SPIS TREŚCI. Wprowadzenie 15. Metoda kultury in vitro 19

Transkrypt

1 SPIS TREŚCI Wprowadzenie 15 Metoda kultury in vitro 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 p ę d u Kultura merystemów i uwalnianie roślin od wirusów Wirusy a tkanki twórcze roślin Obecność wirusów w tkankach i komórkach regenerujących in v i t r o Metody eliminowania wirusów Zwalczanie wektorów wirusów Chemoterapia in vitro Termoterapia in vivo Izolowanie wierzchołków pędów z roślin po termoterapii in v i v o Termoterapia in v i t r o Krioterapia Kultura in vitro izolowanych merystemów Alternatywne sposoby kultury m erystem ów Testowanie roślin uwolnionych od wirusów Kultura pylników i mikrospor Rozwój technik Mierniki efektywności kultury pylników i m ikrospor Czynniki wpływające na efekt kultury in vitro pylników i m ikrospor Genotyp dawcy pylników Kondycja rośliny-dawcy... ^ Stadium rozwoju mikrospory Traktowanie wstępne (prekultura) pylników i ~ w Garwolinie ^ 1-0 O l

2 Warunki kultury in vitro Kultura i fuzja protoplastów Izolowanie protoplastów Kultura protoplastów i regeneracja r o ś lin Fuzja protoplastów Selekcja heterokarionów Weryfikacja mieszańcowości otrzymanych komórek Wzajemna interakcja genomów i plazmonów w komórce mieszańcowej 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 K u ltu ry r o ś l i n n e w b i o r e a k t o r a c h Typy kultur roślinnych i ich uzyskiwanie Kultura zawiesinowa k o m ó rek Tkanki zróżnicowane Kultury korzeniowe Korzenie transformowane (włośnikowate) Przechowywanie kultur muzealnych Pożywki Inokulum Sposób prowadzenia kultury Kultura okresowa Kultura okresowo-dolewowa Kultura ciągła Klasyczny system otwarty Systemy ciągłe z zatrzymaniem komórek (perfuzja) Bioreaktory Bioreaktory z mieszaniem mechanicznym Bioreaktory z mieszaniem pneumatycznym (air lift) Bioreaktory z mieszaniem hydraulicznym Bioreaktory z napowietrzaniem dyfuzyjnym (celi lift) Bioreaktory do kultur aeroponicznych Fotoreaktory płytowe i ru ro w e Zasady doboru bioreaktora Zasady powiększania skali kultury Skala kultury Teoria podobieństwa jako podstawa powiększania skali Technologiczne aspekty kultur bioreaktorowych Podstawowe parametry kultury Stres mechaniczny

3 Transfer tlenu Zakażenia mikrobiologiczne Związek między sposobem prowadzenia kultury a tworzeniem produktu Metody kontroli wzrostu i metabolizmu kultury tkankowej Pomiar wzrostu Selekcja i testowanie cech w kulturze in vitro 4.1. Podstawy selekcji Sposoby selekcji Zmienność somaklonalna jako podstawa skutecznej selekcji Warunki prowadzenia selekcji Skuteczność selekcji Biotransformacje substancji chemicznych Wprowadzenie: charakterystyka reakcji biotransformacji Przykłady biotransformacji Monoterpeny Diterpeny Triterpeny Związki steroidowe Związki fenolow e Alkaloidy Inne związki Czynniki regulujące reakcje biotransformacji Kultury zawiesinowe i ich warunki Skład i ph pożywki Tlen Struktura chemiczna substratu Przepuszczalność błon cytoplazmatycznych Problem rozpuszczalności substratu Komórki czy izolowane enzymy? Biotransformacja z użyciem kultur zawiesinowych Biotransformacja z użyciem komórek immobilizowanych Biotransformacje z użyciem preperatów enzymatycznych Uzyskiwanie roślin transgenicznych Izolowanie i charakterystyka genów Strategie izolacji genów Strategie izolacji genów z biblioteki genomowej Izolacja bezpośrednio z g e n o m u Charakterystyka wyizolowanych genów Ustalenie i analiza położenia genów w genomie - genomika Analiza strukturalna Analiza ekspresji genów - genomika ekspresyjna Analiza funkcji genu genomika funkcjonalna Tworzenie konstrukcji genowych Pozyskanie i amplifikacja sekwencji kodującej genu metodą wydłużania primerów (PCR) Ogólne zasady postępowania m

