Zawartość. 1. Wprowadzenie

Transkrypt

1 Zawartość Wprowadzenie 2. Metoda kultury in vitro 2.1. Kultura komórek i tkanek Wyposażenie i prace techniczne w laboratorium Pomieszczenia Sprzęt laboratoryjny Prace techniczne Zdolność morfogenetyczna komórek roślinnych Kultura kalusa Kultura zawiesin komórkowych Kultura organów roślinnych Kultura odciętych korzeni Kultura wierzchołków i pąków bocznych pędu 2.2. Kultura merystemów i uwalnianie roślin od wirusów Wirusy a tkanki twórcze roślin Obecność wirusów w tkankach i komórkach regenerujących in vitro Metody eliminowania wirusów Zwalczanie wektorów wirusów Chemoterapia in vitro Termoterapia in vivo Izolowanie wierzchołków pędów z roślin po termoterapii in vivo Termoterapia in vitro Krioterapia Kultura in vitro izolowanych merystemów Alternatywne sposoby kultury merystemów Testowanie roślin uwolnionych od wirusów 2.3. Kultura pylników i mikrospor Rozwój technik Mierniki efektywności kultury pylników i mikrospor Czynniki wpływające na efekt kultury in vitro pylników i mikrospor Genotyp dawcy pylników Kondycja rośliny-dawcy Stadium rozwoju mikrospory Traktowanie wstępne (prekultura) pylników Warunki kultury in vitro 2.4. Kultura i fuzja protoplastów Izolowanie protoplastów Kultura protoplastów i regeneracja roślin Fuzja protoplastów Selekcja heterokarionów Weryfikacja mieszańcowości otrzymanych komórek Wzajemna interakcja genomów i plazmonów w komórce mieszańcowej 2.5. Kultura zalążków, zalążni i zarodków Zapylanie in vitro zalążni i zalążków Przygotowanie materiału do zapylania Zapylanie własnym pyłkiem Zapylanie obcym pyłkiem Kultura zarodków Kultura zarodków dojrzałych Kultura zarodków niedojrzałych Kultura prazarodków Kultura zarodków mieszańcowych Kultura zalążków Kultura woreczków zalążkowych i zygot 3. Kultury roślinne w bioreaktorach 3.1. Typy kultur roślinnych i ich uzyskiwanie Kultura zawiesinowa komórek Tkanki zróżnicowane Kultury korzeniowe Korzenie transformowane (włośnikowate) 3.2. Przechowywanie kultur muzealnych 3.3. Pożywki 3.4. Inokulum 3.5. Sposób prowadzenia kultury Kultura okresowa Kultura okresowo-dolewowa Kultura ciągła Klasyczny system otwarty

2 Systemy ciągłe z zatrzymaniem komórek (perfuzja) 3.6. Bioreaktory Bioreaktory z mieszaniem mechanicznym Bioreaktory z mieszaniem pneumatycznym (air lift) Bioreaktory z mieszaniem hydraulicznym Bioreaktory z napowietrzaniem dyfuzyjnym (cell lift) Bioreaktory do kultur aeroponicznych Fotoreaktory płytowe i rurowe 3.7. Zasady doboru bioreaktora 3.8. Zasady powiększania skali kultury Skala kultury Teoria podobieństwa jako podstawa powiększania skali 3.9. Technologiczne aspekty kultur bioreaktorowych Podstawowe parametry kultury Stres mechaniczny Transfer tlenu Zakażenia mikrobiologiczne Związek między sposobem prowadzenia kultury a tworzeniem produktu Metody kontroli wzrostu i metabolizmu kultury tkankowej Pomiar wzrostu 4. Selekcja i testowanie cech w kulturze in vitro 4.1. Podstawy selekcji 4.2. Sposoby selekcji 4.3. Zmienność somaklonalna jako podstawa skutecznej selekcji 4.4. Warunki prowadzenia selekcji 4.5. Skuteczność selekcji 5. Biotransformacje substancji chemicznych 5.1. Wprowadzenie: charakterystyka reakcji biotransformacji 5.2. Przykłady biotransformacji Monoterpeny Diterpeny Triterpeny Związki steroidowe Związki fenolowe Alkaloidy Inne związki 5.3. Czynniki regulujące reakcje biotransformacji Kultury zawiesinowe i ich warunki Skład i ph pożywki Tlen Struktura chemiczna substratu Przepuszczalność błon cytoplazmatycznych Problem rozpuszczalności substratu 5.4. Komórki czy izolowane enzymy? Biotransformacja z użyciem kultur zawiesinowych Biotransformacja z użyciem komórek immobilizowanych Biotransformacje z użyciem preperatów enzymatycznych 6. Uzyskiwanie roślin transgenicznych 6.1. Izolowanie i charakterystyka genów Strategie izolacji genów Strategie izolacji genów z biblioteki genomowej Izolacja bezpośrednio z genomu Charakterystyka wyizolowanych genów Ustalenie i analiza położenia genów w genomie genomika Analiza strukturalna Analiza ekspresji genów - genomika ekspresyjna Analiza funkcji genu genomika funkcjonalna 6.2. Tworzenie konstrukcji genowych Pozyskanie i amplifikacja sekwencji kodującej genu metodą wydłużania primerów (PCR) Ogólne zasady postępowania Wpływ komponentów na wierność i wydajność metody Wektory Wektory bakteryjne Wektory chromosomowe T-DNA jako wektor Wektory reporterowe Wirusy jako wektory Bezwektorowy transfer genu Konstrukcja integrowanego DNA Promotory nieswoiste Promotory tkankowo swoiste

