Презентация на тему "Основы Биотехнологии"

Содержание

• 
  Слайд 1

  ОСНОВЫ БИОТЕХНОЛОГИИ

  КЛЕТОЧНАЯ ИНЖЕНЕРИЯ. РАСТЕНИЯ.

  Лекция 8

• 
  Слайд 2

  Словарь

  • Фитогормоны – регуляторы роста и развития растений
  • Апикальная меристема – группа образовательных клеток, обеспечивающая образование всех органов и первичных тканей
  • Эксплант– группа клеток, отделенная от материнского организма
  • Пыльник – содержащая пыльцу часть тычинки цветковых растений
  • Соматический (неполовой) эмбриогенез – процесс формирования зародышеподобных структур из соматических клеток
  • Андрогенез – развитие яйцеклетки с мужским ядром, привнесённым в неё спермием в процессе оплодотворения
• 
  Слайд 3

  ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

  КЛЕТОЧНАЯ ИНЖЕРЕНИЯ. РАСТЕНИЯ. Лекция 8

• 
  Слайд 4

  КЛЕТОЧНАЯ ИНЖЕНЕРИЯ.Термин.

  совокупность методов и подходов, используемых для конструирования клеток нового типа

• 
  Слайд 5

  КЛЕТОЧНАЯ ИНЖЕНЕРИЯ. Методы

• 
  Слайд 6

  ИСТОРИЯ ВОПРОСА

  КЛЕТОЧНАЯ ИНЖЕРЕНИЯ. РАСТЕНИЯ. Лекция 8

• 
  Слайд 7

  История вопроса

  • HermannVöchting
  • Karl Rechinger
  • GottliebHaberlandt
  • Г.Габерландвыдвинул гипотезу о тотипотентности растительной клетки
  • 1 этап (1882-1902 гг.)
  • Г. Фехтинг(1892), К. Рехингер(1893), Г. Габерландт (1902) высказали идею о возможности культивирования растительных клеток вне организма.
  • Культивирование растительных тканей invitro. Каллусообразование..
• 
  Слайд 8
  

  Ross Harrison

  • Aleksis Carrel
  • German Kotte
  • American Robbins
  • 2 этап (1902-1922 гг.)
  • Р.Харрисон (1907), А.Каррел (1911)
  • эксперименты по культивированию invitro тканей животных
  • 3 этап (1922-1932 гг.)
  • А.Роббинс (1922), Г.Котте (1922)
  • культивирование меристем корней томата на твердой синтетической среде
• 
  Слайд 9
  

  • Roger Gautheret
  • Philip White
  • 4 этап (1932-1940 гг.)
  • Р.Готре (1932) получил каллусы из древесных растений
  • Ф.Уайт (1932) показал неограниченный рост растительных опухолей при пересадках на свежие среды
• 
  Слайд 10
  

  • Folke Skoog
  • Miller and Skoog demonstrate that the ration of auxin:cytokinin alters organogenesis in vitro
  • Carlos Miller
  • 5 этап (1940-1960 гг.)
  • Ф.Скуг и К.Миллер (1955)
  • открыли фитогормоны цитокинины, стимуляторы деления клеток растений
• 
  Слайд 11
  

  • Edward C. Cocking
  • J.B. Power
  • Somaclonal variation
  • 6 этап (1960-1975 гг.)
  • Э.Кокинг получил клетки без клеточной стенки (протопласты) из плодов и корней томата
  • Дж.Пауэр(1955) стимулировал слияние протопластов
• 
  Слайд 12
  

  Раиса Григорьевна Бутенко основала школу биологии растительной клетки в России и разрабатывала технологию микроклонального размножения растений invitro

• 
  Слайд 13

  КЛЕТОЧНАЯ ИНЖЕНЕРИЯ РАСТЕНИЙ

  КЛЕТОЧНАЯ ИНЖЕРЕНИЯ. РАСТЕНИЯ. Лекция 8

• 
  Слайд 14

  Области применения

• 
  Слайд 15

  Растительные культуры

• 
  Слайд 16

  Культура каллусных клеток

  Характеристика:

