Скачать презентацию Физиология растений наука которая изучает процессы жизнедеятельности Скачать презентацию Физиология растений наука которая изучает процессы жизнедеятельности

Загадки роста.pptx

  • Количество слайдов: 62

Физиология растений – наука, которая изучает процессы жизнедеятельности и функции растительного организма на всем Физиология растений – наука, которая изучает процессы жизнедеятельности и функции растительного организма на всем протяжении его развития и при всех возможных условиях внешней среды Объектом изучения физиологии и биохимии растений служит громадный и разнообразный мир растений Предметом физиологии являются функции растений. Функции зеленого растения: питание (воздушное – фотосинтез, почвенное минеральное и водное), дыхание, рост и развитие, размножение и др.

 «Цель стремлений физиологии растений заключается в том, чтобы изучить и объяснить жизненные явления «Цель стремлений физиологии растений заключается в том, чтобы изучить и объяснить жизненные явления растительного организма и не только изучить и объяснить, но путем этого объяснения и изучения подчинить их разумной воле человека так, чтобы он по своему видоизменять, прекращать или вызывать эти явления» К. А. Тимирязев Физиолог растений является деятелем, управляющим природой» К. А. Тимирязев Физиология растений растениеводства – теоретическая основа

Физиология растений развивалась как составная часть ботаники 1800 г. Ж. Сенебье «Физиология растений» Вирусология Физиология растений развивалась как составная часть ботаники 1800 г. Ж. Сенебье «Физиология растений» Вирусология (1902) Химия гербицидов и стимуляторов роста (1925) физиология растений Агрохимия (1910) Микробиология (1930) Биохимия (1930)

Биофизика Химия Цитология Биохимия ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ Молекулярная биология Генетика Физика Кибернетика Биофизика Химия Цитология Биохимия ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ Молекулярная биология Генетика Физика Кибернетика

ЗАГАДКИ РОСТА РАСТЕНИЙ ЗАГАДКИ РОСТА РАСТЕНИЙ

РАСТЕНИЯ-КАРЛИКИ И РАСТЕНИЯ-ГИГАНТЫ В ЧЕМ ПРИЧИНА? РАСТЕНИЯ-КАРЛИКИ И РАСТЕНИЯ-ГИГАНТЫ В ЧЕМ ПРИЧИНА?

1) МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА 2) УЛЬТРАЗВУК 2) МУЗЫКА 3) ФИТОГОРМОНЫ 1) МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА 2) УЛЬТРАЗВУК 2) МУЗЫКА 3) ФИТОГОРМОНЫ

ФИТОГОРМОНЫ – НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ ВЕЩЕСТВА, ОБЛАДАЮЩИЕ ВЫСОКОЙ ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТЬЮ, СИНТЕЗИРУЮТСЯ ОПРЕДЕЛЕННЫМИ КЛЕТКАМИ И ПРЕДНАЗНАЧЕНЫ ДЛЯ ФИТОГОРМОНЫ – НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ ВЕЩЕСТВА, ОБЛАДАЮЩИЕ ВЫСОКОЙ ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТЬЮ, СИНТЕЗИРУЮТСЯ ОПРЕДЕЛЕННЫМИ КЛЕТКАМИ И ПРЕДНАЗНАЧЕНЫ ДЛЯ РЕГУЛЯЦИИ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ДРУГИХ КЛЕТОК

 ФИТОГОРОМОНЫ АКТИВАТОРЫ РОСТА ИНГИБИТОРЫ РОСТА АУКСИНЫ АБСЦИЗОВАЯ КИСЛОТА ЦИТОКИНИНЫ ЭТИЛЕН ГИББЕРЕЛИНЫ ФИТОГОРОМОНЫ АКТИВАТОРЫ РОСТА ИНГИБИТОРЫ РОСТА АУКСИНЫ АБСЦИЗОВАЯ КИСЛОТА ЦИТОКИНИНЫ ЭТИЛЕН ГИББЕРЕЛИНЫ

Биологические регуляторы роста – вещества, способные изменять обмен веществ и интенсивность физиологических процессов в Биологические регуляторы роста – вещества, способные изменять обмен веществ и интенсивность физиологических процессов в очень малых дозах, но не обладающих токсическим эффектом. Регуляторы роста не только стимулируют рост и урожайность растений, но и индуцируют у них комплексную неспецифическую устойчивость к болезням, а также неблагоприятным факторам окружающей среды. Использование таких регуляторов роста может позволить снизить дозы внесения дорогостоящих фунгицидов и др. средств защиты растений. Область применения: растениеводство (полеводство и тепличные хозяйства), селекция, садоводство, цветоводство (микроклональное размножение растений), лесное хозяйство, фитобиотехнология, длительное хранение растительной Контроль КМЦ-эмистим продукции, перерабатывающие отрасли и т. д. Контроль Картолин Оксикарбам