3 Promotory indukowane chemicznie Sekwencje 5'- i 3'-końcowe Regulacja ekspresji transgenu w roślinach Konstrukcje wielogenowe Modyfikacja transgenu na drodze mutagenezy 6.3. Wprowadzenie genów do roślin Wektorowe metody transformacji roślin Metody bezwektorowe Transformacja protoplastów Mikrowstrzeliwanie Alternatywne metody transformacji roślin Transformacja organelli komórkowych 6.4. Uzyskiwanie roślin transgenicznych Uwarunkowania ogólne Optymalizacja regeneracji pędów transgenicznych w warunkach procedury transformacji Zwiększenie udziału komórek kompetentnych do regeneracji i do transformacji Rola stresu spowodowanego zranieniem i kokulturą Prekultura (kondycjonowanie) Czas kokultury oraz zagęszczenie bakterii Czynniki zmniejszające wrażliwość tkanek na etylen i przeciwutleniacze Eliminacja bakterii Selekcja transgenicznych komórek i tkanek Metody transformacji niezależne od regeneracji przybyszowej 6.5. Rozpoznanie i identyfikacja roślin transgenicznych Charakterystyczne elementy transgenu Identyfikacja transgeniczności techniką PCR Identyfikacja transgeniczności na podstawie analizy białek Inne metody detekcji transgeniczności 7. Zastosowania praktyczne biotechnologii 7.1. Rozmnażanie wegetatywne Produkcja roślin in vitro na świecie Metody rozmnażania wegetatywnego Kultura pędów bocznych (pachwinowych) Kultura pąków przybyszowych Embriogeneza somatyczna 7.2. Materiał rozmnożeniowy o wysokiej jakości Charakterystyka drobnoustrojów powodujących zanieczyszczenia mikrobiologiczne eksplantatów in vitro Drobnoustroje epifityczne, kolonizujące powierzchnię organów roślinnych Endofity obecne w tkankach eksplantatów Zapobieganie pierwotnym zanieczyszczeniom mikrobiologicznym eksplantatów w stadium stabilizacji kultur Indeksacja roślin matecznych Prekultura Dezynfekcja powierzchniowa przed izolacją eksplantatów Zapobieganie wtórnym zanieczyszczeniom mikrobiologicznym w stadium namnażania tkanek Monitoring mikrobiologiczny podczas namnażania tkanek Wykrywanie i eliminowanie drobnoustrojów bezobjawowo zasiedlających eksplantaty Terapia antybiotykowa in vitro Biotyzacja kultur w stadium aklimatyzacji Niesterylna mikropropagacja Miniaturyzacja systemu mikrorozmnażania 7.3. Rozmnażanie dla potrzeb hodowli nowych odmian 7.4. Technologia sztucznych nasion Metody produkcji sztucznych nasion Nasiona sztuczne otoczkowane w hydrożelach Nasiona sztuczne nie otoczkowane Przechowywanie sztucznych nasion Przyszłość technologii sztucznych nasion 7.5. Biosynteza metabolitów wtórnych w kulturach in vitro Metabolity wtórne wytwarzane przez rośliny Barwniki roślinne Związki zapachowe Substancje dla przemysłu farmaceutycznego Enzymy Przeciwutleniacze Fitoaleksyny Polisacharydy Czynniki wpływające na produkcję metabolitów wtórnych Wybór materiału biologicznego Warunki prowadzenia kultury in vitro Zabiegi technologiczne zwiększające produkcję metabolitów wtórnych Dodatek elicytorów

