IN VITRO TECHNIKY
V ROSTLIN N' EMBRYOLÓGII
MBRYOLOGIE,     PODZIM   2023,   H. CEMPIRKOVA
Cíle
přednášky
popsat možnosti využití technik rostlinných tkáňových kultur při studiu ontogeneze rostlin se zaměřením na rostlinnou embryogenezi
popsat techniku kultivace izolovaných embryí, uvést příklady využití
popsat a vysvětlit procesy spojené se somatickou embryogenezi
popsat aplikační potenciál těchto technik pro zemědělství a biotechnologie
Sterilní prostředí:
Rostlinné tkáňové kultury
• sterilizace a desinfekce nástrojů i rostlinného materiálu
• práce v laminárních boxech
• axenické a aseptické
• speciální složení živných médií (tekutá, ztužená)
• kultivace v kontrolovaných podmínkách
I
Využití rostlinných tkáňových á
kultur ^
KULTURY IZOLOVANÝCH EMBRYÍ
Izolace nezralých i zralých embryí, možnost překonání dormance...
SOMATICKÁ EMBRYOGENÉZE Tvorba geneticky identických jedinců.
KALUS, BIOTECHNOLOGIE
Regenerace rostlin při genetické manipulaci.
Prekonávaní aborce embryí po opylování in vitro
Kultury izolovaných embryí
• Aseptické vyjmutí embrya a jeho přenos do vhodného embrya a optimálních kultivačních podmínek
• relativní snadnost získání embryí bez patogenů (povrchová desinfekce semen nebo plodů)
• výběr média - čím mladší embryo, tím vyšší nároky
9
9
Figure 1 - Diagram of the in vitro culture technique in California Wonder embryos: A) self-pollination, B) immature fruit just harvested opening, CI fruit and seed sterilization. D-El embrvo excision, stage identification and h vitro sowing. F) embrvo develcoment and germination. G) DlantJet
Využití
• Překonání dormance semen
• Překonání aborce embryí ("embryo rescue") po křížení in situ nebo in vitro
• monoploidní ječmen
• studium embryogenéze
• zdroj mladého materiálu pro mikropropagac'
oggie - hor t ícul t ure. tamu. cdu/f acul ty/ king/Tissue_Cutture_Lecture, ppt
Hordeum bul bosům metoda tvorby haploídů
Hordeum vuígare ječmen obecný 2n = 2X = 14
X
i
Hordeum bulbosum
planý ječmen 2n = 2X = 14
\
izolace embrya
postupná eliminace chromozomu H bulbosum
haploídní ječmen 2n = X = 7
zdvojení chromosomů
mezidruhový hybrid
Hordeum vuígare homozygotní ječmen obecný
2n = 2X = 14
dříve to byla mnohem účinnejší metoda pro tvorbu haplofdních rostlinek než mikrosporové kultury (nevýhoda = použití jen u ječmene)
nyní, při použití zlepšeného složení média (sacharosa nahrazena maltosou), je mikrosporová kultura mnohem účinnější (~20Q0 rostlin ze 100 prašníku)
Vývojová stadia somatických embryí
Somatická embryogenéze
• vývoj bipolární struktury embryonálními stádii bez fúze gamet
• spontánní SE in vivo (somatická pletiva - kapradiny, orchideje, kalanchoe..., reprodukční pletiva - Citrus, Mango...)
• indukovaná SE in vitro (nepřímá - přes kalus, přímá - meristémy, zygotická embrya, klíční rostlinky)
Somatic Embryogenesis
Callus Globular
r!
HcarLTorpedo
, Regeneration r. of whole plan!
Hhntkt
Zygotic Embryogcncsis
0'
Zygote
Globular Heart/Torpedo
Cotyledon
Expansion
r.
Maturation Germination J~.      r| and
Desiccation
r.
Dormancy
Growth
globulární
srdeovité torpedovité
kotyledonární
http://wivw.plant.uoguelph.ca/rcsearch/embryo/IMS00003.6
Využití
• tvorba umělých semen (enkapsulace)
• množení transgenních rostlin
• studium embryogenéze
• mikropropagace
Kalusové kultury
• amorfní hmota málo organizovaných, tenkostenných, parenchymatických buněk
Prima a nepřímá morfogeneze in vitro
1
přímá    '\ f—-Qr
formation
fttfwwtittetrt stecte
nepřímá  ^w-A)   <^X_ „*
Mr,***« fiktiv, f>»m
Ptentíti*    ^ embryu*
CtítttíftS v
{from xngtf ctít*)
George a Sherrington (1984), upraveno
''CQŤiana tabacum cv, Xantha       mrkev banc us carota ssp. car
Využití
• informace o regeneračních schopnostech rostlin
• izolace protoplastů tvorba sekundárních metabolitů (suspenzní kultury)
• genetická manipulace
• časově neomezený růst v in vitro podmínkách ("nesmrtelné kultury")
Shrnutí
studium vývoje embryí
aplikace v zemědělství a biotechnologiích - šlechtění, vylepšování vlastností plodin
Plant Sterilization
Culture in media
Embryogenic callus
Cell clumps by multiplication
Development of direct somatic embryos
a'
	i	
	<—	i f 11
		
Regenerated        Culture of plantlets embryos
Torpedo Heart Globular stage stage stage
Embryo differentiation
Induced cells