Стевиозид и его производные проявляют различную биологическую активность. Источником для их получения является экстракт Стевиозид и его производные проявляют различную биологическую активность. Источником для их получения является экстракт травы Stevia Rebaudiana Bertoni, широко культивируемой в азиатских и латиноамериканских странах. STEVIA REBAUDIANA BERTONI На кафедре физиологии и биохимии растений ведутся работы совместно с лабораторией фосфорных аналогов природных соединений (зав. лаб. член- корреспондент РАН В. Ф. Миронов) ИОФХ им. А. Е. Арбузова по скринингу природных и синтетических дитерпеноидов, производных стевиозида, получаемых из растения Stevia Rebaudiana Bertoni. В настоящее время отобраны соединения, оказывающие рострегулирующее действие и обладающие способностью повышать устойчивость озимой пшеницы.

Состав творческого коллектива Сотрудники кафедры физиологии и биохимии растений Казанского федерального университета Сотрудники лаборатории Состав творческого коллектива Сотрудники кафедры физиологии и биохимии растений Казанского федерального университета Сотрудники лаборатории фосфорных аналогов природных соединений (зав. лаб. член- корреспондент РАН В. Ф. Миронов) ИОФХ им. А. Е. Арбузова Агроном, засл. деятель науки РТ, частный предприниматель Ионов Э. Ф.

ТОТИПОТЕНТНОСТЬ - СПОСОБНОСТЬ ОДНОЙ КЛЕТКИ РАЗВИВАТЬСЯ В ЦЕЛЫЙ ОРГАНИЗМ, ОБЛАДАНИЕ ЕЮ ВСЕМИ ПОТЕНЦИЯМИ БУДУЩЕГО ТОТИПОТЕНТНОСТЬ - СПОСОБНОСТЬ ОДНОЙ КЛЕТКИ РАЗВИВАТЬСЯ В ЦЕЛЫЙ ОРГАНИЗМ, ОБЛАДАНИЕ ЕЮ ВСЕМИ ПОТЕНЦИЯМИ БУДУЩЕГО ОРГАНИЗМА.

Каллус – ткань, возникшая путем неорганизованной пролиферации клеток растений Каллус – ткань, возникшая путем неорганизованной пролиферации клеток растений

 Эксплант- фрагмент органа или ткани, инкубируемый самостоятельно или используемый для получения каллусной ткани. Эксплант- фрагмент органа или ткани, инкубируемый самостоятельно или используемый для получения каллусной ткани. • Эксплант стерилизуют с помощью растворов, содержащих активный хлор или ртуть (гипохлорит, диацид), и затем тщательно отмывают от употребляемого раствора стерильной водой. • Эксплант переносят на питательную среду, содержащую агар, в котором растворены питательные вещества, необходимые для экспланта: сахара, макро- и микросоли, сложные белковые экстракты и регуляторы роста.

Лаборатория культуры клеток и тканей • Зона для приготовления сред • Зона для пересадки Лаборатория культуры клеток и тканей • Зона для приготовления сред • Зона для пересадки культур • Выращивание культур • Моечная

Автоклав Комната для хранения сред, 2 -6 С Автоклав Комната для хранения сред, 2 -6 С

Зона с ламинарами для пересадки культур Зона с ламинарами для пересадки культур

Комната для выращивания растений Комната для выращивания растений

ПОДГОТОВКА ЭКСПЛАНТА Отрезок стебля Листья ПОДГОТОВКА ЭКСПЛАНТА Отрезок стебля Листья

ОТМЫВКА В СТЕРИЛИЗУЮЩЕМ РАСТВОРЕ В ТЕЧЕНИЕ 10 МИНУТ ОТМЫВКА В СТЕРИЛИЗУЮЩЕМ РАСТВОРЕ В ТЕЧЕНИЕ 10 МИНУТ

ПОСЛЕДУЮЩАЯ ТРЕХКРАТНАЯ ПРОМЫВКА В СТЕРИЛИЗУЮЩЕМ РАСТВОРЕ ПО 5 МИНУТ КАЖДАЯ ПОСЛЕДУЮЩАЯ ТРЕХКРАТНАЯ ПРОМЫВКА В СТЕРИЛИЗУЮЩЕМ РАСТВОРЕ ПО 5 МИНУТ КАЖДАЯ