4 Dodatek prekursorów Immobilizacja komórek Agregacja komórek Zabiegi technologiczne zwiększające sekrecję metabolitów wtórnych Adsorpcja metabolitów na wymiennikach jonowych Ekstrakcja metabolitów w systemie dwufazowym Zmiana natlenienia pożywki Chemiczna permeabilizacja Permeabilizacja elektryczna Zmiana ph pożywki Działanie wysokiego ciśnienia Dodatek polielektrolitów Obróbka enzymatyczna 7.6. Rośliny o nowych cechach Haploidy i podwojone haploidy Cechy haploidów Podwojone haploidy Właściwości uzyskane w wyniku selekcji w kulturze in vitro Selekcja w kulturze in vitro Testowanie w kulturach in vitro Rośliny otrzymane w wyniku fuzji protoplastów Rośliny transgeniczne Odporność na choroby i szkodniki Odporność na czynniki abiotyczne Cechy żywieniowe i sensoryczne Zmieniona płodność i partenokarpia Produkcja substancji biologicznie i farmakologicznie czynnych, na potrzeby medycyny i weterynarii 7.7. Biotechnologia korzeni włośnikowatych Otrzymywanie i charakterystyka korzeni włośnikowatych Procesy i produkty Biosynteza metabolitów wtórnych w korzeniach włośnikowatych Efekty nowych genów w korzeniach transgenicznych Warunki chemiczne prowadzenia kultury korzeni włośnikowatych Warunki techniczne prowadzenia kultury korzeni włośnikowatych Warunki w kolbach wstrząsanych i bioreaktorach Morfologia korzeni włośnikowatych a warunki w bioreaktorach 7.8. Hodowla odmian transgenicznych Etapy hodowli transgenicznej Postawienie celu hodowli Wybór genu Wybór odmiany do transformacji Wybór i wytworzenie transgenu Uzyskanie odmiany transgenicznej Stopniowanie transgeniczności Ochrona prawna odmian Wprowadzenie odmiany transgenicznej do uprawy Hodowla transgeniczna w Polsce Zachowanie różnorodności biologicznej 7.9. Biotechnologia środowiskowa fitoremediacja Fitoekstrakcja Fitodegradacja Ryzofiltracja 8. Diagnostyka molekularna roślin 8.1. Wykrywanie obecności czynników chorobotwórczych Wykrywanie i identyfikacja czynników chorobotwórczych oparte na hybrydyzacji Hybrydyzacja kwasów nukleinowych Hybrydyzacja in situ z zastosowaniem sond molekularnych, GISH Analiza długości fragmentów restrykcyjnych (RFLP) Wykrywanie i identyfikacja czynników chorobotwórczych oparte na PCR Reakcja łańcuchowa polimerazy Reakcja łańcuchowa polimerazy z arbitralnie wybranymi starterami (RAPD) Analiza restrykcyjna produktów (PCR-RFLP) Reakcja łańcuchowa polimerazy poprzedzona procesem odwrotnej transkrypcji (RT-PCR) Selektywna amplifikacja fragmentów restrykcyjnych (SFRA; AFLP) Wykrywanie i identyfikacja czynników chorobotwórczych oparte na reakcji łańcuchowej ligazy (LCR) Skuteczność zastosowania markerów molekularnych w diagnostyce chorób roślin Perspektywy zastosowania markerów molekularnych w diagnostyce chorób roślin 8.2. Ustalanie tożsamości genetycznej Markery molekularne Izoenzymy Markery RFLP Markery uzyskiwane w metodzie PCR

5 Konwersja markerów molekularnych Konstrukcja map genetycznych z użyciem markerów molekularnych Mapowanie porównawcze genomów roślinnych Mapowanie loci warunkujących cechy ilościowe (QTL) Selekcja za pomocą markerów molekularnych (MAS) Analiza podobieństwa genetycznego 9. Odmiany transgeniczne w ogrodnictwie 10. Odmiany transgeniczne w rolnictwie Transgeniczne odmiany soi i rzepaku jarego odporne na herbicydy Transgeniczne mieszańce kukurydzy odporne na owady (gen Cry) 11. Regulacje prawne i ochrona własności intelektualnej Perspektywy nowych zastosowań Prawodawstwo Podstawowe zasady bezpiecznej pracy z GMO Znakowanie żywności wyprodukowanej z wykorzystaniem biotechnologii Potencjalne zagrożenia dla środowiska i konsumentów związane z produkcją żywności GMO Własność intelektualna w biotechnologii Patent europejski i patent wspólnotowy Ochrona wynalazków z zakresu biotechnologii. Wykluczenia ze zdolności patentowej Dyrektywa nr 44/98 Parlamentu Europejskiego i Rady, z 6 lipca 1998 r. w sprawie prawnej ochrony wynalazków biotechnologicznych Zobowiązania Polski w zakresie doskonalenia ochrony praw własności intelektualnej, przemysłowej i handlowej Zakończenie i wnioski 12. Ochrona zasobów genowych Zasoby genowe roślin Erozja genetyczna Metody ochrony zasobów genowych Stan ochrony zasobów genowych roślin użytkowych na świecie Stan ochrony zasobów genowych roślin użytkowych ex situ w Polsce Wykorzystanie zasobów genowych Zasoby genowe a biotechnologia Regulacje prawne 13. Kontrowersje wokół biotechnologii 14. Podsumowanie i perspektywy 15. Słownik terminów Wykaz skrótów Skorowidz łacińskich i polskich nazw roślin Skorowidz rzeczowy