikające z znajomości oddziaływania genomów mikroorganizmów w danym mikro- i makro- środowisku

• Istnieje szerokie spektrum zależności mikroorganizmy - roślina do wykorzystania w praktyce - szczególnie ogrodniczej

• Zrównoważony rozwój i włączenie społeczne - efekty NMU

Najwaziejsze (do egzaminu):

• Korzyści ogólne z AM są dla roślin zróżnicowane

• Ogólne warunki inokulacji

• W biokontroli chorób pozbiorczych wykorzystuje się najczęściej nie jedne, lecz kilka procesów

EPIDEMIA-zespół procesów przyrodniczych przebiegający w określonym miejscu i czasie,prowadzący do pojawienia się choroby populacji rośliny przy udziale czynnika chorobotwórczego w odpowiednich warunkach środowiska,przy współudziale człowieka.Występuje przy dużym nasileniu choroby danej populacji.

TEST ELISA-test immuno.;reakcja barwna enzymu sprzężonego z przeciwciałami do jakościowego i ilościowego oznaczania antygenów.Pewna ilość antygenu unieruchomiona jest na powierzchni fazy stałej.Wprowadzamy materiał biologiczny z przeciwciałami dla unieruchomienia antygenu.Tworzą razem kompleks immuno,dzięki któremu przeciwciało zostaje trwale związane z podłożem.Po przepłukaniu środowiska reakcji i dodaniu odpowiedniego substratu,enzym związany ze specyficznym przeciwciałem katalizuje reakcję.Barwny produkt oznaczmy spektrofotometrem.

WESTERN BLOT-Wykrywanie określonych białek.Trudna,wymaga odpowiedniej aparatury.Bardzo czuła.Nie może być stosowana w testach polowych,na szerszą skalę bo nie zautomatyzowana.Wykonanie analizy trwa 2dni-droga.

SOUTERN BOLT-identyfikacja fragmentówDNA.Średnia czułość,może być wykonana przy pomocy prób znakowanych(wtedy 30h)lub prób nie znakowanych,ale wtedy droższa.Nie nadaje się do testów polowych.Nie daje wyników ilościowych.Stosowana w badaniach.

PCR-wykrywamy elektroforetycznie co wyprodukowaliśmy przez PCR(polimeraza Taq,DNA,startery,4deoksyrybonukleotydy).Real timePCR.B.Wysoka czułość.Długi czas wykonania1-2dni.Kosztowna.Nie wykorzystywana w polu,daje wyniki ilościowe.Metoda przy ocenianiu żywności etykietowanej.

KOMÓRKI MACIERZYSTE- zaangażowane są w rozwój i budowę struktury żywego organizmu.Charakteryzują się nieograniczoną zdolnością do samoodnawiania, co zapewnia im trwanie często przez cały czas życia org.Drugą cechą możliwość różnicowania się w wyspecjalizowane typy komórek potomnych.WYSTĘPUJĄ w merystemach wierzchołkowych(pęd/korzeń) i w kambium.

TOTIPOTENCJALNE- Mozliwość przekształcenia się we wszelkie możliwe tkanki.np. zapłodniona komórka jajowa (zygota) zdolna do wytworzenia wszystkich komórek organizmu i łożyska.

PLURIPOTENCJALNE-przekształcają się w poszczególne tkanki i narządy (rod.Kom.Somatcyznych).Dają początek wszystkim, poza rozrodczymi, komórką tkanek i narządów.

Z PRIMORDIÓW KORZENIOWYCH można otrzymać:pędy,kokrzenie,zarodki somatyczne(ryboflawina).

DO REGENERACJI SYNTETYCZNYCH SIEWEK POTRZEBNA JEST ENDOGENNA AUKSYNA.

RYBOFLAWINA-wyłącza system oksydazy IAA,bo procesy utleniania nie zachodzą.

WIT.B2-w procesach utleniania i redukcji.Duża rola w narządach wzroku.Współdziała w funk.układu nerwowego.WYTWARZANIE wit.B2(ryboflawiny)w kulturach kom ogórka: tkanka akumulująca witB2 doskonale aklimatyzuje się do warunków bioreaktora z mieszadłem mechanicznym.

ZASADY KPD:

1. Instrumenty ekonomiczne zrównoważonego stosowania pestycydów

2. Wskaźnik i harmonogram zmniejszania zagrożenia

3. Monitorowanie stosowania pestycydów

4. Szkolenie dla doktorantów

5. Szkolenie dla profesjonalistów, użytkowników

6. Doradztwo przy sprzedaży

7. Informowanie opinii publicznej

8. Programy badawcze wpływu pestycydów

9. Wymogi bezpiecznego stosowania pestycydów

10. Kontrola techniczna sprzętu

11. Zakaz zabiegów lotniczych

12. Ochrona środowiska wodnego

13. Stosowanie pestycydów w miejscach publicznych

14. Obchodzenie się z pestycydami

15. Integrowana ochrona roślin

16. Pomiar postępów zmniejszenia zagrożeń.

Sekwencjonowanie genomu eukariotycznego

Badania rozpoczęły się około roku 90tego

1. Sekwencjonowanie genomu

1.1. Metody sekwencjonowania wielkoskalowego (NGS)

• Metoda Sangera - metoda najstarsza, bardzo ważna, stanowi wzorzec dla innych metod, stosowana jest niekiedy jako kontrola, droga, powolna i bardzo dokładna

• Pyrosekwencjonowanie ( 454 Titanum) - odczyty relatywnie krótkie 100-150nukleotydów

• Metoda Solexa i SOLID - krótkie odczyty 35 nukleotydów, im dłuższe odczyty tym są większe błędy, metoda dla sekwencji transkryptomów lub genomów prokariotycznych

• Metoda HELICOS High Speed Gene Sequencing DNA - fragmenty 400 nukleotydów - ogórek

• Metoda HOUSA DNA Sequencing NA Boup Hybridization Assistes Nonapore Sequency Platform - wiążemy się z tą metodą najbardziej, dosyć tania, szybka 1h, łatwe odczyty, wynoszą około 100kpz,składanie genomu zachodzi bez map

• Oxford Nonapore Sequencing - metoda wyjątkowo prosta i niezawodna, brak jej w użyciu handlowym, nie znamy sekwencjonowania ile i jakie

• PAC-BIO (single - molekule, Real time DNA sequencing_ - sekwencjonowanie w czasie rzeczywistym, odczyt bezpośrednio z nici DNA

2. Odtworzenie genomu

2.1. Składanie genomu (assembling)

2.2. Ułożenie genomu na chromosomach

2.3. Domykanie genomu

3. Analiza genomu

3.1. Analiza sekwencji niekodujących i powtarzalnych

3.2. Adnotacje genomu

3.2.1. Adnotacja strukturalna

3.2.2. Adnotacja funkcjonalna

Zwiększona liczba sekwencjonowania genomu nie wpływa na jakość pokrycia. Po iluś razach nie ma już znaczenia. Wyniki są takie same.

ASSEMBLING - złożenie z krótkich fragmentów genomu w większe fragmenty. Assembling nie potrafi złożyć fragmentów, które się powtarzają. Możliwe jest jedynie złożenie całej części unikalnej (kodującej). U ogórka ta część zajmuje około 60% całego genomu. Taka cześć genomu jest wystarczająca, by można było się dowiedzieć o genach, strukturach, itp.


W ten sposób można składać kontigeny.

Kontigeny sekwencyjne - złożone genomy

Częściowe sekwencjonowanie przeprowadzamy na końcach tych fragmentów, np. u BAC

Dzięki temu można połączyć kontigi zwane kontigami fizycznymi (skafaldy).

Skafaldy pełnią ważną funkcje. Możemy je nanieść na chromosomy przy pomocy mapy gęstości. Najważniejsze mapy do przenoszenia to mapy genetyczne.

Wówczas tworzą się metakontigi. Następnie kolejnym procesem jest domykanie genomu (dopełnienie). Jest to proces bardzo kosztowny i żmudny ustawianie powtarzających się sekwencji

W takim stanie genom można analizować.

Wówczas przeprowadza się szukanie genów in. Adnotację. Przeprowadzamy to niezależnie od metody, zawsze.

Adnotacja odbywa się w 2 etapach:

- predykcja (przewidywanie genów) adnotacja strukturalna, bardzo trudny etap, określamy struktury prawdopodobne

- adnotacja funkcjonalna - szukamy funkcji struktur genopodobnych

Analizy porównawcze - inne genomy porównujemy do naszego (badanego)

PYROSEKWENCJONOWANIE

Jest sekwencjonowaniem poprzez syntezę. Biorą w nim udział 4 enzymy: polimeraza DNA, ATP sulfurydaza, lucyferaza i apyraza.

Starter sekwencyjny hybrydyzuje z jednoniciowym DNA, który jest amplifikowany reakcją PCR. W mieszaninie reakcyjnej znajduje się w/w enzymy.

Do mieszaniny dodawany jest tylko 1 nukleotyd. Musi być on komplementarny do pierwszego wolnego nukleotydu.

Dzięki polimerazie DNA komplementarny nukleotyd jest dołączany do nici.

Powstaje wówczas 2-fosforan. W reakcji jest on przez ATP sulfurylazę jest zamieniany na 3-fosforan. 3-fosforan używany jest przez lucyferazę. Lucyferyna zostaje ufosforylozowana i wówczas powstaje błysk fluorescencyjny, który jest zarejestrowany. Apylaza służy do usuwania wszystkich pozostałych fragmentów. Następnie polimeraza przesuwa się dalej i dodawany jest kolejny nukleotyd. Cykl się powtarza.

W tej metodzie może być sekwencjonowanie genomowe, cDNA, fragmenty DNA

DNA jest fragmentowane. Potrzebne są do użycia adaptery (krótkie sekwencje dołączane na końcach nici). Jest to konieczne, gdyż są one przenoszone na „kulkę” - kanałki DNA komplementarne do adapterów. Do tej „kulki” przyczepia się tylko 1 sekwencja . Przenosimy je wówczas do roztworu, gdzie są one obtoczone i tworzą się kropelki. 1 kropelka = 1 sekwencja. - tam przebiega PCR (zwane emulsyjnym PCR)

Następnie rozpoczyna się proces amplifikacji. Do adaptera przyłacza się starter i przebiega synteza nici. Następnie nici się rozłączają (pod wpływem wysokiej temperatury). Po obniżeniu temperatury nić przyłącza się do innego startera. Cykl się powtarza.

W ten sposób wszystkie nici z biegiem czasu będą miały przyczepione nici. Na 1 „kulce” będzie mnóstwo kopii tej samej sekwencji. „kulki” umieszczane są na „plastrze miodu” paletce z mikrostudzienkami. 1 kulka 1 studzienka

Tam zachodzi proces sekwencjonowania. Całość palety wstawiamy do urządzenia, gdzie następuje ten proces. Odbywa się tam reakcja opisana powyżej, na początku. Wszystko jest oddzielnie rejestrowane.

