BIOTECHNOLOGIA ROSLIN - audytorium, OGRODNICTWO UP LUBLIN, BIOTECHNOLOGIA


BIOTECHNOLOGIA ROŚLIN

BIOTECHNOLOGIA ROŚLIN - Dziedzina nauki, która wykorzystuje procesy biologiczne do uzyskiwania różnorodnych bioproduktów w warunkach laboratoryjnych.

Obejmuje różne subdyscypliny m.in.:

ROŚLINNE KULTURY TKANKOWE KULTURY IN VITRO

Aseptyczne kultury komórek, tkanek, organów i ich części wyizolowanych z oślin macierzystych prowadzone in vitro (łac. w szkle) na syntetycznych pożywkach, w ściśle określonych pod względem fizycznym i chemicznym warunkach.

Cele prowadzenia kultur tkanowych:

  1. badanie podstawowe z zakresu fizjologii, biochemii, biologii molekularnej

  2. masowe namnażanie roślin

  3. doskonalenie roślin hodowlanych odmian

  4. produkcja metabolitów wtórnych

W kulturach in vitro wyróżniamy 3 grupy czynników:

I. Warunki zewnętrzne - temperatura, oświetlenie i wilgotność)

II. Właściwości biochemiczno-fizjologiczne i genetycznie uprawianego obiektu

III. Czynniki odżywcze i stymulatory oraz właściwości fizyczne podłoża - POŻYWKA

Ad. I.

FITOTRON

Ad. II.

Obiektami używanymi w kulturze in vitro są EKSPLANTATY (ang. explant) - wyizolowane fragmenty roślin umieszczone na podłożu (pożywce) o odpowiednio dobranym składzie.

Najlepsze tkanki merystematyczne.

Rośliny eksplantatów:

EKSPLANTATY

Materiał na eksplantaty dobiera się w zależności od celu pracy.

Kondycja rośliny macierzystej - źródło eksplantatów - (zdrowa, młoda, żywotna, cechuje się intensywnym wzrostem i rosnąć w optymalnych dla niej a jednocześnie kontrolowanych warunkach środowiskowych)

Wybór eksplantatu:

(eksplantaty z młodych organów > potencjał rozwojowy)

DEZYNFEKCJA EKSPLANTATU - usunięcie drobnoustrojów zasiedlających powierzchnię materiału roślinnego (bakterie, grzyby).

Podstawowe etapy dezynfekcji:

  1. Umycie pod bieżącą wodą z dodatkiem detergentu

  2. Dezynfekcja powierzchniowa w warunkach sterylnych przy użyciu m.in. wodnych roztworów alkoholu etylowego, podchlorynu wapnia - Ca(OCl)2 lub sodu NaOCl, chlorku rtęci - HgCl2 (sublimatu). W praktyce wykorzystuje się często gotowe preparaty handlowe zawierające związki chloru np. ACE, Clorox, Domestos, rzadziej chloraminę. W szczególnych przypadkach dodatkowo stosujemy fungicydy: Benlate lub antybiotyki, np. rifampicyna, streptomycyna oraz środki zmniejszające napięcie powierzchniowe i ułatwiające penetrację powierzchni materiału roślinnego (płyn do mycia naczyń, preparat Tweed).

  3. Kilkakrotnie przepłukiwanie autoklawowaną wodą destylowaną celem usunięcia roztworów dezynfekujących.

Patogenne mikroorganizmy endofityczne (wirusy, bakterie, grzyby) - kolonizują całe wnętrza rośliny (patogeny systemiczne) lub tylko określone miejsca np. zranienia (patogeny lokalne).

ZWALCZANIE:

Zabiegi odkażające przeprowadza się przed pobraniem eksplantatu (traktuje się całą roślinę) i powtarza po izolacji eksplantatu.

STERYLIZACJA NIE MOŻE OSŁABIAĆ LUB WYNISZCZAĆ EKSPLANTATU PONIEWAŻ POWODUJE TO JEGO ZAMIERANIE LUB NIEZDOLNOŚĆ REGENERACJI.

Dobór substancji dezynfekujących, ich stężenie, czas działania i odczyn roztworu zależy od rodzaju materiału roślinnego - dobór indywidualny w zależności od potrzeb.

LABORATORIUM KULTUR IN VITRO

Szkło laboratoryjne jest sterylizowane przez ok 20 min. w autoklawie przy 0,2 MPa i temp 134°C.

Ad. III.

Pożywki zestalone są AGAREM lub AGAROZĄ

pH=5-6

Warunki sterylizacji - AUTOKLAW; 20 min; temp 121°C, 0,1 MPa

Makroskładniki

Mikroskładniki

Witaminy

Inne witaminy (C i E) dodawane w określonych typach kultur odgrywają rolę przeciwutleniaczy (opóźniają utlenianie tkanek eksplantatu, zapobiegając ich brązowieniu).

Źródło węgla

DODATKI DO POŻYWEK

POŻYWKI - podział ze względu na zestaw substancji chemicznych:

Pożywki

Pożywki - podział ze względu na stopień zestalenia)

Płynne

Łatwośc infekcji i koniecznośc napowietrzania

Kultury lepiej się rozwijają, łatwa wymiana na pożywkę o odmiennym składzie, łatwo przenikaą substancje selekcjonujące

Półpłynne

Stałe - zestalone agarem lub agarową

SCHEMAT OTRZYMYWANIA ROŚLIN W KULTURACH PROTOPLASTÓW

A - izolacja protoplastów

B - wolne protoplastów

C - odtwarzanie ściany komórkowej

D - pierwszy podział

E - agregaty komórkowe

F - kalus

H - regeneracja pędów

H - ukorzenianie pędów

I - roślina

PROTOPLAST - komórka roślinna bez ściany komórkowej

KULTURY PROTOPLASTÓW prowadzi się m.in. celem:

FUZJONOWANIE PROTOPLASTÓW

Fuzja - to połączenie się (zlewanie) protoplastów pochodzących z różnych komórek. W

kulturach in vitro możliwe jest przeprowadzenie fuzji pomiędzy protoplastami komórek somatycznych pochodzącymi od tej samej rośliny lub różnych roślin tego samego lub różnych gatunków.

Fuzja in vitro. HYBRYDYZACJA SOMATYCZNA (krzyżowanie somatyczne) pozwala ominąć naturalne bariery (przed- i pozygotyczne) zapobiegające krzyżowaniu się roślin pomiędzy gatunkami, rodzajami czy rodzinami.

Otrzymywanie mieszańców somatycznych czyli komórek i zregenerowanych z nich roślin, które powstały w wyniku fuzji protoplastów komórek somatycznych pochodzących od różnych osobników odmiennych gatunków.

Ułatwia także różnorodne modyfikacje genetyczne roślin rozmnażanych wegetatywnie, roślin sterylnych, z naturalnym długim cyklem życiowym czy badanie mechanizmów infekcji wirusowej.