Zvyšování konkurenceschopnosti studentů oboru botanika a učitelství biologie CZ.1.07/2.2.00/15.0316



Podobné dokumenty
Genetické aspekty domestikace rostlin

Genetické aspekty domestikace rostlin

Rostliny a lidstvo. Reklama na: MB130P77 Rostliny a rozkvět a pád lidské civilizace MB130P19I Biotechnologie a genové inženýrství rostlin

Zvyšování konkurenceschopnosti studentů oboru botanika a učitelství biologie CZ.1.07/2.2.00/

P1 AA BB CC DD ee ff gg hh x P2 aa bb cc dd EE FF GG HH Aa Bb Cc Dd Ee Ff Gg Hh

ROSTLINY pro ŽIVOT. Zdeněk OPATRNÝ. Katedra experimentální biologie rostlin Přírodovědecká fakulta UK Praha U3V2013/14

Biologické základy rostlinné produkce

Otázka: Dvouděložné rostliny. Předmět: Biologie. Přidal(a): Jarys. Dvouděložné rostliny. ČELEĎ: ŠÁCHOLANOVITÉ (Magnoliaceae)

Molekulární biotechnologie č.12. Využití poznatků molekulární biotechnologie. Transgenní rostliny.

Bi8240 GENETIKA ROSTLIN

Geneticky modifikované rostliny - proč je potřebujeme a jak je získáváme

Kvalita osiva ve vztahu k výkonu porostu

Zvyšování konkurenceschopnosti studentů oboru botanika a učitelství biologie CZ.1.07/2.2.00/

Vývoj sklizňových ploch a produkce hlavních plodin

Bi8240 GENETIKA ROSTLIN

značné množství druhů a odrůd zeleniny ovocné dřeviny okrasné dřeviny květiny travní porosty.

Použití transgenoze při šlechtění rostlinje třeba se obávat?

7) Dormance a klíčení semen

Geneticky modifikované organismy

Význam, funkce a kritéria rozdělení plodů

GENETICKY MODIFIKOVANÉ ORGANISMY. Prof. Jaroslav DROBNÍK Přírodovědecká fakulta Karlovy Univerzity Sdružení BIOTRIN

Organizace a kontrola pěstování GM plodin v ČR. Ing. Jana Trnková MZe, odbor rostlinných komodit

Příloha 2. Přehled řešených projektů v roce 2008

Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a Státním rozpočtem ČR InoBio CZ.1.07/2.2.00/

Nové směry v rostlinných biotechnologiích

Rada Evropské unie Brusel 15. července 2015 (OR. en) Jordi AYET PUIGARNAU, ředitel, za generální tajemnici Evropské komise

Copyright 2017 Autorské fotografie Všechna práva vyhrazena

Obsah přednášky. 1) Zákon č. 78/2004 2) GMO ve světě 3) GMO v EU 4) Situace s nakládáním v ČR 5) Reakce zájmových skupin

Biotechnologie a genové inženýrství rostlin (BAGIR)

Struktura a analýza rostlinných genomů Jan Šafář

Výukový materiál zpracovaný v rámci operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost

VÝVOJ OSEVNÍCH PLOCH A PRVNÍ ODHAD SKLIZNĚ

STUDIE GENOMON VÝSKYT GENETICKY MODIFIKOVANÝCH POTRAVIN V TRŽNÍ SÍTI V ČR V ROCE M. Mendlová, V. Ostrý, J. Ruprich

Charakterizace hybridních trav pomocí cytogenetických a molekulárních metod

Rostlinná výroba. VY_32_INOVACE_Z.2.12 PaedDr. Alena Vondráčková 1.pololetí školního roku 2013/ ročník vyššího gymnázia

Genetické mapování. v přírodních populacích i v laboratoři

RŮST = nevratné přibývání hmoty či velikosti rostliny spojené s fyziologickými pochody v buňkách

Geneticky modifikované potraviny a krmiva

ZÁKLADNÍ ŠKOLA SADSKÁ. Jana Dobrá VY_32_Inovace_ Ekosystém pole Člověk a jeho svět 4. ročník

Dvouděložné rostliny 1) čeleď Pryskyřníkovité 1) pryskyřníky (prudký, plazivý) 2) orsej jarní 3) sasanka hajní 4) hlaváček jarní 5) koniklece

Zelinářství Ing. Helena Jedličková, Ph.D.