СТЕРИЛИЗАЦИЯ ИНСТРУМЕНТАРИЯ СТЕРИЛИЗАЦИЯ ИНСТРУМЕНТАРИЯ

ПОДГОТОВКА ЭКСЛАНТА К ПОМЕЩЕНИЮ НА ПИТАТЕЛЬНУЮ СРЕДУ Обрезание концов Trim the Petiole ПОДГОТОВКА ЭКСЛАНТА К ПОМЕЩЕНИЮ НА ПИТАТЕЛЬНУЮ СРЕДУ Обрезание концов Trim the Petiole

Состав питательной среды • Вода • Минеральные элементы • Источник углерода • Витамины • Состав питательной среды • Вода • Минеральные элементы • Источник углерода • Витамины • Комплексные органические добавки • Регуляторы роста

РАЗНЫЕ ТИПЫ КАЛЛУСНЫХ КУЛЬТУР РАЗНЫЕ ТИПЫ КАЛЛУСНЫХ КУЛЬТУР

ПУТИ МОРФОГЕНЕЗА IN VITRO: Ø эмбриогенез Ø эмбриоидогенез Ø органогенез (геммогенез, ризогенез, гемморизогенез) Ø ПУТИ МОРФОГЕНЕЗА IN VITRO: Ø эмбриогенез Ø эмбриоидогенез Ø органогенез (геммогенез, ризогенез, гемморизогенез) Ø гистогенез

МОРФОГЕНЕЗ IN VITRO НА СЛУЖБЕ ЧЕЛОВЕКУ K. -S. Lee et al. , 2002 А МОРФОГЕНЕЗ IN VITRO НА СЛУЖБЕ ЧЕЛОВЕКУ K. -S. Lee et al. , 2002 А также: микроклонирование, гаметоклональные варианты, гаплопродюсеры, трансгенные растения

Примеры поддержания различных культур in vitro Культура земляники Культура сосны Примеры поддержания различных культур in vitro Культура земляники Культура сосны

Клональное микроразмножение – массовое бесполое размножение растений в культуре клеток и тканей, при котором Клональное микроразмножение – массовое бесполое размножение растений в культуре клеток и тканей, при котором возникшие формы растений генетически идентичны исходному экземпляру

Преимущества клонального микроразмножения Øполучение генетически однородного посадочного материала; Ø оздоровление растений от вирусов; Ø Преимущества клонального микроразмножения Øполучение генетически однородного посадочного материала; Ø оздоровление растений от вирусов; Ø высокий коэффициент размножения; Ø сокращение продолжительности селекционного процесса; Ø размножение растений, трудно размножаемых традиционными способами; Ø возможность проведения работ в течение года и экономия площадей, необходимых для выращивания посадочного материала.

Основные типы клонального микроразмножения Ø мирочеренкование; Ø подавление апикального доминирования и развитие пазушных почек; Основные типы клонального микроразмножения Ø мирочеренкование; Ø подавление апикального доминирования и развитие пазушных почек; Ø индукция адвентивных почек Ø образование микроклубней, микролуковиц: Ø получение каллусной ткани с последующей индукцией органогенеза или эмбриодогенеза.

Этапы клонального микроразмножения Ø отбор подходящих эксплантов, их стерилизация и перенос на питательную среду; Этапы клонального микроразмножения Ø отбор подходящих эксплантов, их стерилизация и перенос на питательную среду; Ø собственно микроразмножение; Ø укоренение побегов с последующей адаптацией их к почвенным условиям; Ø выращивание растений в условиях теплицы и подготовка их к посадке в поле.

ЭТАП II: СОБСТВЕННО МИКРОРАЗМНОЖЕНИЕ ЭТАП II: СОБСТВЕННО МИКРОРАЗМНОЖЕНИЕ

ПОБЕГООБРАЗОВАНИЕ ПОБЕГООБРАЗОВАНИЕ

ЭТАП III: УКОРЕНЕНИЕ ПОБЕГОВ С ПОСЛЕДУЮЩЕЙ АДАПТАЦИЕЙ ИХ К ПОЧВЕННЫМ УСЛОВИЯМ ЭТАП III: УКОРЕНЕНИЕ ПОБЕГОВ С ПОСЛЕДУЮЩЕЙ АДАПТАЦИЕЙ ИХ К ПОЧВЕННЫМ УСЛОВИЯМ