4 Wpływ komponentów na wierność i wydajność m e to d y Wektory Wektory bakteryjne Wektory chromosomowe T-DNA jako wektor Wektory reporterowe Wirusy jako wektory Bezwektorowy transfer genu Konstrukcja integrowanego DNA Promotory niesw oiste Promotory tkankowo swoiste Promotory indukowane chemicznie Sekwencje 5'- i 3'-końcowe Regulacja ekspresji transgenu w roślinach Konstrukcje wielogenowe Modyfikacja transgenu na drodze mutagenezy Wprowadzenie genów do roślin Wektorowe metody transformacji r o ś lin Metody bezwektorowe Transformacja protoplastów Mikrowstrzeliwanie Alternatywne metody transformacji r o ś lin Transformacja organelli komórkowych 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 tk a n e k Metody transformacji niezależne od regeneracji przybyszowej Rozpoznanie i identyfikacja roślin transgenicznych Charakterystyczne elementy transgenu Identyfikacja transgeniczności techniką PCR Identyfikacja transgeniczności na podstawie analizy białek Inne metody detekcji transgeniczności Z a s t o s o w a n i a p r a k t y c z n e b io te c h n o l o g i i Rozmnażanie wegetatywne Produkcja roślin in vitro na świecie Metody rozmnażania wegetatywnego Kultura pędów bocznych (pachwinowych) Kultura pąków przybyszowych Embriogeneza somatyczna Materiał rozmnożeniowy o wysokiej jakości

5 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 tk a n e k Wykrywanie i eliminowanie drobnoustrojów bezobjawowo zasiedlających eksplantaty Terapia antybiotykowa in vitro Biotyzacja kultur w stadium aklimatyzacji Niesterylna mikropropagacja Miniaturyzacja systemu mikrorozmnażania Rozmnażanie dla potrzeb hodowli nowych o d m ia n Technologia sztucznych nasion Metody produkcji sztucznych nasion Nasiona sztuczne otoczkowane w hydrożelach Nasiona sztuczne nie otoczkowane Przechowywanie sztucznych nasion Przyszłość technologii sztucznych nasion Biosynteza metabolitów wtórnych w kulturach in vitro Metabolity wtórne wytwarzane przez rośliny Barwniki ro ślin n e Związki zapachow e Substancje dla przemysłu farmaceutycznego Enzymy Przeciwutleniacze Fitoaleksyny Polisacharydy Czynniki wpływające na produkcję metabolitów wtórnych Wybór materiału biologicznego Warunki prowadzenia kultury in v i t r o Zabiegi technologiczne zwiększające produkcję metabolitów w tó rn y c h Dodatek elicytorów Dodatek prekursorów Immobilizacja komórek Agregacja komórek Zabiegi technologiczne zwiększające sekrecję metabolitów w tórnych 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

6 Obróbka enzym atyczna Rośliny o nowych cechach Haploidy i podwojone haploidy Cechy haploidów Podwojone haploidy Właściwości uzyskane w wyniku selekcji w kulturze in v i t r o 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 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 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 u p ra w y Hodowla transgeniczna w Polsce Zachowanie różnorodności biologicznej Biotechnologia środowiskowa - fitoremediacja Fitoekstrakcja Fitodegradacja Ryzofiltracja D i a g n o s ty k a m o l e k u l a r n a r o ś lin Wykrywanie obecności czynników chorobotwórczych Wykrywanie i identyfikacja czynników chorobotwórczych oparte na hybrydyzacji Hybrydyzacja kwasów nukleinowych Hybrydyzacja in situ z zastosowaniem sond molekularnych, G I S H Analiza długości fragmentów restrykcyjnych (RFLP) Wykrywanie i identyfikacja czynników chorobotwórczych oparte na PCR Reakcja łańcuchowa polimerazy

7 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 łańcuchowj ligazy (LCR) Skuteczność zastosowania markerów molekularnych w diagnostyce chorób roślin Perspektywy zastosowania markerów molekularnych w diagnostyce chorób roślin Ustalanie tożsamości genetycznej Markery molekularne Izoenzymy Markery RFLP Markery uzyskiwane w metodzie PCR 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 (M A S ) Analiza podobieństwa genetycznego Odmiany transgeniczne w ogrodnictwie 520 Odmiany transgeniczne w rolnictwie Transgeniczne odmiany soi i rzepaku jarego odporne na herbicydy Transgeniczne mieszańce kukurydzy odporne na owady (gen Cry). 527 Regulacje prawne i ochrona własności intelektualnej Perspektywy nowych zastosow ań 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 prawmej ochrony wynalazków biotechnologicznych Zobowiązania Polski w zakresie doskonalenia ochrony praw własności intelektualnej, przemysłowej i handlowej Zakończenie i wnioski Ochrona zasobów genowych Zasoby genowe roślin Erozja genetyczna Metody ochrony zasobów genowych

8 12.4. Stan ochrony zasobów genowych roślin użytkowych na św ie c ie Stan ochrony zasobów genowych roślin użytkowych ex situ w P o ls c e Wykorzystanie zasobów genow ych Zasoby genowe a biotechnologia Regulacje prawne Kontrowersje wokót biotechnologii Podsumowanie i perspektywy Słownik terminów 562 Wykaz skrótów 571 Skorowidz łacińskich i polskich nazw roślin 580 Skorowidz rzeczowy 587