Do zsekwencjonowania ogórka 8 x trzeba uzyskać aż 8 mln „kulek”

SEKWENCJONOWANIE PÓŁPRZEWODNIKOWE (Semiconductor)

Podczas sekwencjonowania wyzwala się wodór, który zmienia pH - rejestracja wyników.

W metodzie tej wykorzystujemy poletka z mikrostudzienkami, gdzie jedną z warstw jest warstwa wrażliwa na jony i sensor wyłapujący zmiany pH. Jeśli nukleotyd się przyłączy zmiana pH w studzience

METODA REAL TIME DNA SEQUENCING - W CZASIE RZECZYWISTYM

W studzience na dole na stałe przymocowana jest polimeraza DNA (F29). Dzięki niej przyłączane są wyznakowane nukleotydy ( każdy ma swój kolor). Jeśli się przyłączy, to oznacza, że jest komplementarny i wówczas wyzwala to błysk światła, który jest rejestrowany.

Wielkość mikrostudzienki 10 ^-21 litra.

Nić DNA przesuwa się po polimerazie i przyłącza nukleotydy. Wówczas tworzą się 2 nicie.

Jest to nowa metoda, która może odczytywać długie fragmenty, nawet do 1500 nukleotydów.

NONAPORE SEQUENCING

- izolowanie DNA genomowego

- fragmentacja DNA - na 100 kpz

- te 100kpz fragmenty są denaturowane by otrzymać 1 niciowe DNA, są one hybrydyzowane z 6merami ( o sekwencji losowej)

- przyłączają się do nici

-miejsce przyłączenia tworzy wzór specyficzny dla nukleotydu

- membrana zawiera nanopory, gdzie hybrydyzująca nić może przejść

- wówczas następuje rejestracja zmian prądu ( w płynie) otrzymujemy wzór rozkładu przyłączenia heksametrów

Inny kawałek jest poszukiwany i powstaje wzór przyłaczenia. Muszą one mieć takie same wzory. Te fragmenty 100kpz łączą się ze sobą tworząc cały genom

- uzyskujemy mapę genetyczną

- proces ten jest wykonywany dla całej biblioteki sond (heksamerow)

- w rezultacie uzyskujemy metakontigi o długości całego genomu w 1 kawałku przy 1 chromosomie

Mają wiele kopii, każdy o innym wzorze przyłączenia

- ustalana jest sekwencja

- układa się wszystkie nici

Mapy używamy do kontroli !

OXFORD BASE

Nanopory są wyłożone białkami, tutaj przyłącza się egzonukleaza, . Ma ona za zadanie ciąć DNA na fragmenty - 1 nukleotydowe. Ten pojedynczy nukleotyd wpada do studzienki, gdzie jeśli jest komplementarny, przyłącza się i wówczas powstaje prąd rejestracja wyników

HELICOSE - metoda enzymatyczna

Jednoniciowe DNA jest cięte na krótkie fragmenty. Na 1 końcu dodawany jest fragment Poli A . Calość przenoszona jest na tacę. Na tej paletce są przytwierdzone na stałe fragmenty Poli T. Końce Poli A są przyłączane do Poli T. fragmenty Poli T są starterami do syntezy. Rozkład punktów zapamiętuje system. Tam błyska światło - jeśli nukleotyd się przyłączy.

Flawinozalezna embriogeniczna kultura zawiesinowa ogórka spełnia kryteria kultury Komorek macierzystych

Definicja Komorek macierzystych:

Komorkami macierzysty określa się komórki, które zaangażowane sa w rozwój i budowę struktury żywych organizmów. Charakteryzują się nieograniczona zdolnością do samo odnawiania, co zapewnia im trwanie często przez cały czas życia organizmu.

Druga cecha komorek macierzystych jest możliwość różnicowania się w wyspecjalizowane typy komorek potomnych. W zależności od stopnia możliwości do dalszego różnicowania się wśród komorek macierzystych wyróżniamy:

• Totipotencjalne - np. zapłodniona Komorka jajowa (zygota) zdolna do wytworzenia wszystkich komorek organizmu i łożyska

• Pluripotencjalne - dają początek wszystkim, poza rozrodczymi, Komorkom tkanek i narządów

• Multipotencjalne i unipotencjalne - u ludzi i zwierząt definiowane sa bardzo rożnie, sa one zdolne proliferowac albo przechodzic na ścieżkę roznicowania.

Komorki macierzyste nie wyglądają jak komorki erystematyczne. Sa one silnie zróżnicowane. Znajduja się w specjalnym stanie fizjologicznym. Sa kwintesencja żywego organizmu

Zywe skamieniałości - baobab, sekwoja

Komorki macierzyste korzenia maja właściwości pluripotencjalne

KPK - kultura primordiow korzeniowych z korzeni powstaja synetyczne siewki

Korzenie mogą się „upedawiac”. Roslina jest struktura bipolarna. Zmiana z 1 centrum może być odbudowana dzieki 2 centrum. Badania nad Solanum.

KPK zostala zaindukowana i ustabilizowana na pożywce SMS 12.

Idea badania: można wykorzystac pluripotencjalne komorki do mikrorozmnażania. Chodzi o zniesienie dominacji wierzcholkowej a aktywacji pakow bocznych.

Cykl funkcjonowania KPK - cykl proliferacji jest nietypowy. Z komorek merystema tycznych otoczonych Komorkami zmienionymi przez pożywkę.

Regeneracja roslin z kultury primordiow pedowych ogorka - w ciemności od stadium komorek liściowych

Haploidalna plynna kultura agregatow merystema tycznych proliferuje w ciemności a pożywce 2BA10E

Faza proliferacji w modelu somatycznej embriogenezy ogorka - egzogenna auksyna jest zbedna

Kultura flawinowa - od 10 lat

Ryboflawina tworząc kompleks z pochodna fenyloetanolu zawierajaca czesc glikozydowa stukrotnie zwieksza swoja rozpuszczalność

Dla ogorka procedura ma charakter uniwersalny - była skuteczna dla każdego z testowanych genotypow

Stabilna proliferacje tkanki można utrzymac w obecności dostarczonej egzogennie naturalnej cytokininy

Dodatek regulatorow wzrostu nie jest konieczny dla zapewnienia stabilnej proliferacji tkaki, akum\ulujacej ryboflawine ox.

Niestety pewnie to będzie niezrozumiale, ale to wd Burzy :D

TECHNIKI IMMUNOELEKTRONOMIKROSKOPOWE W WYKRYWANIU I ROZPOZNAWANIU WIRUSÓW ROŚLIN.

Test Elisa - służy do wykrywania określonych białek w badanym materiale z użyciem przeciwciał skaningowanych z odpowiednim enzymem.

Test enzymatyczny enzym + przeciwciało = koniugat

Elisa pośrednia

5. Fragment IpG-F(ob')

6. Antygen

7. Kompletne IpG

8. Znakowane enzymem białko A

9. Substrat

7. Adsporpcja przeciwciał A

8. Antygen

9. Przeciwciała B

10. Znakowane enzymem przeciwciała B

11. Substrat

Przeciwciała - produkowane w śledzionie przez limfocyty B, mają krótki okres życia

Technika SEM - Technika immunosorpcyjna oparta na zjawisku serologicznego wyłapywania cząstek z zawiesiny wirusa

Zalety:

-Wynik pozytywny jest obserwowany w postaci dużych………..

SsRNA wiroidów i wirusów poddawane są procesowi odwrotnej transkrypcji

Real Time PCR - do środowiska reakcji wprowadzane są znakowane…….. Metoda analityczna bazująca na konwencjonalnej metodzie PCR (reakcja łańcuchowa polimerazy DNA). Analiza ilości produktów w czasie rzeczywistym

- Wykorzystując techniki fluorescencyjne pozwala na monitorowanie ilości produktu reakcji w każdym cyklu reakcji

Agrobacterium - Rhizobium

Bakteria patogeniczna, symbiotyczna, narzędzie inżynierii genetycznej

Agrobacterium tumefaciens - guzy na korzeniach

Agrobacterium radiobacter (Bacterium) - 1902

Agrobacterium thumefaciens - 1907

rhizogenes (Phytomonas) - 1930

Agrobacterium rubi (Bacterium) - 1940

Agrobacterium vitis - 1990 - rozwój systemiczny, pędy winorośli

Agrobacterium tumefaciens

- wyjątkowy patogen dla roślin

- może żyć wiele lat, saprofitycznie w glebie

- infekcji może dokonać jedna komórka bakterii, u innych wiele, komórka która może znajdować się w przestrzeniach międzykomórkowych, musi uszkodzić komórkę, w guzach nie ma bakterii bo proces choroby jest to przekazanie DNA z komorki bakterii do komórki roślinnej

*Komórka roślinna - eukariotyczny organizm

*Komórka bakteryjna - prokariotyczny

Pseudomonas - narośl, nienormalny rozwój tkanek, następuje poprzez syntezę hormonów roślinnych

Rodzaj Agrobacterium - 1942

plazmidy Ti i Ri (po 200 tys par zasad) - wytworzenie drobnych korzeni

Rodzaj Rhizobium - 1889

plazmidy Sym

Geny znajdujące się w obrębie plazmidu stanowią 5% ogólnej puli

plazmidy Ti - wiąże się sprawa wytwarzania guzów, bakteria pozbawiona plazmidów, brak patogeniczności

Łatwość wymiany materiału obecnego na plazmidach

- 5400 genów

4 struktury z DNA - okrągły chromosom, liniowy chromosom, dwa okrągłe plazmidy

dwa chromosomalne plazmidy

plazmid Ti - duży

- wzrost bakterii w postaci guzowatych narośli

- przestawienie metabolizmu na produkcję opin, metabolitów nieprzydatnych roślinie, cennych dla bakterii. Te przemiany zakażonych tkanek są następstwem przekazania im przez bakterię jej DNA tzw. T - DNA (po wykryciu uszkodzonej rośliny bakteria wpuszcza T - DNA ze swojego plazmidu zwanego plazmidem Ti)

Opakowawszy je w odpowiednie …… - przesyła je przez specjalnie wytworzony tunel do wnętrza komórki roślinnej. Opino metabolit powstaje w tkankach roślinnych zakażonych przez bakterie w wyniku ekspresji genów przekazanych od Agrobacterium

Domena - Bacteria

Gromada - Proteobacteria

Klasa - Alphaproteobacteria

Rząd - Rhizobiales

Rodzina - Rhizobiaceae

W oparciu o sekwencję kodującą 16S(5?) rDNA

Ten gen jest genem stałym, nie ulega zmianie

23SrDNA -

- Rhizobium radiobacter

- szczep Ti

- szczep niepatogeniczny

- Rhizobium rhizogenes

- Rhizobium rubi

- Rhizobium Vitus

- tumorogeniczny szczep - też posiada plazmid Ti, ale różny od Tumefaciens

-niepatogeniczny szczep - też posiada plazmid Ti, ale różny od Tumefaciens

Rhizobium Larrymoorei

- fikus benjaminek

Agrobacterium tumefaciens - jako wektor genów wprowadzanych do komórek

Transformacja roślin

- trzy regiony DNA

plazmid Ti - odcinek T - DNA, region wirulencji z genami Vir

chromosom - odcinek z genami chr (absorpcja bakterii na powierzchni komórki)

Det(k?)onacja

- wykrywanie, identyfikacja wirusa

- lokalizacja …… antygenowych na powierzchni cząstki wirusa

Serologiczne zbrylanie się cząstek wirusa

- cząstki wirusa zbrylają się tworząc grudy - bryły

WIRULENCJA-umożliwianie ekspresji zmianą chorobowym

CHV-umożliwia zaczepienie kom.bakt. do uszkodzonej kom.roślinnej.Żeby doszło do pojawienia guzów musi być uszkodzona tkanka-sygnał dla bakteri uruchomienia genów CHV.Uszkodzenie tk. Wytwarza fenole acetosyrinogone-kom. bakt zaczepia się uszkodzonej tk.

