PODMNKY PSTOVN KULTUR IN VITRO Stresov situace se
- Slides: 23
PODMÍNKY PĚSTOVÁNÍ KULTUR IN VITRO Ø Stresové situace, se kterými se celistvá rostlina vypořádá, není často explantát schopen řešit a zvládnout. Ø Potřebné chemické sloučeniny, které je celistvá rostlina schopna syntetizovat v dostatečném množství a transportovat na místo určení, mohou být explantátem syntetizovány v nedostatečné míře nebo vůbec (je třeba dodat z vnějšku). Ø Nutnost indukce organogenních změn vyžaduje zabezpečení indukčních podmínek jak fyzikálních, tak chemických. Kultury vyžadují pro svůj zdárný vývoj specifické podmínky Nutnost věnovat značné úsilí a péči stanovení optimálních podmínek, které vedou k požadovanému růstu a vývoji kultur in vitro. Světlo Vlhkost Složení plynné fáze Složení médií Aseptická kultivace Ošetření mateřských rostlin Typ explantátu Teplota
TEPLOTA Ø Teploty vyšší X in vivo : r. mírného pásma 25 °C (rozmezí 17 -28 °C), r. tropické a subtropické 28 °C (24 -32 °C) Ø Stejná teplota noc a den (ale někdy denní změny teplot - denní o něco vyšší než optimální teplota in vivo, noční o 4 -8 °C méně než denní) změny teplot vedou k výměně Ø Ø Ø vzduchu mezi vnitřkem nádoby a okolím. Skleníkový efekt Nadzemní části X kořeny téhož druhu -- kořeny optimum při nižších teplotách Různé druhy různě výrazná teplotní optima, někdy i různé variety téhož druhu Př: Vývoj embryí olivy: % 100 50 20 25 30 Př: Vývoj vzrostných vrcholů broskvoní: 21 -24 °C --28 °C --- °C 80 -90 % vykazuje růst 7 % vykazuje růst Př: Růže - množení výhonů -většinou kolem 18 °C, ale některé hybridy - optimum 12 °C, jiné 24 °C Př: Řepka : segmenty květní stopky nekoření pod 13 °C
Ø teploty pod optimem rychlost růstu pomalu klesá, Rychlost růstu TEPLOTA teploty nad optimem rychlý pokles růstové rychlosti. °C Ø Množení ze segmentů může mít odlišná optima od optim de novo regenerace pupenů a SE Ø Někdy funguje při organogenezi předpůsobení při nízkých teplotách Př. Kalus Arabidopsis: 3 -6 dní při 4 °C a pak přenesení na indukční médium zvýšení tvorby pupenů i kořenových základů. Ø Teplotní podmínky mateřských rostlin Ø In vitro produkované hlízky nebo cibulky jsou často dormantní. K překonání dormance vede působení nízkými teplotami 1 -10 °C.
SVĚTLO • Energetické jednotky • Množství zářivé energie emitované ze zdroje za jednotku času Zářivý tok ( radiant flux) • Zářivý tok. plošná jednotka [J. s -1=W; (erg. s-1)] – 1 Hustota zářivého toku ( radiant flux density) [W. m -2] • Zářivý tok zachycený na jednotku plochy Plošná hustota zářivého toku, ozáření ( radiant flux density at a surface irradiance) [W. m-2] • Energetický výdej bodového zdroje Intenzita záření ( radiant intensity), energie emitovaná za jednotku času (zářivý tok) na 1 steradián (zářivý tok bodového zdroje o intenzitě 1 W. sr -1 = 4 W)
SVĚTLO • Energetické jednotky • Množství zářivé energie emitované ze zdroje za jednotku času Zářivý tok ( radiant flux) • Zářivý tok. plošná jednotka [J. s -1=W; (erg. s-1)] – 1 Hustota zářivého toku ( radiant flux density) [W. m -2] • Zářivý tok zachycený na jednotku plochy Plošná hustota zářivého toku, ozáření ( radiant flux density at a surface irradiance) [W. m-2] • Energetický výdej bodového zdroje Intenzita záření ( radiant intensity), energie emitovaná za jednotku času (zářivý tok) na 1 steradián (zářivý tok bodového zdroje o intenzitě 1 W. sr -1 = 4 W) • Světelné jednotky – definovány analogicky • Světelný tok ( luminous flux) [lumen, ln] • Hustota světelného toku ( luminous flux density) [ln. m -2; lux] • Plošná hustota světelného toku, osvětlení ( luminous flux density at a surface illumination) [ln. m • Intenzita světla ( luminous intensity) [ln. sr-1; cd] -2; lux]
SVĚTLO • Kvantové jednotky Zářivá energie emitována v diskrétních kvantech – fotonech. Množství kvant – měřeno v molech (Einsteinech, 1 E=6, 023. 10 • Fotonový tok [mol. s -1] • Hustota fotonového toku [mol. s-1. m-2] • Plošná hustota fotonového toku ozáření [mol. s-1. m-2] 23 kvant) Převádět ozáření na plošnou hustotu fotonového toku lze jen pro určitou . Všechny převody mezi světelnými a energetickými jednotkami jsou jen přibližné W. m-2 X mol. s-1. m-2 X lux !!