  • тотипотентность
  • дедифференцированность
  • асинхронность деления
  • генетическая гетерогенность

  Получение:

  • образование и рост регулируется фитогормонами:
  • ауксинывызывают процесс дедиференцировкицитокинины – пролиферацию клеток.
  • выращивают на твердой питательной среде
• 
  Слайд 17

  Фитогормоны

• 
  Слайд 18
  

  "Селекция. Биоинженерия растений"

  • A.Индукция каллуса из зрелых семян
  • B. Индукция каллуса из незрелых соцветий
  • C-FФормирование соматических эмбрионов (показаны стрелками)
  • (C) after 15 days of culture, (D) after 12 days of culture, (E) after 25 days of culture, (F) after 20 days of culture.
  • G. Длительно культиви-руемый каллус (2,5 мес) с признаками вторичного эмбриогенеза
  • H.Развитие соматического эмбриона
  • I. Формирование растений из соматических эмбрионов через 1,5 месяца после инициации каллусогенеза
  • Индукция каллуса и соматический эмбриогенез в культуре ткани пшеницы
• 
  Слайд 19

  Суспензионная культура

  Характеристика:

  • типичные каллусные клетки
  • выращивают в жидкой питательной среде

  Получение:

  • из каллуса или интактного растения (экспланта) путем переноса в жидкую питательную среду, при перемешивании и исключении солей Са
• 
  Слайд 20

  Культура одиночный клеток

  Получение:

  • из каллуса, экспланта, протопласта и др.
  • изолирование неповрежденной клетки растительной или каллуснойткани
  • создание условий, благоприятных для роста и развития изолированной клетки

  Характеристика:

  • генетическая гомогенность
  • «потомство» одной клетки
• 
  Слайд 21

  Меристематическая культура

  Характеристика

  • способность к делению
  • высокая метаболическая активность

  Получение:

  из конусов нарастания побегов, корней, пазушных почек и др.

  на питательные среды высаживают небольшую часть меристемы до 0,5 мм

  1 – апикальные (верхушечные)

  2 – интеркалярные (вставочные)

  3 – латеральные (боковые)

  Рисунок из книги Широков А.И., Крюков Л.А. «Основы биотехнологии растений», 2012

  Апикальная меристема лилейника

• 
  Слайд 22

  Культура пыльников

  Получают

  • из незрелых пыльников, в которых пыльцевые зерна находятся в стадии, предшествующей первому делению микроспор на вегетативное и генеративное зерна.
  • базируется на использовании андрогенеза invitro(получение гаплоидных растений на искусственных питательных средах из изолированных пыльников и микроспор)
• 
  Слайд 23

  требования к выращиванию биообъектов в культуре in vitro

  • Сбалансированность питательных сред– удовлетворение всех потребностей культуры. Обязательные компоненты – фитогормоны.
  • Условия– слабая освещенность или полная темнота, температура, аэрация, влажность.
  • Асептика – автоклавирование, фильтрация через бактериальные фильтры, ультрафиолетовое – облучение, дезинфекция и введение антибиотиков
• 
  Слайд 24

  Практическое применение

  ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

  • Культур клеток и тканей растений
  • Биосинтез и биотрансформация для получения ценных веществ
  • Микроклональное размножение и оздоровление растений
  • Создание растений с ценными свойствами

  Схема 1. Основные направления практического применения клеточной инженерии растений

• 
  Слайд 25

  Микроклональное размножение и оздоровление растений

  НЕПОЛОВОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ РАСТЕНИЙ

  Основа метода: тотипотентность растительных клеток, то есть способность полностью реализовывать потенциал развития «клетка – целое растение».

• 
  Слайд 26

  Этапы клональногомикроразмножения растений

• 
  Слайд 27

  Регенерация растений из культуры тканей. Методы.

  Эмбриоид– зародышеподобнаяструктура, развивающаяся invitro, формирующая цельный проросток, не связанный сосудами с каллусом

• 
  Слайд 28

  Способы клональногомикроразмножения растений

  Адвентивные почки – почки, возникшие у растений из клеток и тканей, обычно их не образующих.

