Bezpośrednia embriogeneza somatyczna

Transkrypt

1 Bezpośrednia embriogeneza somatyczna Zarodki somatyczne formują się bezpośrednio tylko z tych komórek roślinnych, które są kompetentne już w momencie izolowania z rośliny macierzystej, czyli z proembriogenicznie zdeterminowanych komórek PEDCs (ang. preembryogenically determined cells) - komórek predysponowanych do różnicowania zarodków. PEDCs charakteryzują się małymi rozmiarami, stosunkowo gęstą cytoplazmą, małymi wakuolami, dużym jądrem z wyraźnymi jąderkami oraz plastydami z ziarnami skrobi. Cechują się dużą aktywnością podziałową i metaboliczną.

2 Bezpośrednia embriogeneza somatyczna Po przeniesieniu na pożywkę PEDCs następuje wyzwolenie naturalnych zdolności embriogennych komórek i rozpoczynają się intensywne podziały komórkowe. Bodźcem wyzwalającym proces embriogenezy bezpośredniej jest głównie egzogenna auksyna. eksplantat (zawiera PEDCs) zarodek

3 Organogeneza pośrednia

4 Pośrednia embriogeneza somatyczna

5

6

7

8 Pośrednia embriogeneza somatyczna 1. Zarodki somatyczne formują się z komórek kalusa, który powstaje na eksplantatach roślinnych. 2. Żywe komórki eksplantatu pod wpływem czynników kultury ulęgają odróżnicowaniu (dedyferencjacji) do stanu merystematycznego, następnie w wyniku podziałów wytwarzają kalus embriogenny. 3. W obrębie kalusa powstają indukowane embriogenicznie zdeterminowane komórki IEDCs (ang. Induced embryogenic determined cells).

9 4. IEDCs - komórki małe o stosunkowo gęstej cytoplazmie, słabo zwakualizowane, mające duże jądro z wyraźnymi jąderkami i plastydy zawierające ziarna skrobi. 5. Komórki te po kolejnych podziałach nie rozłączają się i w efekcie doprowadzają do powstania PEM-u, a z niej do formowania jednego lub kilku zarodków.

10 Pośrednia embriogeneza somatyczna Czynnikiem indukującym proces pośredniej embriogenezy somatycznej jest auksyna zawarta w pożywce. Eksplantat Kalus (zawiera IEDCs) PEM Zarodek lub zarodki

11 Prawidłowy przebieg ES w warunkach in vitro zależy od spełnienia dwóch warunków: 1. Do zapoczątkowania procesu niezbędna jest w pożywce obecność auksyny lub substancji auksynopochodnej. Dlaczego? Stymuluje podziały i wzrost komórek oraz powoduje rozdzielanie się komórek potomnych po podziale. Zwiększa się zagęszczenie komórek. Dochodzi do powstania IEDCs a następnie PEM-u.

12 Prawidłowy przebieg ES w warunkach in vitro zależy od spełnienia dwóch warunków: 2. Z chwilą rozpoczęcia embriogenezy konieczne jest obniżenie stężenia lub całkowite usunięcie auksyny z pożywki, gdyż hamuje ona rozwój zarodków. Dlaczego? Z chwilą powstania PEM-u następuje zmiana reakcji komórek na auksynę. Auksyna powoduje zwiększenie kwasowości ściany komórkowej, przez co staje się ona bardziej rozciągliwa, wskutek czego komórka może rosnąć (kwasowa teoria wzrostu). Auksyna hamuje wnikanie jonów wapnia do komórek PEM-u, co ogranicza prawidłową ekspresję genów i tworzenie struktur biegunowych.

13 Przebieg somatycznej embriogenezy in vitro INDUKCJA Indukcja kalusa Indukcja embriogeniczności IEDCs Pożywka stała z 2,4-D i kinetyną NAMNAŻANIE Proliferacja agregatów PEM Indukcja embriogeniczności Pożywka płynna z 2,4-D i NAA RÓŻNICOWANIE Inicjacja różnicowania Rozwój somatycznych zarodków Pożywka stała bez fitohormonów DOJRZEWANIE Indukcja tolerancji na desykację Spoczynek zarodków Pożywka stała z ABA

14 Kiełkowanie i konwersja zarodków zygotycznych i somatycznych

15 Sztuczne nasionko Zarodek somatyczny Membrana hydrofobowa Sztuczne bielmo

16 Otoczkowane zarodki somatyczne

17 Kod genetyczny (informacja genetyczna) - liniowy układ nukleotydów w pojedynczej nici DNA

18 Dlaczego w pojedynczej nici DNA? Odczyt informacji genetycznej zachodzi zawsze w jednym kierunku: od końca 5` do końca 3` Nicią kodującą (sensowną) jest nić DNA 3` 5` Nić niekodująca (antysensowna)

19 Cechy kodu genetycznego Trójkowy trzy kolejne nukleotydy warunkują włączenie jednego aminokwasu do łańcucha polipeptydowego; odczytywany jest po trzy nukleotydy stanowiące jeden kodon (tryplet)

20

21 Cechy kodu genetycznego Niezachodzący nukleotyd wchodzący w skład jednego kodonu nie może być składnikiem jednocześnie sąsiedniego kodonu AAG GCA ACC AAGCACC

22 Cechy kodu genetycznego Niejednoznaczny (zdegenerowany) ten sam aminokwas może być kodowany przez kilka różnych kodonów CZTERY NUKLEOTYDY: A U C G KODON = TRZY NUKLEOTYDY Z CZTERECH MOŻLIWYCH = 64 KOMBINACJE 20 AMINOKWASÓW BUDUJĄCYCH BIAŁKA ŚREDNIO TRZY KODONY NA JEDEN AMINOKWAS 61 KODONÓW SENSOWNYCH (kodujących aminokwasy) + 3 KODONY STOP

23 OCHRE OPAL AMBER

24 Cechy kodu genetycznego Bezprzecinkowy pomiędzy kolejnymi kodonami nie ma żadnych wolnych nukleotydów, przerw czy dodatkowych cząsteczek, mogących pełnić rolę przystanków

25 Cechy kodu genetycznego Uniwersalny ta sama zasada kodowania poszczególnych aminokwasów obowiązuje w całym świecie ożywionym

26 Table 1.3 Genomes 3 ( Garland Science 2007)