SVĚTLO Světlo Vlhkost Složení plynné fáze Složení médií Aseptická kultivace Ošetření mateřských rostlin Typ explantátu Teplota Růst a vývoj jsou závislé na světle prostřednictvím: 1. Fotosyntézy 2. Fotomorfogeneze 3. Fototropismu 1. Rychlost fotosyntézy in vitro – často relativně nízká závislost na exogenním cukru nezelené kultury; mixotrofie; CO 2 - autotrofie 2. Fotomorfogeneze - významná in vitro Fytochrom 660 nm Pr Účinnostní spektrum světla při fotosyntéze Pfr (aktivní forma) 730 nm (Prodloužená temnotní fáze) uv 300 400 červené Modré BLP, kryptochrom 500 600 700 800
SVĚTLO Důležitá je tedy kvalita světla: a) Vlnová délka b) Trvání expozice - fotoperioda c) Ozáření (osvětlení) a) Vlnová délka q Fotosynteticky aktivní záření q Morfogeneticky aktivní záření • Oblast červeného světla • Oblast modrého světla • Oblast UV
SVĚTLO Důležitá je tedy kvalita světla: a) Vlnová délka b) Trvání expozice - fotoperioda c) Ozáření (osvětlení) a) Vlnová délka q Fotosynteticky aktivní záření q Morfogeneticky aktivní záření • Oblast červeného světla • Oblast modrého světla • Oblast UV Př. : tabáková tkáňová kultura =370 nm (UV) =420 nm tma 100 lx 500 lx 1 -2000 lx
SVĚTLO a) Vlnová délka Př: segment vrby cytokinin q rychlosti růstu kalusů: často modré světlo q růstu axilárních pupenů: červené světlo//cytokinin světlo q klíčení semen: červené světlo//cytokinin světlo q tvorby cibulek červené světlo//cytokinin světlo q kořenění červené světlo / dl. červené q tvorba chlorofylu: většinou červené světlo indukce tvorby chloroplastů modré světlo q Indukce specifické enzymové aktivity závislá na vlnové délce Př: tvorba sekundárních metabolitů petržele --- ozáření UV světlem = 290 nm Hořec – růst rostlin červené světlo, produkce hořkých glykosidů dl. červené a modré
Produkce fenolických látek: vliv světla Deschampsia antarctica Sequeida et al. , 2012
SVĚTLO b) Trvání expozice - fotoperioda Ovlivňuje rostliny Důležitá je kvalita světla: a) Vlnová délka q Fotoperiodismem b) Trvání expozice fotoperioda q Množstvím přijatého světla c) Ozáření (osvětlení) Délka dne může ovlivnit hladiny fytohormonů (dlouhý den hladiny auxinů) některé vlivy mohou být nahrazeny přidáním růstových regulátorů Růst výhonů X kvetení – různá optimální délka dne Př: Kultura výhonů okurky - pozitivní ovlivnění: růst výhonů-dlouhý den X kvetení - krátký den Př: Kultura stonkových segmentů bramboru: dlouhý den prorůstání pupenů, krátký den tuberizace Interakce délka dne X teplota
SVĚTLO b) Trvání expozice - fotoperioda Ovlivňuje rostliny q Fotoperiodismem q Množstvím přijatého světla Délka dne může ovlivnit hladiny fytohormonů (dlouhý den hladiny auxinů) některé vlivy mohou být nahrazeny přidáním růstových regulátorů Růst výhonů X kvetení – různá optimální délka dne Př: Kultura výhonů okurky - pozitivní ovlivnění: růst výhonů-dlouhý den X kvetení - krátký den Př: Kultura stonkových segmentů bramboru: dlouhý den prorůstání pupenů, krátký den tuberizace Interakce délka dne X teplota
