Vývojová biologie rostlin. rostliny nejsou zelení živočichové

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Vývojová biologie rostlin. rostliny nejsou zelení živočichové"

Petra Veselá
před 7 lety
Počet zobrazení:

2 Vývojová biologie rostlin rostliny nejsou zelení živočichové

3 Studijní materiál ke zkoušce: Úvod do fyziologie vyšších rostlin Jiří Luštinec a Viktor Žárský Karolinum 2003, kap. 10 ONTOGENEZE (příp. 11 a 12) a také Fyziologie rostlin, Doc. Libuše Pavlová, Karolinum. Na stránkách KFR on-line; Kap

4 Pro hlubší zájemce: hing/index_teaching.htm

5 Evoluční dějiny rostlinné buňky aneb co jsou (a co už nejsou) rostliny Crandall and Buhay, Science 306:1144, 2004

6 Co jsou rostliny? Fotosyntetizující (zelená) (eukaryota)... Viridiplantae (To, co studuje botanika) ALE: ruduchy, sinice... lišejníky... V řadě situací se rozumí Embryophyta

7 Pohled na fylogenezi eukaryot (Simpson and Roger, Curr. Biol. 14:R693, 2005)

8 Fotosyntetické organismy v rámci 6 říší Zel. rost. a řasy Ruduchy Glauco phyta Rozsivky atd. Obrněnky Euglenozoa

9 Původ plastidů: jednou a přece víckrát! Primární endosymbióza (sinice) Sekundární endosymbióza Sekundární endosymbióza U sekundárních endosymbiontů je plastid vlastně řasa, z jádra někdy nukleomorf.

10 Fotosyntetické organismy v rámci 6 říší Archaeplastida Zel. rost. a řasy Ruduchy Glauco phyta Rozsivky atd. Obrněnky Euglenozoa

11 Paulinella chromatophora

12 860 genů 25% pův.

13 Fotosyntetické organismy v rámci 5 říší Zel. rost. a řasy Ruduchy Glauco phyta Rozsivky atd. Obrněnky Hnědé řasy Euglenozoa

14 Kolik bičíků? (Roger a Simpson 2008)

15 Mnohobuněčnost vznikla u rostlin několikrát Embryophyta (Yoon, Mol. Biol. Evol. 21:809, 2004)

16 Mnohobuněčnost rostlin je evolučně nepříbuzná mnohobuněčnosti živočichů

17 Rostliny kolonizovaly souši jen jednou a jen zelené rostliny

18 Z 1. rozměru do prostoru význam orientace dělení a dloužení. Klíčový význam lignifikace

19 Rodozměna Tendence k rozvoji/převládnutí sporofytu Jak vůbec vznikl mnohobuněčný sporofyt?

20 Dvě hypotézy o vzniku dvou generací u rostlin Interpolační teorie - předek měl diploidní jen zygotu (tak je tomu u parožnatek). Oddálení meiózy po mitotickém dělení zygoty vede ke vzniku sporofytu. Transformační teorie - předek suchozemských rostlin vyvinul simultánně mnohobuněčný gametofyt i sporofyt (analog. Ulva). Stará dobrá Coleochaete hypotéza mluví pro IT.

21 Dvě hypotézy o vzniku dvou generací u rostlin Interpolační teorie - předek měl diploidní jen zygotu (tak je tomu u parožnatek). Oddálení meiózy po mitotickém dělení zygoty vede ke vzniku sporofytu. Transformační teorie - předek suchozemských rostlin vyvinul simultánně mnohobuněčný gametofyt i sporofyt (analog. Ulva). Stará dobrá Coleochaete hypotéza mluví pro IT.

22 Hlavní evoluční novinky suchozemských rostlin Kutikula a průduchy. Evoluce listu. Evoluce květu a semenných obalů

23 Listy Vyvinuly se několikrát (min.3x) nezávisle, podobně kořeny.

24 Květy

25 Modelové organismy rostlinné vývojové biologie

26 Skvělý model pro studium plastidů a fotosyntézy.

27 Mech Mech Physcomitrella patens patensje je dosud dosud jediný jediný rostlinný rostlinný model, model, který který umožňuje umožňuje homologní rekombinace --tzv. tzv. gene gene knock-out Základní tropické a fytohormonální systémy jako u vyšších rostlin.

28 Partial SEC6 deletion in Physcomitrella patens WT SEC6 In collaboration with Fabien NOGUE, INRA, Versailles, France

29 Zea Zeamays maysnejstarší vývojově-genetický vývojově-genetický model model krytosemenných krytosemenných mutace mutace knotted knotted

30 Arabidopsis Arabidopsis pb pb (A) (A) a Fritillaria Fritillaria pb pb (B) (B) Rostliny Rostliny se se zcela zcela srovnatelnou srovnatelnou komplexitou komplexitou pletiv pletiv a orgánů orgánů se se liší liší x 000x obsahem obsahem DNA. DNA.

