Předmět Biotechnologie a genové inženýrství rostlin (MB130P19I)

Na serveru studentino.cz naleznete nejrůznější studijní materiály: zápisky z přednášek nebo cvičení, vzorové testy, seminární práce, domácí úkoly a další z předmětu MB130P19I - Biotechnologie a genové inženýrství rostlin, Přírodovědecká fakulta, Univerzita Karlova v Praze (UK).

Materiál	Typ	Datum	Počet stažení

Sylabus

.Stručný sylabus předmětu 1. Historie a metodologie rostlinných biotechnologií prvé generace : od buněčné teorie po přímý genový přenos. Zdeněk Opatrný Přírodovědecká fakulta UK PrahaBiotechnologie prvé generace ? explantátové ozdravování, množení a šlechtění rostlin. Hormonální a non- hormonální regulace organogeneze a embryogeneze, mechanizmy a limity růstové, regenerační a produkční kompetence. Buněčné linie jako experimentální modely v biomedicíně. Velkokapacitní kultivace v tekutých mediích. Principy a postupy ozdravování in vitro. Aseptické x axenické kultivace, směsné kultury. Základní množitelské technologie. Mikrotuberizace. Umělá semena. Principy explantátového šlechtění , mutageneze a selekce in vitro, somaklonální variabilita. Vzdálená hybridizace oplození in vitro. Somatická hybridizace, cybridizace, přenosy organel. 2. Základy šlechtění rostlin předgenomické a postgenomické éry Petr Smýkal Agritec Šumperk s.r.o. Historie šlechtění rostlin. Genetická diverzita ? metody studia, význam diversity a genofondové sbírky. Domestifikace kulturních rostlin v kontextu molekulární biologie, bottleneck, genetický drift. Základy klasické šlechtitelské práce ? výběr, křížení, mutageneze, samosprašnost, cizosprašnost, inkompatibilita. Polyploidie u kulturních rostlin. Rostlinný genom ? C-value paradox, velikost versus počet genů. Somatická variabilita-testování genetické stability in vitro kultur (repetetivní sequence, retrotransposony a metylace DNA), příklady využití ve šlechtění. Genomika ? znalost genetické informace v kontextu syntenie a kolinearity ? přenos poznatků z modelových na pěstované plodiny. Indukce dihaploidů in vitro ? získání a testování homozygotního materiálu. Cytoplasmatická samčí sterilita, využití, molekulární detekce. Heterózní efekt (F1 hybridi), kombinační schopnost. DNA markery ? marker assisted breeding (MAS), principy, příklady. Pyramidovaní genů Breeding by Design. Rezistence k chorobám a škůdcům. Mutagenese- molekulární identifikace mutantů ? TILLING. Transgenose, cisgenose rostlin ? současnost a budoucnost. 3. Metodologie přípravy transgenních rostlinných buněk a organizmů: genový přenos, selekce, analytika stability inserce a exprese. Inserční mutageneze. Silencing. Lukáš Fischer Přírodovědecká fakulta UK Praha Definice geneticky modifikovaných organismů, stabilní x transientní transformace. Omezení přenosu genů mezi různými organismy, genetický kód, regulační sekvence. Metody vnášení DNA do rostlinných buněk ? transformace pomocí agrobaktéria a balistické metody; principy metod, použití, výhody a limitace. Principy přípravy geneticky modifikovaných rostlin ? transformace somatických buněk, indukce tvorby kalusu, získání transformovaných rostlin organogenezí či somatickou embryogenezí; transformace generativních buněk A. thaliana. Selekční a reportérové geny. Analýzy transgenních rostlin ? určení místa inzerce, počtu kopií transgenu, hladiny transkriptu a proteinu. Stabilita exprese transgenů ? silencing, mechanismy umlčování exprese na posttranskripční a transkripční úrovni. Využití geneticky modifikovaných rostlin pro výzkum ? identifikace genů na základě fenotypového projevu (inzerční mutageneze, aktivační mutageneze, promotor-trap konstrukty), zvyšování a snižování exprese studovaných genů, fúze reportérových genů s promotorem či kódující sekvencí studovaného genu, databáze mutantů A. thaliana s inzerčně inaktivovanými geny. 4. Transgenoze mimojaderná (plastidy, mitochondrie) : metodologie, aplikace Jindřich Bříza Ústav molekulární biologie rostlin AV Jihočeská univerzita České Budějovice Principy a historie ?mimojaderné? transgenóze. Transgenóze plastidová (pt DNA přenos), její výhody proti transgenózi jaderné. Používané selekční systémy, regulační sekvence plastidových transformačních vektorů. Transaktivace plastidových transgenů, eliminace selekčních transgenů z ptDNA. Příklady využití rostlin s transgenní ptDNA ? zemědělská produkce, biofarmaceutika. Transgenóze mitochondriální DNA ? metody, limity. 5. Aplikace transgenních technik v přípravě rostlin tolerantních/resistentních vůči biotickým stresorům Zdeněk Opatrný Přírodovědecká fakulta UK Praha Herbicid ? tolerantní (HT) plodiny. Historie, příklady, příprava, přínosy, potenciální rizika ? zdravotní, ekologická, ekonomická Mezidruhová konkurence v přirozených ekosystémech ? alelopatie, parazitismus. Invazní rostliny. Člověk jako iniciátor vzniku ?plevelů?. Strategie herbicidní aplikace, herbicidy selektivní a totální. Spontánní selekce herbicid ?rezistentních plevelů. Historie přípravy transgenních HT plodin ? principy, strategie využití Mýtus vzniku/rizik superplevelů. Virus ? resistentní GM plodiny. GM strategie v přípravě rostlin resistentních k bakteriálním či houbovým patogenům. Insekt ? resistentní (IR) plodiny. Historie, příklady, příprava, přínosy, potenciální rizika ? zdravotní, ekologická, ekonomická Přirozené mechanizmy obrany/ochrany rostlin vůči hmyzím škůdcům. Přímé a nepřímé důsledky poškození rostlin ? problematika mykotoxinů. Strategie využití klasických insekticidů a bioinsekticidů (včetně bakteriálních toxinů, zejm. Bacillus thuringiensis ), alternativní způsoby a účinnost biologické ochrany (bakterie, roztoči, vosičky ..) Transgenní Bt plodiny ? historie, typy, aplikační rozšíření. Specifita účinku, cílové organizmy.Alternativní IR strategie ? transgenní rostliny s cizorodými geny proteázových inhibitorů, transgenní rostliny exprimující cizorodé lektiny. Použití, limity, rizika. 6. GM plodiny odolné vůči abiotickým stresorům. GM plodiny v ozdravování životního prostředí. Fyto- a rhizoremediace. Tomáš Macek Ústav organické chemie a biochemie AV Vysoká škola chemicko-technologická Praha Civilizační znečištění půdy a vod ? možnosti a limity konvenční ?remediace?. Bioalternativy : mikrobiální remediační systémy. GM mikroorganizmy. GM plodiny a strategie fyto-či rhizoremediace. Těžké kovy. Radionuklidy Organické polutanty. GM rostliny v nápravě kontaminace. GM rostliny v prevenci kontaminace. 7. Biopotraviny a biofortifikované potraviny: teorie a limity ekologického zemědělství, principy udržitelného zemědělství ekozemědělec/specialista Principy strategie ?organického/ekologického? zemědělství ? aspekty sociologické, psychologické, ekonomické a biologické. Zdeněk Opatrný Přírodovědecká fakulta UK PrahaBiofortifikované potraviny: principy, příklady (proteiny, AK, tuky, vitaminy,bioaktivní látky, stopové prvky) . 8. Molekulární farmářství David Honys Ústav experimentální botaniky AV Praha High-throughput? technologie, ?omiky; definice, klasifikace, využití Molekulární farmaření; výklad pojmu, potřebná metodologie, rozdělení podle použití produktů Syntéza produktů rostlinám vlastních; modifikované lipidy a sacharidy, produkty sekundárního metabolismu Syntéza cizorodých produktů; bioplasty, bílkoviny ? protilátky Produkce farmaceutik; syntéza vakcín proti spalničkám, dětské cukrovce, chorobám srdce a cév, některým nádorovým onemocněním, Crohnově chorobě a dalším Rostliny ? bioreaktory; tabák, brambor, rajče, vojtěška, hrách, sója, salát, len, mrkev, okřehek, světlice, pšenice, ječmen, kukuřice, banánovník, rýže, mech Physcomitrella patens 9. GM živočichové a GM plodiny jako krmiva, potraviny, léčiva: přínosy a rizika. Jaroslav Petr Výzkumný ústav živočišné výroby/ Česká zemědělská univerzita Prahaa hoc novelizace přednášky11. Legislativa GMO v ČR ve vztahu k EU ? historie, současný stav a perspektivy. Marie Křístková Ministerstvo zemědělství ČRRůzné typy nakládání s GMO vyplývající z legislativní terminologie. Princip předběžné opatrnosti ve vztahu k nakládání s GMO. Právní předpisy v oblasti GMO na úrovni EU. Národní právní předpisy v oblasti GMO. Problematika označování a sledovatelnosti, příp. zpětné dohledatelnosti GMO ve výrobním řetězci. Problematika koexistence různých typů zemědělské produkce (konvenční, ekologické a biotechnologické zemědělství). 12. Diskuse u kulatého stolu s bezprostřední návazností na výše uvedená témata i s dalšími vstupy posluchačů Zdeněk Opatrný a kolektiv květen 2012 Opatrný Zdeněk