Morfogeneze a růst výhonů Fotoperioda Př: Kultury vrcholků pelargonií - podpořeny v růstu a tvorbě mnohonásobných výhonů - stálým světlem, světlem osvětlení 500 lux Př: Tkáňové kultury pelargonií nezelenaly a netvořily náhradní pupeny při stálém světle - regenerace výhonů optimální při 16 h fotoperiodě Př: Listové segmenty begonií produkovaly náhradní pupeny, když buď segmenty nebo mateřské rostliny rostly při krátkém dni
Růst kořenů Morfogeneze a růst výhonů Fotoperioda Př: Kultury vrcholků pelargonií - podpořeny v růstu a tvorbě mnohonásobných výhonů - stálým světlem, světlem osvětlení 500 lux Př: Tkáňové kultury pelargonií nezelenaly a netvořily náhradní pupeny při stálém světle - regenerace výhonů optimální při 16 h fotoperiodě Př: Listové segmenty begonií produkovaly náhradní pupeny, když buď segmenty nebo mateřské rostliny rostly při krátkém dni In vivo probíhá iniciace a růst kořenů ve tmě. In vitro může docházet k ovlivnění světlem Př: Kdoulovec vyžaduje pro zakořenění výhonů světlo Př: Kultury artyčoku a segmenty slunečnice lépe zakořeňují na světle
SVĚTLO c) Osvětlení, ozáření Osvětlení, stejně jako fotoperioda, ovlivňuje celkové množství přijaté energie indukce tvorby chlorofylu, úroveň fixace CO 2) zvýšená aktivita klíčových enzymů fotosyntézy (! nízká stoupající produkce růstových inhibitorů, ovlivnění metabolismu růstových látek inhibice růstu Optimální hodnoty ozáření se velmi liší pro různé explantátové kultury Vyšší hladiny ozáření často inhibují růst tkáňových kultur Možné důvody: • Degradace B 12 narušení replikace DNA • Inhibice modrým světlem a UV fenolických látek • biosyntézy giberelinů • syntézy cytokininů • Zrychlení metabolismu IAA, světlo ovlivňuje oxidaci IAA Nutnost volby vhodného spektrálního složení světla, vhodné fotoperiody, vhodné hladiny osvětlení ( X technické problémy s udržením vhodné teploty)
SVĚTLO c) Osvětlení, ozáření Osvětlení, stejně jako fotoperioda, ovlivňuje celkové množství přijaté energie indukce tvorby chlorofylu, úroveň fixace CO 2) zvýšená aktivita klíčových enzymů fotosyntézy (! nízká stoupající produkce růstových inhibitorů, ovlivnění metabolismu růstových látek inhibice růstu Optimální hodnoty ozáření se velmi liší pro různé explantátové kultury Vyšší hladiny ozáření často inhibují růst tkáňových kultur Možné důvody: • Degradace B 12 narušení replikace DNA • Inhibice modrým světlem a UV fenolických látek • biosyntézy giberelinů • syntézy cytokininů • Zrychlení metabolismu IAA, světlo ovlivňuje oxidaci IAA Nutnost volby vhodného spektrálního složení světla, vhodné fotoperiody, vhodné hladiny osvětlení ( X technické problémy s udržením vhodné teploty)
VLHKOST Teplota Světlo Vlhkost Složení plynné fáze Složení médií Aseptická kultivace Ošetření mateřských rostlin Typ explantátu Kultivace v uzavřených nádobách q nižší vlhkost vyšší relativní vlhkost - optimální vlhkost 70 % vysychání média, špatný růst explantátů Příčiny vitrifikace q vyšší vlhkost vitrifikace Různé explantáty se velmi liší ve svých požadavcích !!! Př: explantáty hrušní - nezakořeňují při R. H. karafiáty – při R. H. 95 % vitrifikace Vitrifikace hyperhydricita Fyziologický stav: q q q q q 95 % Ø vysoká relativní vlhkost Ø etylén Ø cytokininy Ø ? ? NH 4+ Nutnost snížit R. H. , zvýšit výměnu vzduchu, snížit obsah cytokininů, … aplikace retardantů, změna složení média, obsah vitaminů… ztluštělé stonky i listy, světle zelené, křehké s abnormálním sklovitým vzhledem nadměrný příjem vody narušené stomatální uzavírání změny ve složení epikutikulárních vosků defektní kutikula redukovaná vodivá pletiva velké mezibuněčné prostory v houbovém parenchymu disbalance mezi buněčným dělením a diferenciací změny ve stavbě buněčných stěn velké vakuoly
