Cytometryczna analiza polisomatyczności organów roślin z rodziny

Cytometryczna analiza polisomatyczności organów roślin z rodziny

Cytometryczna analiza
polisomatyczności organów
roślin z rodziny Fabaceae
Monika Rewers, Elwira Śliwińska
Katedra Genetyki i Biotechnologii Roślin,
Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy
w Bydgoszczy
Tytuł pracy doktorskiej:
Biologiczne znaczenie procesu endoreduplikacji
w gatunkach roślin z rodziny Fabaceae.
• Ustalenie
znaczenia
endoreduplikacji
oraz
wskazanie moŜliwość wykorzystania tego procesu
w hodowli bobowatych.
• Wytypowanie organów do kultur in vitro, w
zaleŜności od celu kultury.
• Zbadanie związku pomiędzy endoreduplikacją a
programowaną śmiercią komórki.
• Opracowanie metody badania jakości nasion na
podstawie stopnia uszkodzenia DNA.
Tytuł pracy doktorskiej:
Biologiczne znaczenie procesu endoreduplikacji
w gatunkach roślin z rodziny Fabaceae.
• Ustalenie
znaczenia
endoreduplikacji
oraz
wskazanie moŜliwość wykorzystania tego procesu
w hodowli bobowatych.
• Wytypowanie organów do kultur in vitro, w
zaleŜności od celu kultury
• Zbadanie związku pomiędzy endoreduplikacją a
programowaną śmiercią komórki.
• Opracowanie metody badania jakosci nasion na
podstawie stopnia uszkodzenia DNA.
Polisomatyczność – obecność komórek o róŜnych
poziomach ploidalności w danym organie/tkance.
Endoreduplikacja jest to proces zwielokrotnienia zawartości
DNA w jądrze, po którym nie następuje mitoza. Prowadzi do
powstania endopoliploidalnych jąder.
8C
4C
2C
G1
S
G2
M
G1
S
G2
M
zawartość DNA w cyklu mitotycznym
zawartość DNA w cyklu endoreduplikacyjnym
G1
MATERIAŁ I METODA
Wykorzystując cytometrię przepływową analizowano organy 22
gatunków z rodziny Fabaceae podczas rozwoju:
- nasiona (faza I) i młode siewki (faza II; oś, liścienie)
- rośliny w fazie rozłoŜonych liścieni/wzniesionego epikotylu
(faza III; korzeń, hipokotyl, liścienie)
- rośliny w fazie pierwszej pary liści/pierwszego liścia (faza IV;
korzeń, hipokotyl, liścienie)
- organy generatywne (działki kielicha, płatki korony, pręcikowie)
WYNIKI
Cytometryczna analiza nasion i roślin wykazała
obecność jąder z zawartością DNA 2C, 4C, 8C,
16C, 32C, 64C, 128C.
A
Histogramy zawartości DNA w jądrach wyizolowanych z liścieni suchego
nasienia Phaseolus vulgaris L. (A) i Cassia artemisioides L. (B).
B
Udział jąder z daną zawartością DNA w osi nasienia i
siewki wybranych gatunków z rodziny Fabaceae podczas
rozwoju
100%
80%
60%
40%
20%
0%
I
II
Trifolium
pratense
I
II
Pisum sativum
I
II
I
Phaseolus
coccineus
2C
4C
II
Lupinus albus
8C
16C
I – faza nasienia, II – faza młodej siewki
I
II
Vicia sativa
I
II
Prosopis
velutina
Udział jąder z daną zawartością DNA w korzeniu
wybranych gatunków z rodziny Fabaceae podczas rozwoju
100%
80%
60%
40%
20%
0%
III
IV
Trifolium pratense
III
IV
III
Lupinus luteus
2C
4C
IV
Acacia smalli
8C
16C
III – faza rozłoŜonych liścieni/wzniesionego epikotylu
IV – faza pierwszej pary liści/pierwszego liścia
III
IV
Vicia sativa
Udział jąder z daną zawartością DNA w hipokotylu
wybranych gatunków z rodziny Fabaceae podczas rozwoju
100%
80%
60%
40%
20%
0%
III
IV
Trifolium hybridum
III
IV
III
Medicago x varia
2C
IV
III
Phaseolus vulgaris
4C
8C
16C
32C
III – faza rozłoŜonych liścieni/wzniesionego hipokotylu
IV – faza pierwszej pary liści/pierwszego liścia
IV
Phaseolus
coccineus
III
IV
Vicia sativa
Udział jąder z daną zawartością DNA w liścieniach wybranych
gatunków z rodziny Fabaceae podczas rozwoju
100%
80%
60%
40%
20%
0%
I
II III IV
Trifolium hybridum
I
II III IV
I
Phaseolus
vulgaris
2C
II
III IV
Vicia faba
4C
8C
16C
I
II
III IV
I
Cicer arietinum
32C
64C
II III IV
Lens culinaris
I
II III IV
Vicia sativa
128C
I – faza nasienia, II – faza młodej siewki, III – faza rozłoŜonych liścieni/wzniesionego
epikotylu, IV – faza pierwszej pary liści/pierwszego liścia
Polisomatyczność w organach generatywnych
Lens culinaris
Medicago x varia
Trifolium hybridum
Cicer arietinum
Vicia faba
Vicia sativa
Lupinus luteus
Pisum sativum
Phaseolus vulgaris
WNIOSKI
1. Wszystkie badane gatunki z rodziny Fabaceae
charakteryzują
się
występowaniem
endopoliploidalności,
jednakŜe
występują
róŜnice w poziomie endopoliploidalności
pomiędzy gatunkami z tej rodziny.
2. Poziom endopoliploidalności jest organospecyficzny i zmienia się podczas rozwoju.
NajwyŜszy
poziom
endopoliploidalności
występuje w liścieniach i hipokotylu, a najniŜszy
w osi nasienia i młodej siewki oraz organach
generatywnych.
Zastosowanie praktyczne badań
• Firmy biotechnologiczne zajmujące się
mikrorozmnaŜaniem i hodowlą twórczą
roślin.
Współpraca z przedsiębiorstwem
•
•
•
Identyfikacja polisomatycznych organów/tkanek,
które mogą być wykorzystane w hodowli
twórczej gdzie celowo oczekiwana jest
zmienność somaklonalna pozwalająca znacznie
poszerzyć zakres zmienności genetycznej roślin.
Ograniczanie
występowania
zmienności
somaklonalnej poprzez wybór odpowiedniego
eksplantatu.
Ocena ploidalności uzyskiwanych roślin za
pomocą cytometrii przepływowej.
PODZIĘKOWANIA
Vitrogen Sp. z o.o.
Przedsiębiorstwo „Beta I” H. Sadowski
"Praca naukowa współfinansowana ze środków Europejskiego Funduszu
Społecznego i BudŜetu Państwa w ramach Zintegrowanego Programu
Operacyjnego Rozwoju Regionalnego, Działania 2.6 Regionalne Strategie
Innowacyjne i transfer wiedzy projektu własnego Województwa KujawskoPomorskiego Stypendia dla doktorantów 2008/2009 ZPORR."
Dziękuję za uwagę
[email protected]
http://wr.utp.edu.pl/studia_doktoranckie/monika_rewers