Bioinformatika. hledání významu biologických dat. Marian Novotný. Friday, April 24, 15

Metody analýzy DNA využívané ve Výzkumném a šlechtitelském ústavu Holovousy RNDr. Jana Čmejlová, Ph.D.

Registrační číslo:

Zemědělská půda v České republice

Výukový materiál zpracován v rámci projektu EU peníze školám

Mendelova genetika v příkladech. Transgenoze rostlin. Ing. Petra VESELÁ, Ústav lesnické botaniky, dendrologie a geobiocenologie LDF MENDELU Brno

Laboratoř růstových regulátorů Miroslav Strnad. ové kultury. Olomouc. Univerzita Palackého & Ústav experimentální botaniky AV CR

Základy molekulární biologie KBC/MBIOZ

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

Využití DNA markerů ve studiu fylogeneze rostlin

Bi8240 GENETIKA ROSTLIN

(2004/842/ES) vzhledem k těmto důvodům:

Propojení výuky oborů Molekulární a buněčné biologie a Ochrany a tvorby životního prostředí. Reg. č.: CZ.1.07/2.2.00/

MBR ) Reprodukce rostlin. a) Indukce kvetení. b) Vývoj květu - stručná morfologie. c) Genetická a molekulární analýza vývoje květu

Geneticky modifikované potraviny: současný stav v ČR a legislativa. (Co nám hrozí od geneticky upravených potravin? Mj. vzestup alergií?

Odhady sklizně operativní zpráva k

Anotace: Materiál je určen k výuce přírodopisu v 7. ročníku ZŠ. Seznamuje žáky se růstem a rozmnožováním kvetoucích rostlin. Materiál je plně funkční

Testování Nano-Gro na pšenici ozimé Polsko 2007/2008 (registrační testy IUNG, Pulawy) 1. Metodika

Výrobce: UAB ALJARA, Vokes 21, Pagiriai, Litva Dodavatel: ADITEX, spol. s r.o., Na Pankráci 1618/30, Praha 4 - Nusle

Z K. Agrochemické zkoušení zemědělských půd a význam vápnění. AZZP Hlavní principy. Miroslav Florián ředitel Sekce zemědělských vstupů

Libor Hájek, , Centrum regionu Haná pro biotechnologický a zemědělský výzkum, Přírodovědecká fakulta, Šlechtitelů 27, Olomouc

Chromosomy a karyotyp člověka

týden od do HRACHOVÁ KAŠE pondělí INDICKÁ MULIGATAWNY 1,7,9 ŠUNKA MÜSLI TYČKA ST. OKURKA ZAPEČ. RYBÍ FILÉ SE ZELENINOU 3,4,7

Správná zemědělská praxe a zdravotní nezávadnost a kvalita potravin. Daniela Pavlíková Česká zemědělská univerzita v Praze

EUROLINE-FOOD. Zpráva pro pacienta. EUROLINE-FOOD Váš test na potravinovou intoleranci

Zvyšování konkurenceschopnosti studentů oboru botanika a učitelství biologie CZ.1.07/2.2.00/

Nitrátová směrnice. v roce Novinky v nitrátové směrnici

Nové genové techniky, potraviny a monitoring

Odhady sklizně - operativní zpráva k

Pracovní list č. 1 téma: Úvod do rostlinné produkce

EU peníze školám. Inovace školství. Mateřská škola, Základní škola a Praktická škola Horní Česká 15, Znojmo. Příprava pokrmů. Ing.

PLÁNOVÁNÍ A PŘÍKLADY OSEVNÍCH POSTUPŮ

PRIMÁRNÍ SEKTOR. Lenka Pošepná

Ing. Eva Pohanková Růstové modely nástroj posouzení dopadů změny klimatu na výnos polních plodin

Základní škola Karviná Nové Město tř. Družby 1383


NABÍDKA ODBORNÝCH ZEMĚDĚLSKÝCH A POTRAVINÁŘSKÝCH KNIŽNÍCH TITULŮ ÚSTAVU ZEMĚDĚLSKÉ EKONOMIKY A INFORMACÍ

Využití molekulárních markerů v systematice a populační biologii rostlin. 12. Shrnutí,

Kdo jsme. Centrum strukturní a funkční genomiky rostlin Ústavu experimentální botaniky AV ČR, v.v.i.