4 -Х НЕДЕЛЬНЫЕ ПРОРОСТКИ Вытаскивают из пробирки и удаляют остатки агара промыванием 4 -Х НЕДЕЛЬНЫЕ ПРОРОСТКИ Вытаскивают из пробирки и удаляют остатки агара промыванием

ЭТАП IV: ВЫРАЩИВАНИЕ РАСТЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ТЕПЛИЦЫ И ПОДГОТОВКА ИХ К ПОСАДКЕ В ПОЛЕ ЭТАП IV: ВЫРАЩИВАНИЕ РАСТЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ТЕПЛИЦЫ И ПОДГОТОВКА ИХ К ПОСАДКЕ В ПОЛЕ Укорененный побег в почве Сосуд с растением закрывают пакетом, чтобы избежать потерь влаги

Акклиматизация в условиях теплицы Акклиматизация в условиях теплицы

Культура апикальных меристем для удаления вирусов 1 2 3 4 ~0. 5 mm Культура апикальных меристем для удаления вирусов 1 2 3 4 ~0. 5 mm

КУЛЬТУРА ГАПЛОИДНЫХ КЛЕТОК КУЛЬТУРА ГАПЛОИДНЫХ КЛЕТОК

Этапы развития пыльника in vitro Этапы развития пыльника in vitro

Растения-регенеранты в фенофазе кущения Растения-регенеранты в фенофазе кущения

Метафазная пластинка гаплоидного растений Метафазная пластинка диплоидного растения после обработки колхицином Метафазная пластинка гаплоидного растений Метафазная пластинка диплоидного растения после обработки колхицином

Растение-регенерант в фенофазе стеблевания Растение-регенерант в фенофазе стеблевания

Растения-регенеранты в фенофазе восковой спелости зерна Растения-регенеранты в фенофазе восковой спелости зерна

Сомаклональная изменчивость – генетическмя вариабельность среди клеточных линий или растений-регенерантов, возникающая в процессе культивирования Сомаклональная изменчивость – генетическмя вариабельность среди клеточных линий или растений-регенерантов, возникающая в процессе культивирования клеток и тканей Причины сомаклональной изменчивости: Ø естетственное генетическое разнообразие клеток растений; Ø изменчивость генома в процессе культивирования; Ø влияние условий культивирования и регенерации растений.

Растение гречихи: нормальный морфотип Растение гречихи с аномалиями морфогенеза Растение гречихи: нормальный морфотип Растение гречихи с аномалиями морфогенеза

Внешний вид соцветий картофеля, сорт Зарево (1) и полученных протоклонов (2 -5). Внешний вид соцветий картофеля, сорт Зарево (1) и полученных протоклонов (2 -5).

Внешний вид клубневого материала протоклонов картофеля сорта Зарево, полученного в полевых условиях: клубни картофеля Внешний вид клубневого материала протоклонов картофеля сорта Зарево, полученного в полевых условиях: клубни картофеля исходного сорта (1) и различных протоклонов (2 -8).

ОБЩАЯ СХЕМА ПРЯМОЙ КЛЕТОЧНОЙ СЕЛЕКЦИИ Выделение протопластов и обработка их мутагеном Культивирование клеток в ОБЩАЯ СХЕМА ПРЯМОЙ КЛЕТОЧНОЙ СЕЛЕКЦИИ Выделение протопластов и обработка их мутагеном Культивирование клеток в неселективных условиях Культивирование клеток на селективных средах Культивирование колоний на регенерационных средах (возможна повторная проверка на устойчивость) Регенерация растений и их размножение (проведение тестов на устойчивость, биохимические анализы) Высадка растений в почву (тестирование на устойчивость семян, изучение генетической природы изменчивости)

Выведение новых высокопродуктивных и обладающих иными полезными свойствами сортов культурных растений. Новые сорта растений Выведение новых высокопродуктивных и обладающих иными полезными свойствами сортов культурных растений. Новые сорта растений сейчас получают и с помощью генной инженерии (т. наз. трансгенные растения). Генетически модифицированные томаты «Эльза – Крейг» содержат ген АССоксидазы в антисмысловой ориентации (так же получен“Флавр-Савр”) Ген в нормальной ориентации Ген в антисмысловой ориентации

