Bi8930 Vývojová a buněčná biologie rostlin

Přírodovědecká fakulta
jaro 2011
Rozsah
2/0/0. 2 kr. (plus ukončení). Ukončení: k.
Vyučující
Mgr. Jiří Friml, Dr. rer. nat. (přednášející), prof. RNDr. Jiří Fajkus, CSc. (zástupce)
Garance
prof. RNDr. Jiří Fajkus, CSc.
Ústav experimentální biologie - Biologická sekce - Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: prof. RNDr. Jiří Fajkus, CSc.
Předpoklady
Předpokladem pro porozumění předmětu je absolvování základů molekulární biologie a genetiky nebo biochemie.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
předmět má 9 mateřských oborů, zobrazit
Cíle předmětu
Co jste vždycky chtěli vědět o tom, jak se dělá věda a nezeptali jste se. Přednáška o vybraných kapitolách z vývojové genetiky a buněčné biologie rostlin pro pokročilé studenty se zájmem o experimentální práci v biologických oborech. Přednáška je vyučována intenzivním blokovým kurzem v predvelikonočním týdnu, je velmi neformální a prakticky zaměřena. Podává téměř kompletní přehled současných metod experimentální biologie rostlin a na modelových příkladech z vývojové a buněčné biologie demonstruje jejich použití pro získávání vědeckých poznatků.
Hlavní cíle kurzu jsou:
získání přehledu o základních metodách a experimentálních přístupech rostlinné biologie včetně jejich výhod i limitací;
demonstrace použití těchto přístupů na vybraných problémech vývojové a buněčné biologie.
Úspěšní absoloventi budou schopni zvolit nejvhodnejsi experimentální strategii pro své vědecké projekty.
Osnova
  • A. Současné přístupy a metody experimentální rostlinné genetiky
  • 1. Historický vývoj experimentálních přístupů
  • Modelový organismus Arabidopsis thaliana - výhody a nevýhody.
  • 2. Výběr oblíbeného genu
  • a. Monte Carlo přístupy výběru genu
  • b. Od proteinu zpět ke genu
  • c. Funkční komplementace
  • d. Výběr na základě expresse: Enhancer a Gene trap, Rozdíly v expresi (substraktivní hybridizace, microarray)
  • e. Forward genetika: Mutageneza (EMS, T-DNA, transposon, aktivační tagging), Střídavé štěstí genetického screeningu, Identifikace a ověření genu, Supressor screen
  • f. QTL
  • 3. Funkce genu
  • a. Reverzní genetika (knihovny mutantů, TILLING)
  • b. Ektopická exprese
  • c. Chiméry a mozaiky
  • d. Site directed mutageneza, výměny domén
  • e. Analýza fenotypu
  • f. Biochemické přístupy, heterologní systémy
  • 4. Exprese a lokalizace
  • a. Northern a Western bloty, RT-PCR
  • b. Reportérové geny (transkripční a translační fůze, použití)
  • c. mRNA in situ hybridizace d. Lokalizace proteinů in situ
  • 5. Přátelé a sousedi
  • a. Yeast-two-hybrid
  • b. Split ubiquitin
  • c. Genetické interakce
  • d. Upstream and downstream
  • 6. Jiné metody a přístupy
  • a. DR5 auxin response reporter
  • b. Transient transfection
  • c. Heterologní systémy
  • d. Laserové ablace and laser capture
  • B. Od signálu ke genu
  • 1. Etylén - Učebnicový úspěch genetiky
  • Genetická analýza etylénové signální dráhy, posloupnost a funkce molekulárních členů, dvoukomponentový systém histidin kinázy
  • 2. Cytokinin - Příklad složitosti hormonální regulace u rostlin.
  • Syntéza, degradace, percepce, přenos signálu. Identifikace a verifikace receptorů a dalších členů signální kaskády. Poznatky ze studia protoplastů.
  • 3. Auxin - Velmi žádaný, stále nepochopený
  • Objev auxinu. Izolace členů signální kaskády: biochemie (ABP1), genetika (AXRs), molekulární biologie (AUX/IAA a ARF proteiny), pokus o ucelený model.
  • 4. Transport auxinu - PINy a jiná zvířena
  • Fyziologie, Chemiosmostický model, molekulární komponenty (PIN a AUX proteiny) - exprese, lokalizace, funkce.
  • C. Od procesu k mechanismu
  • 1. Embryogeneze - apikální-bazální osa
  • Pattern formation v embryogenezi. Mutanti Arabidopsis thaliana, identity genů, možná role auxinu, distribuce a transport auxinu, exprese, lokalizace a role PIN proteinů, buněčná polarita, ucelený model.
  • 2. Kořenový meristém - zpět ke kořenům
  • Kořenový meristém Arabdidopsis, mezibuněčné signály: klidové centrum kmenové buňky, auxin jako možný signál, radial patterning - SHR/SCR.