T-DNA zakodowane są geny,które powodują wytworzenia hormonów wzrostu(to zostaje wbudowane w kom. Roś.)i geny syntezy opin. Onkogeniczne geny kodujące enzymy do syntezy auksyn i cytokinin odpowiedzialne za wytworzenie guzów(stymulacja podziałów kom., co umożliwia powstanie tumorów).Geny kodujące syntezę opin, wytworzone przez rośliny, zużywane przez bakterie(apropona,neopilina).Poza T-DNA: -geny katabolizmu opin( czasem na drugim plazmidzie) -geny warunkujące przemieszczanie T-DNA z bakterii do bakterii przez koniugacje. -na plazmidzie Ti występuje gen warunkujący podatność na agrotokstyny 34, dzięki temu jest możliwe jego wykorzystanie do ochrony.

E.coli-służy do namnażania genów, które są dołączane do plazmidu Ti, antybiotyki.

Jak się pozbyć Agrobacterium?streptomycyna-rozkład chloroplastów rośl.

PCR- powielanie dowolnej sekw. DNA z użyciem starterów, termo stabilnej polimerazy DNA i oligonukleptydów. CYKLE:1denturacja dwuniciowego DNA w 95 stop.C 2.przyłącz startera do matrycy w 55 stop. C. 3.polimeryzacja w 72 stop.C. KOMPONENTY:matryca DNA lub RNA,startery, bufor,substraty d-NTP,jony Mg2+, termo stabilna polimeraza DNA.

W płynnej lub zestalonej pożywce bez regulatorów wzrostu PK przekształcają się w roślinki przechodząc przez stadium jednobiegunowe a następnie dwubiegunowe o buławkowaty kształcie. Użycie jako ekspalantatów pierwotnych zarówno pąków wierzchołkowych jaki i fragmentów korzeni prowadzi do powstania KPR oraz regeneracji rośliny.Rośliny zregenerowane z 2 kultury nie odbiegają fenotypowo od roślin wyjściowych i mają ten sam poziom ploidalności. Odmiany roślin zmodyfikowanych gen:takie których mat.gen. został zmieniony w sposób nie zachodzący w normalnych war.(np. rośl. wytwarzające białko faninatynę, bakterie produkujące insulinę, kukurydza Bt, bawełna B7).Bt -Bacillus turingensis, bakt. glebowe, szczepy wytwarzają białko-naturalny insektycyd.Jest nieaktywny, chyba że zostanie zmodyfikowane w odpowiednich warunkach(przewód pokarmowy owada). Geny cry -odpowiedzialne za wytworzenie toksyn. Efekt ekonomiczny GM - redukcja pestycydów, emisji CO2, gaów pochodzących ze spalania oleju napędowego, 10% wzrost plonu kukurydzy Bt. Elisa pośrednia- kiedy jest patogen surowica na ten sam antygen jak na różnych zwierzetach.Adsorpcja przeciwciał A np. Iq6 z kozy dodajemy antygen i przeciwciała B innego zwierzęcia

Metody kontroli żywności pochodzącej z roślin modyfikowanych genetycznie

Jeżeli w żywności kontrolowanej zawartość GMO jest mniejsza niż 0,99% to nie jest to żywność genetycznie modyfikowana. Wykrywanie GMO jest możliwe tylko w określonych możliwościach.

Otrzymanie genetycznie zmodyfikowanych roślin (rośliny z wbudowanym trans genem) wymaga zastosowania inżynierii genetycznej: izolowanie genu, sekwencjonowanie, wbudowywanie do wektorów, przeniesienie do komórki biorcy, sprawdzenie obecności ekspresji transgenu

W porównaniu do klasycznych metod dostarczania roślin (hodowla twórcza), metody z użyciem inżynierii genetycznej, pozwalają na wprowadzenie niewielkiego odcinka DNA (w klasycznej metodzie łączymy dwie gamety) pochodzącego najczęściej z innych organizmów (np. bakterie, grzyby, zwierzęta)

ALE! DNA musi być odpowiednio przygotowane

Wprowadzenie transgenu do bakterii i uzyskanie dzięki temu nowych produktów (insulina, etanol, detergenty) nie wywołało zainteresowania opinii publicznej

Ocena ryzyka wprowadzania GMO do produkcji jest inna niż w USA (znalezienie równowagi miedzy ryzykiem, zachowaniem publicznym, a korzyścią) a inna w Europie (zapobieganie każdemu ryzykowi)

W USA żywność produktów GMO nie ma etykiet. Uważa się, że jest sprawdzona i nie odbiega od żywności niemodyfikowanej z roślin. W krajach UE taka żywność musi być etykietowana niezależnie czy są w niej ślady zmodyfikowanego DNA czy nie. Zwraca się uwagę na procedury w wyniku, których żywność powstała.

W 2003 Komisja Codex (FAO) przyjęła uzgodnienia dla 169 krajów w jaki sposób oceniać ryzyko konsumenta dotyczące żywności i pochodzenia biotechnologicznego, włączając GMO.

Regulacja obejmuje ocenę bezpieczeństwa przed wprowadzeniem na rynek (w tym alergowości) oznakowanie produktu dla celów odwoławczych i monitorowanie po zakupie.

GMO tj. kukurydza, soja, ziemniak i produkowana żywność przy obecności mikroorganizmów: jogurty, sery, piwo)

Ocena udziału GMO w żywności wcale nie jest łatwa . Na ogół trzeba wiedzieć ,co chce się ocenić ( czy białka , czy DNA) i wyznaczyć zawartość badanych próbek i w których chce się monitorować obecność i/lub ilość poszukiwanej substancji

Pobieranie prób do wykonania nasion GM jest bardzo ciężkie do oszacowania

Wykrywanie nasion GM w wielkich transporterach, nasiona kukurydzy czy soi przywożone z jednego kraju do drugiego - błędy

Wiele organizacji opracowało wiele procedur pobierania prób do badań: USDA, CEN, ISO, WHO-FAO, ISTA . Protokoły różnią się między sobą!

Ważne jest ustalenie wielkości próby. Wynik może się różnić wtedy, kiedy próby zostały inaczej pobrane niewiarygodne wyniki

Pobierane próby reprezentatywnej jest działaniem wieloetapowym i wymaga zachowania procedury opartej na statystyce. Wyznaczanie próby o odpowiedniej wielkości do testowania GMO nie jest możliwe, jeśli nic się nie wie o wielkości populacji przywiezionej do badań

Certyfikowane materiały referencyjne (CMR) pozwalają na porównanie wyników , walidacje nowych metod, kalibracje urządzeń ISO, BCR - wzorce

Materiałem do badań GMO mogą być nasiona tkanki roślinne, białka oznaczane czy DNA.

Pierwszym standardem do badań GMO były sproszkowane nasiona GMO i nie-GMO. w Europie wyprodukowano kilka CMR: Kukurydza Bt-11, Bt 116, kukurydza Monsoto (MON) 810, soja, RP (Roundup Ready)

Kalibracja maszyn i narzędzi - urzędowo!

Walidacja sprawdzanie metody przez wiele laboratoriów

Przygotowanie prób i ich certyfikacja odbywa się według protokołu . Nasiona GMO badane są pod względem czystości,. Nasiona transgenicznych roślin mieszane są z nasionami roślin niemodyfikowanych w odpowiednich proporcjach, tak aby uzyskały CMR i mogły być wykorzystane do analiz.

Z materiału referencyjnego izoluje się całkowicie DNA

Laboratorium referencyjne - RADZIKÓW

Należy zwrócić uwagę na wielkość cząstek dla wytworzenia nominalnego materiału referencyjnego (mączka). Po certyfikacji GMO przechowywane są w 4 st C. i badane co 6 miesięcy przy pomocy elektroforezy.

Metody analizy białek:

Do umożliwienia obiektywnego testowania białek, firmy produkujące GMO z nowym białkiem muszą poddać to wieloetapowym testom lub wyprodukować antygen, przeciwciała oraz zapewnić standaryzowany materiał referencyjny

M. referencyjny musi być wytworzony zgodnie z procedurami

Czynniki ograniczające identyfikowanie GM białek - poliklonalne lub monoklonalne przeciwciała

- dostępność odpowiednich przeciwciał

- trudność produkowania przeciwciała dla szczególnej sekwencji białkowej

- niemożność uzyskania przeciwciała zdolnego do reagowania w ekstremalnych warunkach

- temperatura, pH, wysoka koncentracja

Łatwiej przebadać próbki ilościowo niż jakościowo!

Ważne: czułość, specyficzność, powtarzalność, analiza, materiał

METODY BADANIA BIAŁEK

• Western Blot

- metoda czuła

- nie jest stosowana w polu

- 2 dni kosztują 150$ za próbę

• Test ELISA

- białka nie są degradowane przez wysoką temperaturę, pH, sole

- średnio trudna, wymaga odpowiedniej aparatury

- jest czuła, szybka 30-90 min

Ok. 5$ za próbę

- daje wynik ilościowy

• Lateral flow ship paski

- latwa

- nie wymaga aparatury

- mniej czuła

- szybka 2 min

- warunki polowe możliwe

- ok. 2$ za test

- nie daje wyniku ilościowego

METODY ANALIZY DNA

- trudne,

- kosztowne

Southern blot

- średnia czułość

- proby znakowane P32

- 30 h lub nieznakowane ok. 6 h

- kosztowna metoda 150$ za próbę

- nie daje ilościowych wyników

- nie można stosować na polu

PCR (RT-PCR, Q-PCR)

- wysoce czuła

- dość długi czas wykonywania (ok. 1-2 dni)

- nie można na polu

- kosztowna

DNA Microarrays (macierze)

- odpowiedni sprzęt

- wysoce czuła

- ok. 2 dni

- koszt 600$

- wynik ilościowy

- możliwe użycie w polu

DNA Sensors ( czujniki)

- Trudna

- czułość niska

- koszt wysoki 200$

- nie daje wyników ilościowych

- mogą być w testach polowych

Analizy GMO powinny spełniać następujące warunki:

- umożliwiać jednoczesną analizę setek GMO czyli być automatyzowane

- być wysoce czule

- być wysoce specyficzne

- dawać wynik ilościowy

- być szybkie

- ekonomiczne

- łatwe w użyciu

- przenośne i łatwe do użycia w polu

- dawać wiarygodne wyniki z różnymi typami żywności

Najbardziej popularna metoda i najlepsza jak na dzień dzisiejszy to metoda RT-PCR!!!!!