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav biologie rostlin

RŮST A VÝVOJ. Diferenciace rozlišování meristematických buněk na buňky specializované

kvantitativní změna přirůstá hmota, zvětšuje se hmotnost a rozměry rostliny rostou celý život a rychleji než živočichové

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

Užitkové rostliny. Vít Grulich

GENETICKY MODIFIKOVANÉ

Populační genetika III. Radka Reifová

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

Základy molekulární biologie KBC/MBIOZ

Brambor mandelinka bramborová, mšice 0,4 3 při zjištění výskytu

BIOSTIMULÁTOR AGRO-SORB ZDRAVÍ PRO POLE. VP AGRO, spol. s.r.o. Stehlíkova , Praha 6 - Suchdol

ROZKLAD SLÁMY. František Václavík PRP Technologies Srpen Produkce živin na farmě Rostlinná výroba. VÝNOS v t/ha N P 2

Informace pro žadatele - SZP 2015

ZEMĚDĚLSKÉ PLODINY VÝZNAM, PŮVOD, POUŽITÍ. Ječmen setý (Hordeum sativum)

Dotace navrhované změny od roku 2016

Bi8240 GENETIKA ROSTLIN

Trofim Denisovič HGT a moderní rostlinné biotechnologie

Genetika vzácných druhů zuzmun

Metodický list č. 1. TÉMA: Ekologicky šetrné zemědělství PĚSTOVÁNÍ ROSTLIN. Ochrana krajiny

Transkript:

Zvyšování konkurenceschopnosti studentů oboru botanika a učitelství biologie CZ.1.07/2.2.00/15.0316

Genetické aspekty domestikace rostlin Petr Smýkal Katedra botaniky Univerzita Palackého v Olomouci

Domestikace dávná i současná 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 0 1000 2000

Fabaceae 41 fazole, hrách, čočka, soja, vigna Gramineae 29 kukuřice, rýže, pšenice, proso Brasicaceae 25 zelí, řepka,hořčice Solanaceae 18 rajče, brambor, paprika, tabák Cruciferae 13 řepka, zelí, ředkev Cucurbitaceae 13 okurek, meloun, dýně Rosaceae 11 jabloň, broskve, švestky Liliaceae 11 cibule, česnek,pór Daucaceae 9 mrkev, fenykl, kopr, kmín Asteraceae 8 slunečnice, topinambur

Plané formy předchůdci pěstovaných plodin slunečnice kukuřice pšenice

Domestikační syndrom výběr vhodných genotypů/fenotypů větší zásobní orgány - semena, hlízy rozpadavost klasu šíření semen snížení, ztráta dormance odnožování x dominance popínavost x keřovitost partenokarpie pohlaví květu oboupohlavnost samosprašnost homozygozita změny ploidie fotoperiodismus víceletost x jednoletost eliminace toxických látek

Domestikací modifikované znaky Hrách (Pisum sativum ) znak plané formy domestikované pukavost lusku ANO NE dormance semen ANO NE výška rostliny vysoká nízká větvení stonku ANO NE velikost semen malá velká kvalita semen nízká vysoká obsah antinutričních látek ANO NE květení dlouhý den neutrální

Domestikace a výběr Pěstované formy/druhy 70% diverzity planých druhů

Rychlost domestikace fixace znaku 100 2000 let frekvence výskytu nerozpadavého klasu v archeologických nálezech versus modelování a experimenty recesivita x dominance mono x polygenost samo x cizosprašnost ječmen, pšenice, rýže

Rychlost domestikace Allaby, 2008

Recentní domestikace lupiny (50-100 let) Lupinus albus, L. angustifolius, L. luteus -Středozemí L. mutabilis J. Amerika Vernalizace Fotoperioda Dormance Pukavost lusků

Recentní domestikace lupiny (50-100 let)

Tok genů mezi planými a kulturními formami zpomaloval proces

Domestikační geny ve shluku na chromosomu versus rozptýlené po celém genomu

Chronologie fixace znaků velikost semen rozpadavost klasu waxy vernalizace/fotoperioda nezávislý vznik na více místech je po kontaktu setřen vlivem působení driftu