  • 3. Organogeneze - jednota v různosti
  • Přehled různých organogenních procesů, orgány odvozené ze stonku a kořene, vzájemný vztah mezi místními gradienty auxinu, transportem a vývojem orgánů.
  • 4. Jednotící principy - gradienty morfogenů a růstové osy
  • D. Do buňky
  • 1. Vnitrobuněčný transport a buněčná polarita
  • Recyklace proteinů auxinového transportu, inhibitory auxinového transportu a jejich efekty, význam recyklace pro auxinový transport, endocytosa v rostlinách, polární targetování.
  • 2. Poučení z GNOMu
  • Izolace mutanta gnom, GNOM protein - biochemická funkce a role ve vývoji rostliny. Souvislost s transportem auxinu. GNOM a recyklace endozomů.
  • 3. Gravitropismus kořene - integrace přístupů
  • Fyziologie, genetika, molekulární a buněčná biologie gravitropismu: Spojení různých přístupů pro pochopení jednoho procesu.
Literatura
  • MRAVEC, Jozef, Petr SKŮPA, Aurélien BAILLY, Klára HOYEROVÁ, Pavel KŘEČEK, Agnieszka BIELACH, Jan PETRÁŠEK, Jing ZHANG, Vassilena GAYKOVA, York-Dieter STIERHOF, Petre I. DOBREV, Kateřina SCHWARZEROVÁ, Jakub ROLČÍK, Daniela SEIFERTOVÁ, Christian LUSCHNIG, Eva BENKOVÁ, Eva ZAŽÍMALOVÁ, Markus GEISLER a Jiří FRIML. ) Subcellular homeostasis of phytohormone auxin is mediated by the ER-localized PIN5 transporter. Nature. Lodon, UK: Nature Publishing Group, 2009, Neuveden, č. 459, s. 1136-1140. ISSN 0028-0836. info
  • PETRÁŠEK, Jan a Jiří FRIML. Auxin transport routes in plant development. Development. Cambridge: Company of Biologists, 2009, Neuvedeno, č. 136, s. 2675-2688. ISSN 0950-1991. info
  • RŮŽIČKA, Kamil, Mária ŠIMÁŠKOVÁ, Jerome DUCLERCQ, Jan PETRÁSEK, Eva ZAŽÍMALOVÁ, Sibu SIMON, Jiří FRIML, Marc C. E VAN MONTAGU a Eva BENKOVÁ. Cytokinin regulates root meristem activity via modulation of the polar auxin transport. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2009, roč. 106, č. 11, s. 4284–4289. ISSN 0027-8424. info
  • RŮŽIČKA, Kamil, Karin LJUNG, Steffen VANNESTE, Radka PODHORSKÁ, Tom BEECKMAN, Jiří FRIML a Eva BENKOVÁ. Ethylene regulates root growth through effects on auxin biosynthesis and transport-dependent auxin distribution. PLANT CELL. 2007, roč. 19, č. 7, s. 2197-2212. ISSN 1040-4651. info
  • VIETEN, Anne, Michael SAUER, Philip B BREWER a Jiří FRIML. Molecular and cellular aspects of auxin-transport-mediated development. TRENDS IN PLANT SCIENCE. 2007, roč. 12, č. 4, s. 160-168. ISSN 1360-1385. info
  • PETRÁŠEK, J., J. MRAVEC, R. BOUCHARD, J. BLAKESLEE, M. ABAS, D. SEIFERTOVÁ, J. WISNIEWSKA, Z. TADELE, M. ČOVANOVÁ, P. DHONUKSHE, P. SKŮPA, E. BENKOVÁ, L. PERRY, P. KŘEČEK, O.R. LEE, G. FINK, M. GEISLER, A. MURPHY, C. LUSCHNIG, E. ZAŽÍMALOVÁ a J. FRIML. PIN proteins perform a rate-limiting function in cellular auxin efflux. Science. 2006, roč. 2006, Apr 6, s. advanced on line, 8 s. ISSN 0036-8075. info
Výukové metody
přednášky
Metody hodnocení
Přednášky, blokově, ukončené kolokviem. Předpokladem pro úspěšné ukončení je aktivní účast na přednáškách a zapojení se do neformální společné rozpravy na závěr kurzu. Rozprava bude rekapitulovat vybraná obtížnější témata z přednášek.
Informace učitele
Přednášky budou probíhat v v areálu nového kampusu PřF v Brně-Bohunicích, Kamenice 5, budova A2; míst. č. 211. Letošní blok přednášek proběhne v týdnu 12.-15. dubna. Začátek výuky v 9.00, přestávka na oběd, orientačně do 15.00 - 16.00.
Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.
Výuka probíhá blokově.
Předmět je zařazen také v obdobích jaro 2008 - akreditace, jaro 2011 - akreditace, podzim 2002, podzim 2003, podzim 2004, jaro 2006, jaro 2007, jaro 2008, jaro 2009, jaro 2010, jaro 2012 - akreditace.
  • Statistika zápisu (nejnovější)
  • Permalink: https://is.muni.cz/predmet/sci/jaro2011/Bi8930