WYKŁAD TROJANOWSKA - GENY

Roślinne bioreaktory

• rośliny pełnią funkcje estetyczne, sa źródłem pożywienia, leków, trucizn

• komórki roslinne -> siły napęddowe minibioreaktorów to jądro, chloroplastów, mitochondria

• komórki roślinne + biotechnologia

1. wykorzystanie naturalnych procesów metabolicznych

• bezpośrednie pozyskiwanie metabolitów

• biotransformacja

2. modyfikacja (transformacja genetyczna) procesów metabolicznych

• bezpośrednie pozyskiwanie metabolitów

• biotransformacja

METABOLITY- związki organiczne i nieorganiczne produkowane przez komórki (nie dotyczy białek i kw. nukleinowych).

• metabolity pierwotne - podstawowe składniki komórkowe, spotykane niemal u wszystkich organizmów

• metabolity wtórne - wytwarzane tylko u pojedyńczych gatunków (lub grup spokrewnionych gatunków) , albo tylko w niektórych tkankach, lub szczególnych warunkach środowiska. Metabolity wtórne są często środkami oddzialywania ze środowiskiem - substancje sygnałowe, obronne

• Przykłady:

• pisatyna - komórki grochu poddane stresowi suszy

• pelargonidyna - płatki pelargonii

• kukurbitacyna - dynia

• tomatyna - zielone komórki pomidora

• kauczuk naturalny - kauczukowiec brazylijski

• hyperyna - dziurawiec

• wytwarzanie wit. b2 (ryboflawiny) w kulturach komórkowych ogórka

• funkcja witaminy b2 w organizmie

• udział w procesach utleniania i redukcji

• odgrywa ważną rolę w funkcjonowaniu narządu wzroku

• współdziała w prawidłowy funkcjonowaniu układu nerwowego

• uczestniczy w przemianach aminokwasów

• tkanka akumulująca wit. b2 doskonale aklimatryzuje się do warunków bioreaktora z mieszadłem mechanicznym.

• biotransformacja (biokonwersja) to enzymatyczne przekształcenie różnorodnych substratów w bardziej wartościowe produkty.

• substratami mogą być zarówno związki naturalnie wystepujące w roślinach jak i ksenobiotyki. w biotechnologicznych procesach przemysłowych dominuyją biotransformacje z uzyciem drobnoustrojów, ale kultury komórek roślinnych zaczynaja stanowić ich ważne uzupełnienie.

• biotrnsformacje z użyciem kultur roślinnych

• izomeryzacja,

• rozszczepienie wiązań

• kondensacja

• KSENOBIOTYK ( z gr. ksenos - obcy) związki chemiczne występujące w organiźmie, który ani go nie produkuje, ani tez w normalnych warunkach nie przyjmuje z pozywieniem. Inaczej jest to substancja chemiczna nie będąca naturalnym skąłdnikiem żywego organizmu.

• przykłady biotransformacji z uzyciem roślinnych kultur in vitro

• terpeny - stewiol + eukaliptus = rubuzozol

• zw. steroidowe - digitoksygenina + strophananthus sp. = hydroksydigitoksygenina

• zw. fenolowe - kw. salicylowy + mallatus japonicus = o-glikozyd kw. salicylowego

• Biotransformacja metylodigitoksyny do metylodigoksyny z wykorzystaniem digitalis lanata

• namnożenie komórek w kolbie

• namnożenie kultury w bioreaktorach typu air lift

• Biotransformacja metylodigitoksyny do metylodigoksyny (hydroksylacja) w bioreaktorze typu air lift.

• po 2 tygodniach ok. 0,5g/dm3

• jadalne szczepionki roślinne

• do najgroźniejszych ludzkich chorób nalezą: biegunki, błonice, cholera, gruźlica, HIV, WZW B i C, odra, owrzodzenie żołądka i dwunastnicy.

• chorobu autoimmunologiczne
  (autoagresja)

• tradycyjne szczepionki są dość skuteczne, ale wywołują głównie ogólną odporność immunologiczną, sa drogie, bolesne i czasami niebezpeczne ( nie dotyczy to szczepionek podjednostkowych)

• szczepionki produkowane w roslinach

• do bezpośredniego spozycia

• przetworzone części roslin (tabletki, kapsułki)

• ekstrakt białek antygenowy

• prof. Charles Arntzen wpadł na pomysł, żeby wykorzystać rośliny jako jadalne szczepionki

• jak tworzymy jadalne szczepionki?

• warunki jakie muszą spełniac rośliny kandydujące na jadalne szczepionki

• tanie, łatwe w uprawie, jadalne itp.

WYKŁAD NIEMIROWICZ - GENY

Metody kontroli żywności pochodzącej z z roślin genetycznie modyfikowanych. .

Zakaz uprawy roślin genetycznie modyfoikowanych (GM) w Polsce (tzn. uprawiac niby można, zakazany jest obrót nasionami roślin GM - przyp. Iwony).

W Europie mozna uprawiać:

kukurydzę MON 810 (odporna na omacnice prosowiankę)i goździki z firmy Florigene o fioletowej barwie kwiatów, przedłuzonej trwałości i tolerancji na herbicyd. Otrzymywanie genetycznie mzodyfikowanych roślin wymaga zastosowania inżynierii genetycznej ( izolacja genu, sekwencjonowanie, wbudowanie do wektora, przeniesienie do komórek biorcy, sprawdzenie obecności i ekspresji transgenu )

• W porównaniu do tradycyjnych metod doskonalenia roslin (hodowla twórcza), metody z wykorzystaniej inzynierii genetycznej pozwalaja na wprowadzenie niewielkiego odcinka DNA (w tradycyjnej metodzie łączymy dwie gamety), pochodzącegoo najczęściej z innego organizmu (, np.bakterii).

• wprowadzenie transgenów do bakterii i uzyskanie dzieki temu nowych produktów (np. insulina, etanol, detergenty, ser itp.) nie wywołuje zainteresowania opinii publicznej, natomiast wprowadzenie ich do roslin uprawnych wzbudziło dyskusje i doporowadziło do powstania daleko idących regulacji prawnych.

• w USA żywność GM nie ma etykiet, a w UE jest to wymagane

• W 2003 komisja Godex Alimentatorious (FAO) przyjhęła uzgodnienie dla 169 krajów o oznakowaniu zywności GM.

• Ocena udziłąu GMO w zywności wcale ni ejest łatwa. Transport z nasionami mieszanymi - procedury pobierania prób i badania w laboratoriach.

• ISO - international Organisation for Standarization

• Materiały referencyjne i standarty. certyfikowane materiały referencyjne pozwalają na porównanie wyników, walidacje nowych metod i kalibracje urządzen. Są tworzone zgodnie z normami ISO i BCR.

• Materiałem do badan GMO moga byc nasiona, tkanki roślinne, oczyszczone białka, czy DNA.

• Przygotowanie takich prób i ich certyfikowanie odbywa sie wg. ustalonego protokołu.

• Nasiona GMo przeznaczonego do wyprodukowania standardu sa badane pod względem czystości. Nastepnie nasiona z roslin transgenicznych w odpowiednich proporcjach tak aby aby uzyskany CMR mógł byc wykorzstany do analiz ilościowych. Do przygotowania CMR preferuje sie linie izogeniczne, gdyż róznice genomowe dotyczą tu tylko jednego loci.

• wpływ na próbki moga miec :czas przechowywania, temperatura

• w niedalekiej przyszłości nie nbędzie roślin wolnych od GMo (a to ostatnie zdanie to nie wiem co za pierdoły ktos popisał, ale przepisałam - przyp. Iwony).

• Metody analizy białek

dla umożliwienia obiektywnego testowania białek, firmy produkujące GMo z nowym białkiem musza podać walidowane metody testowania lub wyprodukować antygen, przeciwciała, oraz zapewnic standaryzowany materiał referencyjny. Materiał roślinny musi byc wytworzony zgodnie z procedurą otrzymywania zywności. W Europie żywność zawierającą 1% GMO lub więcej musi byc etykietowana. Przed rozpoczęciem badań białek w żywności produkowanej z GMO nalezy wiedzieć:

1. czy białko jest modyfikowane po translacji (to znaczy, czy jak to białko sie wytwarza,to czy potem cośsie jeszcze z nim dzieje, czy jakies grupy funkcyjne sie dołączaja itp. - przy. Iwony)

2. Czy obróbka termiczna, enzymatyczna lub inna powoduje fragmentacje białek i czy mozna tak zmienione białko analizować

3. jaka jest homologia sekwencji nowego białka z białkami natywnymi, a także jakie sa proporcje tych białek.

• Trudności w poszukiwaniu GM białek w metodach opartych na uzyciu poliklonalnych i monoklonalnych przeciwciał to:

a) dostępnośc odpowiedniego przeciwciała

b) trudność produkowania przeciwciała dla szczególnej sekwencji białkowej

• metody:

• WesterBlot - jest to metoda trudna, nie mozna zautomatyzować

• ELISA - wykrywa GMO w zakresie 0,5 - 1%, musimy miec worzec

• Lateral flow strip - metoda łatwa, nie wymaga aparatury, można w polu

Cry - gen odporności na owady

• Metody analizy DNA - Wszystkie metody analizy DNA dla oceny udziału ilości GMO w żywności są uważane za trudne i wymagają posiadania specjalnej aparatury. Wykonuje się je w laboratoriach z wysoko wykwalifikowana kadrą i dobrym sprzętem.

• Souther BLot - średniaczułość, próby znakowane radioaktywnie

• pcr - RTPCR, QPCR

• DNA microarrays - badania nad tą metodą, trudne, droga, wyniki ilościowe, ocena nie jest jeszcze wiarygodna.

• DNA sensors

• metody trudne i pracuje sie nad dostosowaniem ich do badań GMO w żywności. Czułość ich jest niska, wykonanie analizy trwa ok. 2 dni.