31 Osekvenované genomy rostlin ALE UŽ TAKÉ MODELOVÁ OBILNINA RÝŽE A MODELOVÝ STROM TOPOL (Populus trichocarpa)

32 Campus Umea modelový jedinec

33 GENOMY ROSTLINNÉ BUŇKY PROBLÉM KOORDINACE TŘÍ GENOMŮ V JEDNOM ORGANISMU Stěhování genů z organel do jádra.

35 Genom Mitochondrií Vetšina mt transkriptů je editována.

36 Genom Plastidů

37 Hybridizace a polyploidizace/genomové duplikace jsou běžnou součástí speciace rostlin. Jako pozůstatek dávné polyploidizační události se i v genomu Arabidopsis vyskytují některé úseky chromozomů dvakrát

38 Metody studia rostlinných genů řídících ontogenezi. VÝVOJOVÁ GENETIKA

39 Mutageneze transpozonem může být reversibilní

40 SYNTENIE SYNTENIE či či KOLINEARITA KOLINEARITA GENOMŮ GENOMŮ Příbuzné Příbuzné druhy druhy rostlin rostlin mají mají obdobnou obdobnou lokální lokální architekturu architekturu genomu genomu --pořadí pořadí genů genů na na homologních homologníchúsecích chromosomů. chromosomů. Sorghum=čirok Sorghum=čirok (už (už také také osekvenovaný osekvenovanýgenom)

41 T-DNA JAKO NÁSTROJ ROSTLINNÉ EXPERIMENTÁLNÍ BIOLOGIE Mechanismus přenosu T-DNA Agrotransformace jako důležitý nástroj studia i modifikací rostlin

42 Reporter Gene Systems GFP a GUS Use of a reporter gene gene whose expression is easy to observe. Used to report gene expression - regulation and localization Green fluorescent protein (GFP) Protein identified form luminescent jellyfish Aequorea victoria. GFP has now been produced in a number of heterologous cell types and there appears to be little requirement for specific additional factors for post-translational modification of the protein, which may be autocatalytic or require ubiquitous factors. Many structural variants now available commercially (e.g. red fluorescent protein) A. thaliana C24 wild type (left) 35S-mgfp4-ER transformed (right) Aequorea victoria GUS (uida) gene X-Glc 5-bromo-4-chloro-3-inolyl -β-d-glucuronic acid β-glucuronidase Blue precipitate ABA-inducible expression Guard cells Roots images/f2_tapg_gus.html

44 Koncept rostlinného organismu 1.Neukončená organogeneze/embryogeneze 2. Modulární stavba - FYTOMERA 3. Neoddělená zárodečná linie 4. Totipotence rostlinných buněk 5. Střídání n a 2n generací rodozměna 6. Velká vývojová plasticita stresová odolnost.

45 1.Neukončená organogeneze/embryogeneze 2. Modulární stavba - FYTOMERA Modulární stavba stavba rostlinného organismu Pravidelné Pravidelné opakovaní opakovaní základní základní konstrukční konstrukční jednotky jednotky --fytomery fytomery- - mj. mj. umožňuje umožňuje roubovat roubovat fytomeru fytomeru jedné jedné rostliny rostliny na na druhou. druhou. Fytomera Fytomerase se skláda skládaz z nodu nodus listem listem (příp. (příp. úžlabními úžlabními pupeny) pupeny) a internodia. internodia. Apikální dominance Souvisí s produkcí IAA = auxinu ve vzrostném vrcholu a jeho bazipetálním transportem

46 Zdrojem fytomer je meristém - Jak porozumět vzniku jejich pravidelného uspořádání = FYLOTAXE? V řízení fylotaxe hraje důležitou roli IAA

47 Modely diferenciačních procesů ALLAN ALLAN T U R I I N G Pracoval na luštění šifer nacistických armád ENIGMA.

48 Reakčně-difusní model vzniku pravidelného uspořádání

50 Neoddělená zárodečná linie Tunika a korpus V tunice převládají antiklinální =kolmá k povrchu buněčná dělení (Trávy mají jen jednovrstevnou tuniku) ;v korpusu také periklinální.

51 Vliv ploidie na na velikost buněk u periklinálních meristémových chimér Buněčné Buněčné vrstvy vrstvy mají mají schopnost schopnost kompenzovat kompenzovat změny změny ve ve velikosti velikosti buněk buněk v sousedních sousedních vrstvách vrstvách = důkaz důkaz komunikace komunikace a celistvosti celistvosti Velká vývojová plasticita

52 I když se buňky dělí neorganizovaně ROSTLINA VLÁDNE BUŇKÁM nejen buňky rostlině Klíčovou koordinačně-regulační funkci v morfogenezi hraje epidermis.

Podobné dokumenty

Fotosyntetické organismy v rámci 6 říší

Fotosyntetické organismy v rámci 6 říší Zel. rost. a řasy Ruduchy Glauco phyta Rozsivky atd. Obrněnky Euglenozoa WHAT IS A PLANT? Původ plastidů: jednou a přece víckrát! PRIMÁRNÍ I Sekundární endosymbióza