• 
  Слайд 29
  

  "Селекция. Биоинженерия растений"

  Регенерация побегов из морфогенного каллуса сахарной свеклы (Beta vulgaris L.)

• 
  Слайд 30
  
• 
  Слайд 31
  
• 
  Слайд 32
  

  "Селекция. Биоинженерия растений"

  Регенерация побегов из листовых эксплантов сахарной свеклы(Beta vulgaris L.)

• 
  Слайд 33

  Применение в практике

  Микроклональное размножение – базовый метод для получения соматических гибридов и генетической трансформации растений

• 
  Слайд 34

  Соматическая гибридизация

  Получение гибридов соматических клеток неродственных и филогенетически отдаленных видов

• 
  Слайд 35

  Гибридизация соматических клеток

  • Полное слияние – образуются двухядерныегетерокарионы, дающие начало двум одноядерным гибридным клеткам.
  • Частичное слияние в изолированные протопласты вводят макромолекулы, клеточные органеллы и клетки бактерий.
• 
  Слайд 36

  ТЕХНИКА КЛЕТОЧНАЯ ИНЖЕНЕРИЯ РАСТЕНИЙ

  КЛЕТОЧНАЯ ИНЖЕРЕНИЯ. РАСТЕНИЯ. Лекция 8

• 
  Слайд 37

  Получение соматических гибридов у растений

• 
  Слайд 38

  Получение протопластов

  методы

  • Изолированный протопласт – это содержимое растительной клетки, окруженное плазмолеммой.
  • (Термин «изолированные протопласты» был предложен в 1880 году Д.Ханстейном.)
  • Применил в 1892 году Дж.Клернер.
  • В основе метода лежит явление «плазмолиза» с последующим механическим удалением клеточной стенки.
  • Механический
  • Энзиматический
  • Применил в 1960 году И.К.Коккинг.
  • В основе метода лежит использование ферментов(целлюлаза, гемицеллюлаза, пектиназа).
• 
  Слайд 39

  Культивирование протопластов

  методы

  метод «жидких капель»

  платирование в питательные среды добавляют 1% агар-агар

  Это повышает жизнеспособность протопластов: протопласты равномерно распределяются по культуральной среде, агрегаты отсутствуют питательные вещества потребляются равномерно токсические продукты метаболизма распределяются равномерно

  Протопласты капельно вносят в питательную среду

• 
  Слайд 40

  Слияние протопластов

  (термин «соматические гибриды» введен в 1974 году Дж.Мельхерсом)

  • спонтанное
  • индуцированное

  Химическими фьюзогенами (хлористый кальций, этиленгликоль, хлорпромазинон)

  Физическими фьюзогенами (переменное электрическое поле)

  Биологическими фьюзогенами (вирусы)

• 
  Слайд 41
  
• 
  Слайд 42

  Биосинтез в растениях и суспензионных культурах

  • По оценкам специалистов список веществ синтезируемых расте-ниями и используемых человеком составляет 2 * 104

  Растения продуцируют эфирные масла, красители, лекарственные препараты, наркотиков (опиум, героин, никотин) и стимуляторов (танин, кофеин) и пр.

  мак снотворный (Papaversomniferum) источник болеутоляющего средства кодеина

  наперстянка (Digitalis lanata) – тонизирующего сердечную деятельность дигоксина

  хинное дерево (Cinchona ledgeriana) – антималярийногохинидина.

• 
  Слайд 43

  Биотрансформация в суспензионных культурах

  Например, культуры клеток лебеды и картофеля способны трансформиро-вать индолил-3-уксусную кислоту в индолил-3-ацетил-L-аспарагиновую кис-лоту.

  Если синтез вторичных метаболитов в культуре останавливается, не достигая конечного результата, то для получения продукта применяют процесс биотрансформации. Суть процесса заключается в превращениях исходного субстрата клеточными культурами растений.

• 
  Слайд 44

  Страны – держатели крупных коллекций генетических ресурсов растений

• 
  Слайд 45