Podsumowanie:

Analizy związane zGMo powinny spełniać następujace warunki:

1. umozliwiac analizę jednocześnie setek GMo, automatyzacja

2. być secyficzne

3. dawać wynik ilosciowy

4. być szybkie

5. ekonomiczne

6. łatwe w użyciu

7. przenośne, łatwe do wykonania w polu

8. dawać wiarygodne wyniki

9. być wysoko czułe

Zwiększenie produkcji GMopowoduje duże zainteresowanie metodami umożliwiającymi szybkie jakosciowe i ilościowe wykrywanie GMO. Zwykle zaczyna się od PCR. Jesli nie udało się wykryć GMO zwalidowana metodą jakościowa , podejmuje się próby wykrycia białek. Jeśli nie wykryje sie białek to uznaje się, ze produkt jest wolny od GMO.




WYKŁAD MALEPSZY - GENY

T: Agrobiotechnologia - aktualne zagadnienia

Biotechnologia: interdyscyplinarna dziedzina nauki i techniki , zajmuje się zmianami materii żywej i nieożywionej poprzez zastosowanie metod naukowych i technologii z wykorzystaniem organizmów zywych, ich części bądź pochodzących od nich produktów i ich modeli w celu tworzenia wiedzy, dóbr i usług.

• w Europie powstały określenia:

• „zielona gospodarka” czy „nowy zielony przemysł” jako wyraz rozwoju rolnictwa zgodnego z żywotnymi potzrebami cywilizacji.

• współczesna wielomiliardowa populacja ludzka jest krytycznie zależna od postępu nauki o roślinach i zwiększeniu udziału roślin w gospodarce.

• niektóre cechy rolnictwa współczesnego dotyczą bioróżnorodności

-korzystanie z ok. 7000gat. roślin

30 gat. dostarcza 90% produkowanych kalorii

3 gatunki są uprawiane najpowszechniej (pszenica, ryz, kukurydza)

• Agrobiotechnologia - działy:

• klonowanie roślin K

• produkcja substancji bioaktywntych SB

• diagnostykamolekularna DM

• metodyka hodowli roślin HN

• hodowla odmian genetycznie zmodyfikowanych GMO

• mikroorganizmyy niepatogeniczne w uprawie roślin MNU

• tylkoGMo wydaje sie nieprzydatne w rolnictwie ekologicznym

• rozmnażanie klonalne - klonowanie

• rozmnażanie wegetatywne (klonalne) roslin w kulturach in vitro okresla się jako mikrorozmnżanie. Dynamicznie rosnące znaczenie komercyjne tej gałezi produkcji roślinnej znajduje odzwierciedlenie w jej współczesnej nazwie - przemysł in vitro.

• kultury korzeni, primordiów, płynne itp.

• Metody rozmnażania wegetatywnego z wykorzystaniemm technik in vitro

• ważne gospodarczo rosliny, głównie ozdobn i sadownicze, które trudno rozmnaża się wegetatywnie za pomocametod tradycyjnych(rośl. ozdobne, drzewa lesny, heterozygoty i rośliny/gatunki/odmian elitarnych, od uej wartościi jednostkowej)

• w niewielkim stopniu, jak dotychczas, służy ona rozmnażaniu roślin rolniczych (ziemniaków, zbóż, roslin tropikalnych) i drEw leśnych.

• skala technologii mikropropagacji - dane ogólne

- na świecie za pomoca kultur in vitro ok,. 900 mlnsztuk roślin z czego 90% stanowią rosliny ozdobne. W europie około 200 mln sztuk roslin, z czego najwięcej w holandii (60 mln szt), potem Polska, Francjai Niemcy.

W Indiach 130 mln szt, Usa 110 mln szt.

• wszytskie ekosystemy funkcjonujące w przyrodzie są zdominowane przez jednokomórkowe organizmy prokariotyczne, kłównie eubakterie.

• różnorodność fizjologiiczna, plastyczność, zdolność szybkiego wzrostu i adaptacja do zmieniających sie warunków śrdowiska

• w genomach bakterii znajduja się geny uzyteczne- nieznane do tej pory enzymy o znaczeniu przemysłowym,odporność na różne czynniki (metale cięzkie, pestycydy), szlaki degradacji trudno rozkładalnych związków organicznych (węglowodorów aromatycznych i ich halogenopochodnych) szlaki biosyntezy uzytecznych zwiążków(nowych antybiotyków), metagenom

• lód nie tworzy się przypadkowo, tylko w jądrze kondensacji, którym moga byc poszczególne gatunki bakterii, najczęsciej pseudomonas syringae

• Frostban TN

• Brightban

• Snomax - wytwarzający śnieg przy -3C zamiast przy -10C.

• użycie grzybów i drożdzy do kontroli patogenów ogórka

• blastospory drożdzy tilletiopsis pollescens

• niektóre informacje o grzybach tworzących mikoryzę, grzyby uczestniczące w symbiozie z korzeniami roslin, występuje powszechnie w glebie, na wszystkich kontynentach i ogromnie zróżnicowanych siedliskach (wodne, kserofityczne, górskie

• najprawdopodobniej koewoluowały z roślinami

*substancje bioaktywne roślin

dwa poziomy funkcjonowania metabolizmu roślin

• metabolizm podstawowy(główny) oraz metabolizm wtórny.

• technologiczne znaczenie metabolizmu wtórnego:

• żywienie człowieka,

• żywienie zwierząt

• ochrona zdrowia człowieka

• farmaceutyczne znaczenie metabolizmu wtórnego

• ok. 25% leków recepturowych stanowią związki pochodzenia roślinnego

• w grupie leków przeciwnowotworowych zakwalifikowano do badan klinicznych 60%

• miarą ingerencji człowieka we właściwości roślin jest liczebność odmian i zakres właściwości przez nie reprezentowanych. np. w odniesieniu do ziemniaka, obecnie w Potato Data Base znajduje sie 4120 odm. sklasyfikowanych wg. 208 cech szczegółowych

• bioinsektycyd Bt-niektóre dane o technologii

• gen wprowadzono do niektórych roslin, aby zapobiec żerowaniu larw motyli,stonki ziemniaczanej, słodyszka rzepakowego.

• niektóre dane o skuteczności chemicznego zwalczania szkodników roslin uprawnych

• mniej niż 0,1% zastosowanych pestycydów działa na agrofagi, a reszta pozostaje w środowisku.

• najwyżej tylko 0,1% trafiana ciało szkodnika

• największe znaczenie wsród roślin Bt mialy w 1999 roku: soja,bawełna i kukurydza.

• niektóre dane dotyczące cukrzyxcy

• koszty wynikające z tego schorzenia : 132 mld $

• koszty bezpośrednie medyczne 92 mld $

• koszty pośrednie: 40 mld $

• WHO szacuje , ze liczba chorych na świecie wzrośnie z 177 w 2004 roku do 330 mln w 2030 roku.

• Krokosz barwierski - produkuje insulinę - pozwoli to na zmniejszenie kosztów produkcji insuliny o 70%. Produkcja nasion, firma SemBioSys

*koegzystencja: współistnienie upraw GMO i nie GMO, na skutek róznego traktowania GMO przez rolnictwo konwencjonalne i ekologiczne.

próg uznania produktu/stworzenia jako nie GMO wynosi 0,9%, a dla produkcji nasiennej 0,1-0,5%

pyłek kukurydzy przenosi się 40 (gówno prawda - przyp. Iwony)

• aspekty stosowania GMO w rolnictwie

• filozoficzne

• technologicze: czy geny pochodzące z bardzo oddalonych taksonów mogą funkcjonowac w roślinie

• ekologiczne:czy odpornosc na szkodniki nie spoeoduje wzrostu ich szkodliwości

• środowiskowe: czy zmiany w zapisie genetycznym roślin uprawnych nie sprowadzą zagrożenia dla środowiska za sprawą efektów niekontrolowanych i niezamierzonych ...

Czynnikami ograniczającymi identyfikowanie GM białek w metodach opartych na użyciu poliklonalnych lub monoklonalnych przeciwciał to:

1. dostępność odpowiedniego przeciwciała,

2. trudność produkowania przeciwciała dla szczególnej sekwencji białkowej,

3. niemożność uzyskania przeciwciała zdolnego do reagowania w ekstremalnych warunkach temperatury, pH lub wysokiej koncentracji soli,

Łatwiej jest wykonywać analizy jakościowe niż ilościowe. Biorąc pod uwagę wszystkie ograniczenia należy zadbać o walidację metody, czułość, specyficzność i powtarzalność analizy, materiały odniesienia (próba pozytywna i negatywna) oraz czystość (środowisko laboratorium, roztwory pozbawione grzybów i bakterii i oddzielenie od zanieczyszczeń wnoszonych przez człowieka).

Charakterystykę metod podano na podstawie pracy Ahmed (2002)

WESTERN BLOT

Jest metodą stosowaną często w badaniach laboratoryjnych. Jest to metoda trudna, wymaga odpowiedniej aparatury. Jest czuła (wykrywa białka na poziomie 100 pg lub 0,25% GMO), nie może być stosowana w testach polowych i nie może być stosowana na większą skalę, bo nie można jest zautomatyzować. Wykonanie analizy wymaga około dwóch dni i kosztuje około 150$ za próbę.

ELISA

Jest dobrą metodą do testowania nowego materiału, w których białka nie są degradowane przez wysokie temperatury, pH i sole. Jest to metoda średnio trudna, wymaga odpowiedniej aparatury. Jest czuła, dość szybka (test trwa 30-90 min.), wykrywa GMO w zakresie 0,5 - 1,0%. Wykonanie jednej analizy kosztuje około 5 $ za próbę i daje wynik ilościowy.

LATERAL FLOW STRIP

Metoda łatwa, nie wymaga aparatury, jest mniej czuła niż ELISA, szybka (test trwa ok. 2 min.) i może być stosowana w warunkach polowych, nie jest kosztowna (około 2 $ za test), ale nie daje wyniku ilościowego.

SOUTHERN BLOT

Metoda stosowana już dość długo o średniej czułości. Może być wykonywana przy pomocy prób znakowanych np. 32P i wtedy trwa około 30h lub przy pomocy prób nieznakowanych I wtedy trwa około 6h. koszt jednej próby oceniono na 150 $. Nie nadaje się do testów polowych i nie daje wyników ilościowych. Stosowana jest częściej w badaniach.

PCR

Wykorzystuje się różne modyfikacje metody PCR (Qualitative PCR oraz Real-time PCR). Są to metody o wysokiej lub bardzo wysokiej czułości lub I dość długim czasie wykonania (1-2 dni). Są kosztowne (od 250 $ za próbę w przypadku Q PCR do 450 $ za próbę w przypadku RT PCR). Nie mogą być wykonywane w polu, ale część z metod opartych na PCR daje wyniki ilościowe. Zalecane w kilu krajach jako oficjalne metody przy ocenie żywności etykietowanej.