Literatura

Základní studijní literatura:Ondřej M. (1992) Genové inženýrství kulturních rostlin. Praha: Academia. ISBN 80-200-0310-X.Pavlová L. (2005) Fyziologie rostlin. Skriptum PřF UK v Praze.Vondrejs V. (2010) Otazníky kolem genového inženýrství. Praha: Academia. ISBN 978-80-200-1892-2.Doporučená literatura:Drobník J. (2008) Biotechnologie a společnost. Skriptum PřF UK v Praze. ISBN 978-80-246-1484-7.Drobník J., Sehnal F. (2009) White Book genetically modified crops. Biology Centre of the Academy of Science of the Czech Republic. ISBN 978-80-86668-05-3.Halford N. G. (2006) Plant Biotechnology - Current and Future Applications of Genetically Modified Crops. Chichester: John Willey & Sons Ltd. ISBN 10-0-470-02181-0

Požadavky

ústní zkouška

Garant

prof. RNDr. Zdeněk Opatrný, CSc.

Vyučující

doc. RNDr. Jindřich Bříza, CSc.Ing Miluše Dvoržáková-KusendováRNDr. Lukáš Fischer, Ph.D.doc. RNDr. David Honys, Ph.D.Ing. Marie Křístkováprof. Ing. Tomáš Macek, CSc.prof. RNDr. Zdeněk Opatrný, CSc.Ing. Petr Smýkal, Ph.D.