Domestikace jednou nebo vícenásobně? Peterson et al. 2006

Archeobotanika - archeogenetika vrs1 lokus ječmene

Genetické změny během procesu domestikace (příčina nebo důsledek) změny ploidie hybridizace mutace

Polyploidie - častý stav genomu kulturních rostlin 3n: banán, jablko, zázvor, řepa 4n: durum pšenice, kukuřice, bavlník, brambor, zelí, tabák, podzemnice 6n: chrysantéma, pšenice, oves 8n: jahodník, jiřiny, cukr. třtina

Mezidruhová / mezirodová hybridizace

Vesmír 9/2009

Triticale (x Triticosecale, žitovec) "From a scientific curiosity to a viable crop in the course of a few decades" Triticum durum (AABB) X Secale cereale (RR) (x T. aestivum AABBDD) hexa nebo octaploidní První kříženci 1940 Nyní produkce 15 miliónů tun

Mutace změny funkce genů Květák (Brassica oleracea var. botrytis) Mutace v MADS-box genu (transkripčním faktoru) apetala-1/cauliflower opakovaná tvorba květních meristémů

Domestikace ve světle molekulární biologie aneb za vším hledejme geny

Geny zodpovědné za domestikační vlastnosti Jaký typ genů? Jednotlivé geny s velkým účinkem nebo více genů? Modifikace nebo eliminace funkce?

Kukuřice (Zea mais L.) Domestikována v jižním Mexiku před 7 tisíci lety Poskytuje nyní přibližně 25% lidské výživy! produkce 800 milionu tun

Planá kukuřice teosinta (Zea mays ssp. parviglumis)

TEOSINTE BRACHED 1 (tb1) změna hladiny exprese transkripční regulátor represe buněčného cyklu

Domestikační historie sóji

TEOSINTE GLUME ARCHITECTURE 1 Nature 2005

TEOSINTE GLUME ARCHITECTURE 1

tga1 = squamosa-promoter binding protein teosinta/ kukuřice (záměna K6N)

Pšenice (Triticum aestivum L.) světová produkce 600 mil tun

Rozpadavost klasu obilovin

Q gen pšenice volná obilka, rozpadavost klasu APETALA-2 transkripční faktor Exon isoleucin 329 Simons et al. 2006 Genetics tvar a pevnost plevy rozpadavost vřetene klasu délka klasu výška rostliny doba metání

3x více semen Komatsuda et al. 2007 PNAS Modifikace nebo ztráta funkce Vrs1 genu Transkripčního represoru

Molekulární fylogeografie domestikace ječmene

Dvouřadý Šestiřadý

Středozemí a Blízký Východ Hlavní srážky podzim a zima Potřeba využít toto období pro vegetativní fázi a následně oddálit nástup kvetení vernalizace a fotoperiodismus Dvouletá vegetační forma ozimé formy Pro prvotní nomadický styl, rozšíření zemědělství do Evropy a úrodnější oblastí možnost dvou sklizní za rok jednoleté jarní formy

Ozimá pšenice vyžaduje vernalizaci - řízenou VRN1, VRN2 geny MADS-box faktory Yan et al. 2003 PNAS

Rýže (Oryza sativa L.) světová produkce 600 mil tun

Domestikací modifikované znaky rýže Zrno: velikost, tvar, barva, vůně, obsah amylózy Klas: rozpadavost, osinatost, velikost a tvar laty Rostlina: odnožování

Rýže (Oryza sativa L.)

Li et al. Science 2006 QTL 69% sh4 locus G to T substitution Lys to Asp Myb3 DNA binding domain

qsh1

qsh1 SNP!!! 12 kb od kódující sekvence, ovlivňující expresi RPL genu BEL1-type homeobox gen, homolog Arabidopsis REPLUMLESS (RPL)

Rajče velikost plodu fruitweight (fw2.2 lokus) (Frary et al. 2002 Science) první klonovaný QTL homologie k Ras family GTPase Určuje 30% velikosti plodu Mutace v promotorové oblasti represor buněčného dělení Interakce s beta podjednotkou CKII kinázy v membráně fw2.2 Buněčné dělení Velikost plodu

QTL locule-number a fasciated (fas) YABBY-like transkripční faktor Beze změn v kódující oblasti mutace inzerce v prvním intronu - snižující expresi fas genu