DNA Microarrays

Są to rozwijane ostatnio testy, które wymagają posiadania drogiego sprzętu. Są to testy o wysokiej czułości i trwają podobnie jak testy PCR około 2 dni. Koszt wykonania wynosi około 600 $. Można uzyskać wyniki ilościowe I można je przystosować do użycia w polu. Z tym typem analiz pracuje niewiele laboratoriów akademickich I ocean metody nie jest jeszcze miarodajna.

DNA sensors

Metody trudne i pracuje się nad dostosowaniem ich do badania GMO w żywności. Czułość ich jest niska i wykonanie analizy wynosi około dwóch dni. Koszt jest dość wysoki około 200 $. Nie dają wyników ilościowych ale mogą być dostosowane do testów polowych.

Podsumowanie

Analizy związane z GMO powinny spełniać następujące warunki:

1. Umożliwiać jednoczesne analizy setek GMO czyli być automatyzowane,

2. być wysokoczułe,

3. być wysoko specyficzne,

4. dawać wynik ilościowy,

5. być szybkie,

6. ekonomiczne,

7. łatwe w użyciu,

8. przenośne i łatwe do użycia w polu,

9. dawać wiarygodne wyniki z różnymi typami żywności.

Agrobacterum Rhizobium

(1942) (1889)

bakteria saprotroficzna

bakteria symbiotyczna

bakteria patogeniczna

narzędzie inżynierii genetycznej

5400 genów

4 struktury z DNA:

• okrągły chromosom

• liniowy chromosom

• dwa okrągłe plazmidy

- Rhizobium radiobacter

- szczep Ti

- szczep niepatogeniczny

- Rhizobium rhizogenes

- Rhizobium larrymoorei

- Rhizobium rubi

- Rhizobium vitis (występuje tylko w rejonach gdzie jest zima, temp.-5°C, chodzi o uszkodzone komórki)

- tumorogenny szczep

- niepatogeniczny szczep

- publikacja 2004, oficjalnie od 2004

Transformacja roślin

• Trzy regiony DNA

Plazmid Ti - odcinek T-DNA

- region wirulencji z genami vir

chromosom - odcinek z genami chv (absorbcja bakterii na powierzchni komórki)

- DRB występuje powszechnie w przyrodzie i są reprezentowane przez następujące rodzaje Agrobacterium

- dotychczas udowodniono, że ograniczają one około 20 gatunków chwastów i około 10 gatunków roślin uprawnych,

- najczęściej saprotrofy, ale mogą także żyć w tkankach korzeni i/lub na korzeniach odżywiając się wydzielanymi przez nie substancjami

- wydzielają związki chemiczne o działaniu allelopatycznym. Działanie jest związane z zakłóceniem różnych fizjologicznych procesów roślin,

Bakterie ograniczające choroby roślin

Wiele bakterii dysponuje mechanizmami, które umożliwiają bezpośrednie i/lub pośrednie zwalczanie patogenów, a także stymulowanie wzrostu roślin.

Bakterie wykorzystywane w ochronie biologicznej mają zdolność oddziaływania na inne mikroorganizmy i/lub indukowania systemicznej odporności roślin na choroby.

Ograniczanie chorób infekcyjnych nadziemnej części roślin

- niektóre bakterie epifityczne wykazują właściwości ograniczania a nawet eliminacji grzybów i bakterii chorobotwórczych dla roślin,

- mechanizmy działania: antagonizm i/lub indukcja odporności

- efektywne szczepy takich bakterii są wykorzystywane jako składniki preparatów komercyjnych.

Stymulacja odporności roślin

• reakcja nadwrażliwości,

• wytwarzanie fitoaleksyn,

• generowanie reaktywnych form tlenu,

• wzmożona produkcja etlenu,

• indukcja syntezy specyficznych białek odpornościowych,

• ochrona krzyżowa,

• zwiększanie tolerancji na stres,

Stymulacja wzrostu i plonowania roślin

• w środowisku glebowym występują wolno żyjące bakterie, która kolonizując ryzosferę korzystnie wpływa na wzrost i rozwój roślin. Nazwano je bakteriami wspomagającymi wzrost roślin (ang. PGPR)

• wskażniki polepszonego wzrostu roślin

• zwiększone kiełkowanie nasion,

• lepszy rozwój systemu korzeniowego,

• podwyższony wigor roślin,

• zwiększona biomasa i plon

Oddziaływanie bezpośrednie na rośliny - fitohormony (cytokininy, gibereliny) polepszenie odżywiania (żelazo, fosfor)

Oddziaływanie pośrednie - ograniczanie szkodliwych mikroorganizmów, w tym patogenów.

Fitohormony

Wiele bakterii, w tym PGPR, wytwarza fitohormony, które mogą wpływać na wzrost roślin.

Wpływ ten jest pochodną działania na wiele procesów m.in. na dystrybucję asymilatów w roślinie.

Szczepionki bakteryjne stosowane w uprawach roślin motylkowatych

Praktyka sztucznego inokulowania nasion roślin motylkowatych kulturami rizobiów ma ponad stuletnią historię. O jakości szczepionek i efektywności ich działania decyduje wiele czynników.

Szczepionki na bazie rizobiów np. Nitragin Gold Inoculant, Dormal Plus, Soil Implant czy Tag Team Granular (USA)

W Polsce zakłady BIOFOOD w Wałczu produkują preparaty Nitragina i Azotobakteryna.

Bakterie jako bionawozy: odżywianie fosforem, żelazem i siarką.

- bionawóz: bakterie, które przyczyniają się do zwiększenia dostępności składników pokarmowych dla roślin. Mikroorganizmy te wraz z pozytywnym na stan odżywienia rośliny, mogą jednocześnie wpływać na inne jej właściwości.

- bionawóz zawiera więc żywe mikroorganizmy, które zastosowane na nasiona, powierzchnię roślin lub do gleby kolonizują ryzosferę i/lub wewnętrzne tkanki roślin. Użycie przedrostka „bio” wskazuje, że nawóz taki zawiera organizmy żywe i poprawia status pokarmowy roślin.

Za bionawozowe mogą być uważane także tzw. bakterie pomocnicze (ang. helper bacteria
), które wspomagają symbiotyczne reakcje innych bakterii i grzybów mikoryzowych z roślinami.

- w ustanowieniu symbiozy rizobiów z roślinami motylkowymi, rolę pomocniczą odgrywają Azospirillum brasilense, A. lipoferum, Pseudomonas putida, P. fluorescens, P. chlororaphis.

Najbardziej znany mechanizm działania tych bakterii polega na wytwarzaniu hormonów (zwykle IAA) i indukowaniu przez nie rozwoju korzeni. Dzięki stymulacji wzrostu korzeni dostarczają więcej miejsca do infekcji przez rizobia, a w konsekwencji liczniejszych brodawek.

Bakteryjne uwalnianie fosforu z połączeń nieorganicznych i organicznych.

- Bakterie rodzajów Bacillus, Enterobacter, Erwinia i Pseudomonas, rozpuszczają związki fosforu wydzielając kwasy organiczne, protany i fosfatazy, dzięki czemu rośliny mogą pobierać ten pierwiastek w formie jedno- i dwuujemnych jonów fosforowych.

- w tym kontekście wykazano, że bakterie Azotobacter chroococum i Bacillus circulans

pozytywnie wpływają na wzrost pszenicy,

Enterobacter agglomerans na wzrost roślin pomidora, a Pseudomonas chlororphis czy P. putida zwiększały biomasę soi.

Rhizobium / Agrobacterium radiobacter

• długotrwala, przeżywa w glebie,

• powoduje wzrost liczebności populacji innych pożytecznych bakterii

• stymuluje wzrost roślin,

• przywraca biologiczną równowagę w glebie z chorobą replantacji,

• wykazują synergizm z mikoryzowymi grzybami rodzaju Glomus

Bakterie żyjące, ale nie dające się hodować VBNC

VBNC jest zjawiskiem znanym wśród patogenów (włącznie z obligatoryjnymi patogenami wewnątrzkomórkowymi) bakterii glebowych i wodnych.

Czynniki wpływające na możliwość hodowli bakterii m. in.

• letalne lub subletalne uszkodzenie komórek, w tym środki ochrony roślin,

• starzenie się,

• adaptacja i różnicowanie,

• autodestrukcja metaboliczna,

• lizogenia,

Przemiany związków żelaza pod wpływem bakterii

Niektóre mikroorganizmy glebowe wytwarzają zwane sideroforami - związki niskocząsteczkowe, które wiążą Fe i transportują do cytoplazmy gdzie ulega redukcji.

Chelatory te mogą być również źródłem żelaza dla roślin. Bakterie PGPR mogą produkować różne typy sideroforów przy czym Pseudomonas spp. są zaliczane do jednych z największych producentów tych związków w glebie. Wytwarzają m.in. pseudobaktynę, kwas salicylowy,.

Bakterie w kulturach in vitro

Epibiotyczne

• Endogenne

- Bakterie komensalne

- Bakterie mutalistyczne, w tym pożyteczne

- Bakterie, szkodliwe patogeny, niepatogeniczne bakterie szkodliwe,

- Bakterie witropatyczne (saprobionty widoczne w starzejących się kulturach mogą obniżać wydajność namnażania, ukorzeniania lub regeneracji przybyszowej,

Pozytywny wpływ bakterii na kultury in vitro

• Bacillus pumilis przyspieszała ukorzenianie in vitro mikrosadzonek winorośli i w konsekwencji sprzyjała wzrostowi pędów,

• Lepsze ukorzenianie m. in. sekwoi, sosny i słonecznika wystąpiło po inokulacji mikrosadzonek Rhizobium (Agrobacterium) rhizogenes

• Stymulacja organogenezy u Spathiphyllum i Anthurium powodowała Rhodococcus fascians

• Bacillus circularis stymulowała wytwarzanie zarodników somatycznych Pelargonium x hortorum

• Obecność endobiontów bakteryjnych (głównie Pseudomonas, Bacillus) w roślinach może powodować indukcję fizjologicznych zmian wpływających na wzrost i rozwój roślin,

• Endobionty pochodzą głównie ze środowiska glebowego,

• Bakterie endogenne mogą być przenoszone przez nasiona i materiał rozmnażany wegetatywnie, ich źródłem mogą być również fyloplana (wnikanie przez aparaty szparkowe, komórki gruczołowe, włoski, różne zranienia). Najczęściej zasiedlają przestrzenie międzykomórkowe rzadziej wnętrze komórki.

• Na kolonizację rośliny wpływają także genotyp rośliny, faza wzrostu, status fizjologiczny, rodzaj tkanki rośliny.

