Pośrednia embriogeneza somatyczna

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Pośrednia embriogeneza somatyczna"

Irena Marciniak
7 lat temu
Przeglądów:

1 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).

2 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.

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

4 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.

5 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.

6 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

7 Zarodki somatyczne powstające z mikrospor

8 Kiełkowanie i konwersja zarodków zygotycznych i somatycznych

9 Sztuczne nasionko Zarodek somatyczny Membrana hydrofobowa Sztuczne bielmo

10 Otoczkowane zarodki somatyczne

11 Organogeneza Powstawanie przybyszowych struktur jednobiegunowych, tj. pędów, korzeni, kwiatów. W zależności od eksplantatu zawiązki nowych organów powstają z różnych warstw komórek, np. w eksplantatach łodygowych lub liściowych z epidermy lub warstw subepidermalnych, w eksplantatach korzeniowych z merystemów wtórnych, z kory pierwotnej lub okolic protoksylemu.

12 Organogeneza bezpośrednia Tworzenie zawiązków jednobiegunowych organów przybyszowych bezpośrednio z komórek pobranych z rośliny dawcy. Kompetentnymi do organogenezy bezpośredniej w obrębie eksplantatu mogą być: Pojedyncze komórki Niewielkie skupiska komórek

13 Organogeneza bezpośrednia Eksplantat (komórka / komórki kompetentne organ

14 Organogeneza bezpośrednia - pojedyncze komórki kompetentne Postępujące po sobie podziały doprowadzają do wytworzenia grupy kilku lub kilkunastu komórek merystematycznych, tworzących razem jeden zawiązek organu (inicjał).

15 Organogeneza bezpośrednia skupisko komórek kompetentnych 1. Utworzenie przez dzielące się komórki jednego zawiązka; 2. Powstawanie tylu zawiązków ile było komórek kompetentnych.

16 Organogeneza pośrednia Proces formowania de novo zawiązków organów przybyszowych z komórek kalusa powstającego wtórnie na eksplantacie roślinnym. Żywe komórki wyizolowane z rośliny dawcy, a nie mające kompetencji morfogenetycznych, pod wpływem czynników kultury in vitro podlegają odróżnicowaniu (dedyferencjacji) do stanu merystematycznego. Komórki te poprzez szybkie i wielokrotne podziały doprowadzają do wytworzenia kalusa. W niektórych jego komórkach dochodzi do indukcji kompetencji i w wyniku zmiany ekspresji określonych genów rozpoczyna się proces powtórnego różnicowania się (redyferencjacji) w wybranym kierunku.

17 Organogeneza pośrednia Eksplantat kalus (komórka / komórki o indukowanej kompetencji) organ

18 Organogeneza in vitro przez fazę kalusa

19 Kultury in vitro merystemów i fragmentów pędów

20 Multiplikacja na pożywce z cytokininą Ukorzenianie in vitro Merystemy wierzchołkowe lub kątowe - sterylizacja Inicjacja kultury in vitro

21 Po uprzedniej sterylizacji na pożywkę wykładane są młode pąki

22 Kultura in vitro niedojrzałych zarodków mieszańcowych Otrzymywanie mieszańców wewnątrz- i międzygatunkowych

23 Krzyżowanie oddalone - kultura in vitro niedojrzałych zarodków mieszańcowych Roślina ojcowska Roślina mateczna Izolacja niedojrzałych zarodków Aborcja zarodków Regeneracja roślin Kultura in vitro niedojrzałych zarodków

24 Bariery krzyżowalności gatunków Bariery izolacyjne: oddalenie geograficzne różne okresy kwitnienia Bariery prezygotyczne Bariery postzygotyczne

25 ZAPYLENIE - Bariery prezygotyczne

26 Rozmnażanie roślin kwiatowych

27 Ziarna pyłkowe różnych gatunków

28 Proces zapylenia

29 Proces zapylenia

30 Bariery prezygotyczne Brak lub bardzo słabe kiełkowanie ziaren pyłkowych na obcym znamieniu Niemożność wniknięcia łagiewek pyłkowych do szyjki słupka Słaby wzrost łagiewek pyłkowych i ich zatrzymanie w szyjce słupka Brak wnikania łagiewek pyłkowych do zalążków pomimo ich obecności w zalążni

32 Bariery postzygotyczne Brak rozwoju zarodka Nietypowy rozwój zarodka wskutek pojedynczego zapłodnienia: Obumieranie zarodka we wczesnej fazie rozwoju Powstanie nietypowych nasion Sterylność roślin mieszańcowych Wadliwy wzrost i rozwój roślin mieszańcowych

35 Kultura in vitro izolowanych niedojrzałych zarodków

36 Kultura in vitro niedojrzałych zarodków mieszańcowych

38 Hybrydyzacja somatyczna

39 Krzyżowanie oddalone- izolacja protoplastów Tkanka parenchymatyczna Zawiesina protoplastów Trawienie ścian komórkowych Enzymy pektolityczne Substancje stabilizujące

40 Krzyżowanie oddalone- fuzja protoplastów Mieszanina protoplastów Fuzja Hybrydy somatyczne

41 Podział haploidów wg. Kimber i Riley (1962) HAPLOIDY EUHAPLOIDY ANEUHAPLOIDY MONOPLOIDY POLIHAPLOIDY ALLOPOLIHAPLOIDY AUTOPOLIHAPLOIDY disomiczne nullisomiczne addycyjne substytucyjne nieregularne

43 H ap loid yzacja In d uk owana S p ontaniczna ap om ik sja elim inacja ch rom osom ów an d rogen eza in vitro gyn ogen eza in vitro p arten ogen eza h ap loidalna in d uk owana ch em iczn ie fizyczn ie k rzyżow an ie od d alone ap ogam ia sem igam ia an d rogen eza p oliem b rionia rzek om a z zarodk a m ieszańcow ego (m etod a bu lb osow a) ch em iczn ie (P F P, C IP C) izolowan e m ik rosp ory z p reku lturą w pylniku b ez p reku ltu ry p ylniki p ojed yn cze k wiaty zalążn ie zalążk i

Podobne dokumenty

Bezpośrednia embriogeneza somatyczna

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