Geny zodpovědné za domestikační vlastnosti

Norman Borlaug (1914-2009) Green Revolution pšenice Norin 10 Mutant v genu pro kratší internodia Rýže IR8 (Miracle Rice) Nobelova cena míru 1970 positiva (potravinová soběstačnost, vysoce produktivní odrůdy) negativa (snížení diversity, zvýšení užití pesticidů, hnojiv, zavlažování, mechanizace, proměna venkova)

Zelená revoluce a geny zakrslosti - pšenice Původně rostliny musely soutěžit s plevely Většinou neoptimální výživa (N, P) Robustní, vysoké Používání umělých hnojiv a pesticidů Potřeba redukce výšky (1950-60) Rhbt-B1b (chromosom 4B) Rhbt-D1b (chromosom 4D) ortolog Ath GAI proteinu v signální dráze giberelinů Mutantní protein postrádá N-terminální DELLA doménu konstitutivní represor růstu

Zelená revoluce a geny zakrslosti - rýže Enzym biosyntetické dráhy syntézy giberelinů - GA20 oxidáza

Geny zodpovědné za specifické vlastnosti Aroma semene rýže Barevnost semene rýže Lepivost/konzistence rýže Krátkostébelnost rýže Žlutosemenost kukuřice

betain-aldehyd dehydrogenáza (BADH2) akumulace 2-acetyl-1-pyrroline (2AP)

frame-shift delece uvnitř Rc genu - basic helix-loop-helix protein 1 Mb japonica DNA se svezlo s rc alelou do většiny indica variet

pro proteiny, enzymy biosyntetických dráh specifické eliminace funkce

Jen specifické geny nebo i větší genomové oblasti?

Příklad selektivního svezení přilehlé genomové oblasti tb1 gen kukuřice waxy gen rýže

Domestikace a co dál? Super domestikace Transgenose

modifikace charakteru-využití plodin domestikace nových druhů ztracené druhy superdomestikace

Šlechtění umění a věda (ale také obchod) Genetická variabilita křížení výběr Nová odrůda

Heterose - hybridní síla F1 G.Schull - 1909 Oenothera - balanced lethal factors

Heterose - hybridní síla F1 1930-1997: zvýšení výnosu kukuřice z 1 na 8 tun/ha za což z 50-70% odpovídá heterózní efekt

Cytoplasmatická samčí sterilita neschopnost produkce funkčního pylu samčí sterility je agronomicky výhodná pro produkci hybridních semen fertilní květ sterilní květ reorganizace mtdna CMS Texas (T) cytoplasma kukuřice fúze promotoru ATP6 k části RRN2 genu vznik nového membránového proteinu T-URF13

Změna zpět na vytrvalé druhy (traviny) Annual grains feed the world, but they create problems. Perennials are thrifty. Their long roots hold on to soil, water, and fertilizer, which means less pollution.

Pyramidování genů - Breeding by design

Biotechnologie a šlechtění rostlin od in vitro kultur po transgenozi P. Smýkal

Dihaploidie cesta získání homozygotních linií 2n = Aa n = A / a 2n = AA/ aa P. Smýkal

Mutační šlechtění fyzikální chemická transposony T-DNA

TILLING aneb mutageneze v novém (Targeting Induced Local Lesions In Genomes)

Transgenose (GMO) mezi vědou, etikou a politikou

Pěstování GMO rostlin

Roundup Ready - glyphosate story

Bt kukuřice (MON 810) - komerční story by B. thuringiensis objeveno v roce 1901 v Japonsku 1911 v Německu Ernst Berliner nemoc housenek motýlů (Schlaffsucht) StarLink kukuřice (Aventis crop Science) 2002 cry gen - protein

Golden rice story b- karoten 1-3 µg/g 10-30 µg/g psy (phytoene synthase) (Narcissus pseudonarcissus) lyc (lycopene cyclase) (Narcissus pseudonarcissus) crt1 - z půdní bakterie Erwinia uredovora Peter Beyer a Ingo Potrykus carotene desaturase http://www.goldenrice.org deficience vitaminu A - slepota

Rozšíření užitných vlastností introgrese návrat k planým druhům využití nových vlastností

Po většinu své existence lidstvo žilo v těsném kontaktu s přírodou, půdou lovci sběrači 300 000 generací zemědělci 600 industriální 8 10 generací

Zemědělství neprovozují jen lidé, ale třeba také mravenci