• Kluczowa rola, wzajemna komunikacja roślina - bakteria,

• Rośliny mogą się komunikować ze specyficznie atrakcyjnymi mikroorganizmami,

• Bakteria - endobiont dostosowuje metabolizm do nowego środowiska, a następnie rozprzestrzenia się do innych tkanek kory, korzenia i poza nią.

ENTOMOLOGIA

Integrowana ochrona roślin (IPM)

1. IPM jako podstawa rolnictwa zrównoważonego (proekologicznego, alternatywnego) zapewnia wysokie plony i stabilność środowiska

2. opracowanie strategi i technik IPM

- naukowe podstawy programów IPM

- czynniki socjologiczne w czasie wkażania

- czynniki ekonomiczne

- weryfikowanie i adaptacja programów IPM do lokalnychwarunków

3. zakres interdyscyplinarnych badań polowych nad niechemicznymi metodami na polach produkcyjnych:

- funkcjonowanie agrocenoz

- rola płodozmianu i zabiegów agrotechnicznych

-Walka biologiczna ( ochrona fauny pożytecznej i introdukcja)

- odporność roślin na agrofagi

- modele komputerowe dotyczące decyzji organizacji gosp. I ochrony roś., (stymulowanie wpływu wybranych elementów w agrocenozach na te decyzje)

IPM - integrowana ochrona roślin - zwalczanie szkodników i chorób przy użyciu wszystkich met. Zgodnie z wymogami ekonomicznymi i ekologicznymi i toksykologicznymi, dających pierwszeństwo naturalnym czynnikom ograniczającym i ekonomicznym progom zagrożenia

Wzbogacenie oporu środowiska jako kierunek rozwoju metod biologicznych

3. ograniczenia i trudności we wprowadzeniu IPM do powszechnej produkcji

4. ustawodawstwo i poprawne techniki stosowania pestycydów

5. nowe grupy chemicznych srodków ochrony roślin SOR

6. metodyka upowszechniania i wdrażania IPM równie ważna jak opracowanie naukowych podstaw IPM

7. ekonomiczne aspekty każdego ścisłego doświadczenia z ochrony roślin

8. społeczne (i środowiskowe) koszty chem ochrony roślin

Wykład 1

Wzbogacenie oporu środowiska jako kierunek rozwoju metod biologicznych

Opór Srodowiska

Suma wszystkich czynników obniżających zagęszczenie populacji szkodników przez uniemożliwienie im realizowania swego potencjalnego max tempa wzrostu populacji (r) . w optymalnych warunkach osobniki mogą w pełni realizowac swoje możliwości reprodukcyjne co powoduje ze wzrost populacji odbywa się zgodnie z teoretycznymi r

IPO- zmiana widzenia uprawy i środowiska, opiera się na głębokiej wiedzy(pominięcie któregos z kroków prowadzi do błedmych decyzji) jakośc decyzji zależy od ilości informacji. Agrofag- szkodliwy organizm Identyfikacja agrofaga- wysokość wsparcia-IPO 2750na rok przez 5 lat. Wysokośc pomocy- 70 % faktycznie poniesionych kosztów.

Wprowadzenie zasad rozwoju zrównoważonego

-troska o środowisko

-stabilnosc gospodarstwa

Kwalifikowana konwencja o ochronie i gospodarowaniu zasobami dla rozwoju

21 konferencja narodów zjednoczonych na tremat środowiska, Rio de Janeiro 3-14 IV 1992

Uwzględnienie zarówno pochodzenia żywności i konsumenta

Rozdział 14 (IPO)

Promocja rolnictwa zrównoważonego i rozwoju terenów wiejskich

Co to jest rozwój zrównoważony produkcja konwencja ekologiczna

TABELA

Rozwój zrównoważony

Rolnictwo zrównoważone/intensywne

Integrowana produkcja

Dobra praktyka ochrony roslin integrowana gospodarka składnikami pokarmowymi intensywna ochrona roślin dobra praktyka rolnicza

Wykaz wymagań wg IOBC

W krajach o niksim zużyciu ŚOR nie należy dopuścić do ich nadmiernego stosowania jako warunku poprawy wysokości jakości plonów w ramach produkcji zrwnoważonej

Załacznik IO- pakiet 1 dot. Rolnictwa zrównoważonego brak o uprawach sadowniczych i warzyw

Pakiet a rolnictwo ekologiczne

Holistyczne - widzimy całość całej produkcji, w gospodarstwie ekologicznym wszystko jest ze sobą połączone. Rolnik musi brać pod uwagę całość jako jedność również zdrowotność gleby i żyzność. Każdy element jest uzależniony od innego.

Płodozmian zrównoważony - w odpowiednim czasie wykorzystywać zalecaną uprawę,wybierac odmiany produktywne i tolerujące, zdrowotność gleby (biologicznie aktywna, zrównoważone składniki )

Zasady produkcji ekologicznej - utrzymanie naturalnej egzystencji, dobre warunki socjalne, wyklucza się z produkcji środki wytworzone lub przetworzone Założeniem tego systemu jest naśladowanie procesów zachodzących w naturalnych ekosystemach, zachowanie wysokiego poziomu próchnicy warunkującej żyzność gleby,utrzymanie równowagi biologicznej w środowisku produkcji rolniczej dzięki pielęgnowaniu bio-różnorodności, płodozmian o kilkuletniej rotacji.

• Zdrowotność roślin- usuwać chore rośliny, odpowiednia flora i fauna w otoczeniu gospodarstwa

• Unikanie chorób - optymalne płodozmiany, dobre zapewnienie zdrowotności zwierząt hodowlanych, rośliny wybierane pod względem gleby i klimatu,optymalne nawożenie, ekologia gleby

• Dozownice- poprawiają strukture gleby, zjadają martwą materię,zjadają nasiona chwastów.

• Mikroorganizmy- produkcja azotu, utrzymują strukture gleby,poprawiają uwalnianie składników mikro i makro.

Czynniki ograniczające liczebność naturalnej populacji agrocenozy:

Brak dostatecznej ilości zasobów materialnych jak : pokarm,kryjówki

Niedostępność tych zasobów stosowana do możliwości zwierząt do przemieszczania się i wyszukiwania.

Analiza czynników kluczowych jako miernik czynników redukujących i regulujących:

Dla każdego stadium oddzielnie oblicza się wpływ pokarmu, odporność roślin na szkodniki,wykorzystanie odman o wysokim stopniu odporności, umiarkowanym, wspomaganie przez wrogów naturalnych, biostymulatorów.

1.Dopuszczanie pestycydów

a)zagadnienia:

-strefowe uznawanie rejestracji

-wykladania zgodne z intencja

Deadline-koniec 2010

Wchodzi w krajach członkowskich

Strefowe uznanie-my jesteśmy w B

-wnioskodawca wybiera wg.oceny wniosku w danej strefie

-pozostałe kraje współpracują na żadanie

-pozostale kraje mogą się wypowiedziec

ANEKS III

-rozbierznosci pomiedzy innymi krajami

2. Stosowanie pestycydów-z 21.X.2009dyrektywa ustanawiająca ramy

-Krajowy Plan dzialania ma na celu zmniejszenie zagrozenia związanego ze stosowaniem pestycydow

16 zasad KPD:

-instrumenty ekonomiczne zrównoważonego stosowania pestycydow

-pomiar postępów zmniejszenia zagrożeń

-integrowana ochrona roslin

-obchodzenie się z pestycydami

-stosowanie pestycydow w miejscach publicznych

-programy badawcze wpływu pestycydów

-ochrona środowiska wodnego

-zakaz zabiegow lotniczych

-kontrola techniczna sprzętu

-wymogi bezpiecznego stosowania pestycydow

-Informowanie opinii publicznej

-doradztwo przy sprzedazy

-szkolenie dla profesjonalnych użytkowników

-szkolenie dla doradców

-monitorowanie stosowania pestycydow

-wskazniki i harmonogram zmniejszenia zagrozenia

Dlaczego warto wdrazac integrowana produkcje

Dyrektywa 2009/128/EC

Elementy jakie powinien zawierac plon:

1. Metody prewencyjne

1. Płodozmian

2. -stosowanie odpowieniej techniki =dobre praktyki Uprawy

3. -stosuje odmiany tolerancyjne i odporne,nasiona certyfikowane

4. -integrowana gospodarka skladnikami mineralnymi

5. --stosuje metody integrowane

6. -ochrona wrogow naturalnych

2. Monitoring

1. wczesna diagnoza

3. Na podstawie wyników monitoringu producent powinien podjac decyzje o stosowaniu środków chem

4. stosowanie metod zrównoważonej ochrony roslin(mech,biol)

5. stosowanie preparatow powinien precyzyjnie przystosowany do gatunku i fazy rozwoju

6. stosownaie chem ochronr rosl-utrzymywane na poziomie niezbędnym

1. graniczone

2. dawki podzielone

7. nie dopuścić do powstawania rosl odpornych

8. kazdy producent powinien prowadzic dokumentacje stosowania srodkow ochr chem,monitorowania i na tych podstawach okreslic czy programy ochrony SA skuteczne

INNE

ELISA- jeden z najpowszechniej stosowanych testów w badaniach biomedycznych, zarówno naukowych, jak i diagnostycznych. Służy on do wykrycia określonych białek w badanym materiale z

użyciem przeciwciał poliklonalnych lub monoklonalnych skoniugowanych z odpowiednim enzymem. W podstawowej wersji testu ELISA, pewna ilość antygenu unieruchomiona jest na powierzchni fazy stałej. Wykonanie testu polega na wprowadzeniu materiału biologicznego zawierającego przeciwciała specyficzne dla unieruchomionego antygenu. Przeciwciała te powinny być uprzednio połączone wiązaniem kowalencyjnym z enzymem. Unieruchomiony antygen i specyficzne przeciwciało tworzą kompleks immunologiczny, dzięki któremu przeciwciało zostaje trwale związane z podłożem. Po przepłukaniu środowiska reakcji i dodaniu odpowiedniego substratu, enzym związany ze specyficznym przeciwciałem katalizuje reakcję, której produkt (najczęściej barwny) można oznaczyć spektrofotometrycznie.

Markery SSR (markery mikrosatelitarne). Wykorzystują obecność w genomie tzw. DNA mikrosatelitarnego. Jest to DNA, w którym motyw powtarzalny ma długość 1-4 nukleotydów. Sekwencje te zlokalizowane są częściej w euchromatynie, występują też w centromerach i telomerach. Charakteryzują się silnym polimorfizmem ze względu na ich długość oraz różną ilość powtórzeń sekwencji podstawowej. Elementem podstawowym może być dwunukleotyd trójnukleotyd lub czteronukleotyd. Dla genomu roślinnego najbardziej charakterystycznym powtórzeniem jest dwunukleotyd oraz trójnukleotyd. Do analizy SSR niezbędna jest biblioteka genomowa. Ze względu na dużą specyfikę genomową, markery te są opracowywane indywidualnie dla każdego gatunku. Wykorzystuje się je z powodzeniem do mapowania i selekcji pożądanych genotypów. Ponadto stanowią one bardzo ważne narzędzie do badania struktury populacji, zróżnicowania genetycznego oraz przy DNA fingerprintingu. Olbrzymią zaletą markerów SSR jest wysoki polimorfizm oraz kodominacyjny sposób dziedziczenia. Bardzo niekorzystną cechą tego systemu jest brak możliwości wykorzystania tych samych starterów dla badań różnych gatunków. Wysoki koszt analiz oraz trudności w znalezieniu odpowiedniego markera SSR są tutaj wysoce niekorzystne.