PLYNNÁ FÁZE SLOŽENÍ PLYNNÉ FÁZE Teplota Světlo Vlhkost Složení plynné fáze Složení médií Aseptická kultivace Ošetření mateřských rostlin Typ explantátu Koncentrace plynů v pletivu závisí na : q koncentraci v kultivační místnosti q průniku do kultivační nádoby q difúzi do kultivovaných buněk q produkci/spotřebě plynu kulturou CO 2, etylén
PLYNNÁ FÁZE SLOŽENÍ PLYNNÉ FÁZE Koncentrace plynů v pletivu závisí na : q koncentraci v kultivační místnosti q průniku do kultivační nádoby CO 2, etylén q difúzi do kultivovaných buněk q produkci/spotřebě plynu kulturou q nefotosyntetizující pletiva --- respirace CO 2
PLYNNÁ FÁZE SLOŽENÍ PLYNNÉ FÁZE Koncentrace plynů v pletivu závisí na : q koncentraci v kultivační místnosti CO 2, etylén q průniku do kultivační nádoby q difúzi do kultivovaných buněk q produkci/spotřebě plynu kulturou q nefotosyntetizující pletiva --- respirace q fotosyntetizující pletiva Koncentrace CO 2 --- fotosyntéza + respirace fluktuace konc. CO § Vyšší ozářenost rychlé vyčerpání CO 2 na světle světelná temnostní fáze 2
PLYNNÁ FÁZE SLOŽENÍ PLYNNÉ FÁZE Koncentrace plynů v pletivu závisí na : q koncentraci v kultivační místnosti CO 2, etylén q průniku do kultivační nádoby q difúzi do kultivovaných buněk q produkci/spotřebě plynu kulturou q fotosyntetizující pletiva CO 2 --- fotosyntéza + respirace fluktuace konc. CO § Nízká ozářenost nízká rychlost fotosyntézy CO 2 se může hromadit Koncentrace CO 2 q nefotosyntetizující pletiva --- respirace Vysoké konc. CO 2 mohou způsobit např. trpasličí vzrůst nebo albinismus světelná temnostní 2
PLYNNÁ FÁZE O 2 konc. ovlivněna zejména respirací § nižší v blízkosti explantátu než v okolí § špatná aerace při kultivaci v tekutých médiích (konc. rozp. O 2 s °C; poměr objem/povrch) § dostupnosti O 2 zvýšení respirace podpora růstu § dostupnosti omezení fotorespirace § dostupnosti ovlivnění organogenní odpovědi explantátu Př: O 2 vývoj somatických embryí v suspenzní kultuře mrkve bez auxinu Př: O 2 podpora pylové embryogeneze u tabáku Etylén Př: Stimulace: produkce cibulek, § Závisí na množství produkovaném kulturou prorůstání úžlabních pupenů dřevin § Rychlosti odvodu z kultivační nádoby stimulovat Může děje inhibovat (závislost na koncentraci a fázi procesu) Př: Inhibice: tvorba hlízek, růst a prodlužování výhonů
- Absorption intestinale
- Tumacenje ige
- Procedure for isolation of cells for in vitro culture
- Iman siadat
- University of pittsburgh
- Felice shieh
- Pembuahan in vitro
- Løgdiagrammet
- Vad betyder kultur
- Typy kultur
- Litokis
- Vad är en samhällsstruktur
- Digital kultur
- Opbyg organisationskultur
- Pengertian kultur sekolah
- Desinfestasi
- Kompetenznachweis kultur schlüsselkompetenzen
- Esreler
- Kultur jaringan
- Sunum sonu teşekkür görselleri
- Kultur jaringan
- Kultur batch adalah
- Amt für kultur bozen
- Pengertian kultur teknis