Плоды этого трансген-ного сорта хранятся очень долго. Время их созревания можно регулировать, обрабатывая плоды Плоды этого трансген-ного сорта хранятся очень долго. Время их созревания можно регулировать, обрабатывая плоды этиленом (чувствительность к этилену не изменена). Cалат, цветочные культуры, дыня

ПОЛУЧЕНИЕ ТРАНСГЕННЫХ РАСТЕНИЙ С НОВЫМИ ДЕКОРАТИВНЫМИ СВОЙСТВАМИ ПОЛУЧЕНИЕ ТРАНСГЕННЫХ РАСТЕНИЙ С НОВЫМИ ДЕКОРАТИВНЫМИ СВОЙСТВАМИ

Генетические химеры используются в онтогенетике растений секторная Генетические химеры используются в онтогенетике растений секторная

Высоко консервативные гены, контролирующие важнейшие признаки онтогенеза, могут использоваться для создания новых форм трансгенных Высоко консервативные гены, контролирующие важнейшие признаки онтогенеза, могут использоваться для создания новых форм трансгенных растений. Ген LFY использован для получения растений тополя, которые зацветали уже через 2 - 7 месяцев, а не через 8 -20 лет, что позволяет более эффективно вести отбор мужских растений. Не трансгенные Трансгенные растения растения (15

Трансгенные растения с измененными качествами плодов и семян 1. Изменение состава аминокислот в белке Трансгенные растения с измененными качествами плодов и семян 1. Изменение состава аминокислот в белке (Sсодержащих – метионина и цистеина, которые не синтезируются в животных клетках) 2. Изменение состава жирных кислот в семенах 3. Улучшение вкуса плодов 4. Изменение цвета плодов

Трансгенные растения как фабрики по производству специальных химических веществ (стадия разработки). 1. получение растительных Трансгенные растения как фабрики по производству специальных химических веществ (стадия разработки). 1. получение растительных биодеградируемых (!) полимеров взамен полимеров из невозобновляемой нефти 2. масличные культуры с маслами, для двигателей автомобиля в качестве смазки или даже топлива 3. Растения с белками молока (лактоферрином, β -казеином) другими белками (антигенами, антителами, интерферонами, другими фармацевтическими белками)

Трансгенные растения-продуценты съедобных вакцин Требования к вакцинам: они должны быть безопасными* (оральный способ введения), Трансгенные растения-продуценты съедобных вакцин Требования к вакцинам: они должны быть безопасными* (оральный способ введения), недорогими, простыми в использовании, длительно сохраняться и транспортироваться без использования холодильного оборудования. Все эти требования сполна удовлетворяют вакцины на основе генетически модифицированных растений со встроенными фрагментами ДНК патогенных микроорганизмов: их применение станет революционным событием в профилактической медицине. -----------* В 1961 г. Показано, что почки обезьяны, которые использовали для изготовления вакцины против полиомиелита, заражены вмрусом SV 40 (вызывает рак).

p 35 S TBI-HBS 8/16 p 35 S TBI-HBS c/17 p 35 S p. p 35 S TBI-HBS 8/16 p 35 S TBI-HBS c/17 p 35 S p. G 8 TBI-HBS 8/9 p. Bin ARS (+) 1 Томаты с ВИЧ, с. Вентура, TBI-HSB “Золотое яблоко” Плоды этих трансгенных томатов – кандидатная вакцина против двух вирусных инфекций Плоды томата с. Вентура +ugt+Kan регенерант № 53, плод в центре дал + ответ с анти-HIV антителами Ин-т химической биологии и фундаменталь ной медицины СО РАН, Ин-т цитологии и генетики СО РАН, Ин-т клинической иммунологии, НИИ молеку. биологии Гос. научного центра вирусологии и биотехнологии «Вектор» (Новосибирск)

Интерлейкины (IL-1, IL-18) – вещества, обеспечивающие передачу сигналов между клетками иммунной системы. Стимулируют антивирусный Интерлейкины (IL-1, IL-18) – вещества, обеспечивающие передачу сигналов между клетками иммунной системы. Стимулируют антивирусный и антиопухолевый ответ иммунной системы за счет активации ее клеточного компонента. Клонированы гены интерлейкинов IL-10, IL-4, IL-18 человека. Области применения: Сельское хозяйство Медицина Ветеринария Тоже наша трансгенная морковь с геном интерлейкин 18

Ген люциферазы светлячка и других насекомых может использоваться для создания новых сортов декоративных растений Ген люциферазы светлячка и других насекомых может использоваться для создания новых сортов декоративных растений (светящиеся газоны, розы, живые изгороди)