FITO

Rodzaje oddziaływań patogena z rośliną:

1. niezgodne (niekompatybilne)->odporność gospodarza, brak objawów chorobowych.

2. zgodne (kompatybilne)->słaba reakcja ze strony rośliny, rośl.podatne z objawami chorobowymi.

3. niezgodne (niekompatybilne)->interakcje z jednym gat.rośliny->sprawna i szybka inicjacja mechanizmów obronnych w roślinie:

1. odporność powszechna: mało specyficzna, efektywna wobec licznych i odległych systematycznie patogenów.

2. -odporność specyficzna: skuteczność tylko przeciwko określonym rasom patogena uwarunkowana pojedynczymi specyficznymi genami. Precyzyjne oddziaływanie produktu genu awirulencji określonej rasy patogena z komplement. genem odporności rośl. Mechanizm odporności-kompleksowy charakter, przebiega z udziałem interakcji molekularnych rozpoczynających się od oddziaływania powierzchniowego pom.kom.obydwu organizmów: ściany kom.i plazmolemy. Powstają produkty interakcji, kt. oddziaływują bezpośr.na patogen poprzez transdukcję sygnału molekularnego prowadzącego do ekspresji genów mechanizmu obronnego o różnym stopniu skuteczności.

Oddziaływanie patogena na roślinę:

• enzymy hydrolityczne umożliwiające nawiązanie kontaktu z kom. roślinną, warunkujące pasożytniczy sposób odżywiania się i patogeniczności.

• toksyny wydzielane do zainfekowanych tk.-silne zaburzenia metaboliczne i zamieranie kom. rośl. mogą odpowiadać za powodowanie objawów chorobowych.

• elicytory- wyzwalanie reakcji obronnych

• supresory- hamują interakcje roślina-patogen bądź reakcje mechanizmu obronnego-> są to najczęściej glukany, glikoproteiny lub toksyny wytwarzane przez patogena, hamujące reakcje obronną rośliny; mechanizm-konkurencyjne blokowanie receptora, na który oddziałuje elicytor reakcji obronnych.

Rozpoznanie w interakcji patogen-roślina:

I-wszy etap-przekazywanie przez patogena fiz./chem. bodźca odbieranego przez roślinę poprzez receptory.-> kontakt patogen-roślina bliski, metaboliczny->A: bodźce chem.-penetracja ściany kom.,uszkodzenia bł.cytoplazmat., nekroza kom. rośl. otaczających patogen.; B: bodźce fiz.-deformacja plazmolemy poprzez kiełkującą strzępkę, zmana przepuszczalności plazmolemy, rozpoznanie ma charakter lokalny(pojed.kom)-> reakcja roś.obejmuje większą liczbę kom, tkankę lub fragment organu, aby zahamować wzrost i rozprzestrzenianie się patogena.-> rozpoznanie (odp.powszechna/specyficzna)-> elicytor specyficzny odbierany przez receptor-> sygnał jest odbierany jeżeli gen odporności R istnieje.-> reakcja lokalna, następnie sygnał przekazywany jest do odporności systemicznej.

Elicytory: są to subst, kt.prowadzą do zahamow. wzrostu patogena zanim wystąpiły objawy chorobowe.

-powszechne: oddziaływujące ze wszystkimi odm.porażonego gat.; odpowiedzialne za wyzwalanie odporności polowej.

-specyficzne: .warunkujące odporność gen-na-gen; produkty genów awirulencji (AVR); aktywne tylko u odm.z komplementarnym genem (R); kodowane przez ściśle określone geny np.avr 9- Cladosporium fluvum i gen odporności pomidora- cl 9.

Elicytory: 1)białkowe /b.proste,glikoproteidy/: grzybowe, bakteryjne i wirusowe, mogą integrować z plazmolemą komórki roślinnej, proste polipeptydy lub białka złożone z glikoproteidy, których aktywność fizjolog. determinowana jest częścią białkową. część glukanowa- rozpoznawanie elicytora przez receptor roślinny, część peptydowa- niezbędna do transdukcji sygnału., 2)lipidowe, 3)oligosacharydowe (grzybowe i roślinne-w wyniku rozkładu ścian) 4)glukanowe- stanowią fragmenty poliglukanów uwalnianych ze ścian kom. strzępek grzybów. 5)chitynowe- metabolity wielu patogenicznych grzybów i niektórych bakterii o ścianach kom. zbudowanych z chityny i chitozanu, uwalniają je enzymy chitynaza i chitozanaza.

Kryptogeina-indukowanie plam charakt.dla reakcji nadwrażliwości, wyzwalanie syntezy fitoaleksyn (subst.powstających w roślinie w odpowiedzi na infekcję, hamujące rozwój patogenów) oraz białek PR-grupy białek roślinnych hamujących rozwój patogenów roślin.

MOLEKUŁY sygnałowe: oddziaływanie elicytora z receptorem infekowanej kom rośl- wytworzenie bodźca metaboliczn.zwanego „sygnałem”(ze względu na możliwość przemieszczania się w obrębie kom.i międzykom.)

Funkcje sygnałów mogą pełnić:-kw salicylowy, kw jasmonowy, systemina, H2O2, NO.

Kw.salicylowy (SA): powszechny w świecie r. nacz.w formie wolnej i związanej po infekcji r.przez wirusy, bakt.i grzyby.

-poinfekcyjna akumulacja tego metabolitu jest skorelowana z odpornością r.,poprzedza indukcję mech.obronnych

-akumulacja może mieć char.lokalny i systemiczny.

-gromadzenie SA następuje szybko po infekcji i poprzedza ekspresję genów odp oraz tworzenie plam nekrot.

-SA transportowany jest przez tlen i łatwo przemiesz.się w r.

-SA ściśle związany z reakcją nadwraż. i indukcją białek PR

-SA-ważny sygnał indukcji systemicznej odporności nabytej (SAR) dlatego nagromadzenie następuje nie tylko w kom infek ale w organach oddalonych.

-ester metylowy SA (subst.lotne) może indukować odp oddalonych części r.lub r.sąsiadujących.

Kw.jasmonowy: powstaje w wyniku przekształcenia lipidów. Hormon indukujący opadanie i starzenie się organów oraz syntezę B-karotenu i etylenu.

-uczestniczy w reak.rośl.na niekorzyst.war środowiska

-aktywator genów warunkujących syntezę inhibit proteaz, należących do białek PR

-indukuje odporność systemiczną typu ISR (efekt kolonizacji r. przez rizobakterie (PGPR) lub pasożyty grzybów (PGPF).

Systemina: jedyna subst białkowa, kt posiadawłaściwości hormonu i sygnału roślinn.; -łatwo transportowana przez floem; -gen ten aktywowany zranieniem- glatego systemina to sygnał w odporności na szkodniki i patogeny; -współdziała z kw.jasmonowym;

-aktywuje lipazę, kt.uwalnia kw.linolenowy z fosfolipidów plazmolemy (wpływ na powstawanie proteaz)

H2O2: jedna z aktywowanych form tlenu w b.wczesnym stadium infekcji; -powstaje na pow.lub wewn kom.; -łatwo przemieszcza się w kom i pomiędzy nimi; -aktywuje transport Ca2+ i kinazy białk.indukujące ekspresje genów; -indukuje reakcje obronne r.; -subst sygnałowa w reak nadwrażliwości; -akumujacja w następstwie zranienia lub uszkodzenia kom (patog/szkodn)

NO: prawdopod.może indukować reak nadwrażliwości; -razem z aktywnymi formami tlenu może prowadzić do aktywacji niektórych genów mech.obronnego; -uczestniczy w regulacji procesów rozwojowych r.

Enzymy hydrolityczne patogena: *wirusy i wiroidy- infekcja przez zranienie i uszkodz.tk okrywających; *pasożytnicze bakt i grz- ze względu na sposób życia i odżywiania się są aktywnymi producentami enz hydrolit specyficznych do składników budulcowych kom i tk r.

Enzymy degradujące warstwę woskową i kutikularną: *większość grz i patogenicznych bakt wytwarza kutynazę hydrolizującą warstwę na powierz.r.; *aktywacja kutynazy ściśle związana jest z wirulencja patogena (specyficzna patogenicznosć)

Enzymy degradujące składniki ściany kom:

Wytwarzane są enz pektolityczne przez większość bakt i grz-mokra zgnilizna; -polisacharydy ścian kom niszczą celulazy i hemicelulazy.

Enzymy degradujące subst wewnątrzkomórkową: skrobia, sacharoza, białka, tłuszczowce i innz zw.mogą być wytwarzane po uprzednim ich rozłożeniu przez enzymy patogena lub przez stymulujące oddziaływanie na aktywność enz.rośliny gospodarza.

Toksyny: specyficzne (Wiktoryna, toksyna HC, T)-tylko na okeśl.gat.r. (są w stanie samodzielnie wywołać chorobę pod nieobecność patogena); -niespecyficzne (metabolity): (kw.fuzariowy, Amyloworyna) wytwarzane przez ściśle określonego patogena, ale działające niespecyf.na r.

Dekoracja cząstek: wykrywanie i identyfikacja wirusów, określanie miana surowic. ZALETY: prosta i szybka, brak niespecyf reakcji; -silne cząstki, nie ma zbryleń, można wykonać obserwacje w soku rośl., -opłaszczanie cząstek wirusa jest dowodem na mocna reakcję ser.; -można stosować surowice niskiej jakości.

Technika ISEM: technika immunosrpcyjna oparta na zjawisku serologicznego wyłapywania cząstek z zawiesiny wirusa. WADY: nie jest polecana dla wirusów z samoistna tendencją do agregacji cząstek; ZALETY: duża liczba serologicznie wyłapanych z zawiesiny cząstek wirusa; -czułość; WADY: czasami nie ma reakcji kiedy miano wirusa jest wysokie; -gdy zbyt dużo cząstek nie można uchwycić momentu wyłapywania.

Agrobact. radiobacter, tumefaciens, rhizogenes, rubi, vitis.

Rhizobium radiobacter (szczep Ti, sz.niepatogenny), R.rhizogenes, larrymoorei, rubi, vitis (tumonogeniczny szczep, sz. niepatogeniczny)

74

---