Genetika rostlin – přednáška


Sylabus

1. Evoluční linie rostlin a organizace rostlinného genomu

Význam 1. a 2. endosymbiózy v evoluci; Velikost rostlinných genomů; Evoluční mechanismy ovlivňující
velikost rostlinných genomů; Organizace rostlinných genomů;

Klasifikace polyploidů; Výskyt polyploidie u rostlin; Autopolyploidie, alopolyploidie a
amfidiploidie; B chromozomy u rostlin; Vznik polyploidie; Významné alopolyploidní plodiny; Význam
haploidie; Výskyt haploidie; Metody získání haploidů

Chloroplastová DNA rostlin; Mitochondriální DNA rostlin; Repetitivní, kódující a mobilní sekvence

Skupiny genů rostlinného genomu

Regulace exprese genů rostlinného genomu


2. Modelové rostlinné objekty a jejich význam, genomika

Rostlinné druhy, sekvenování rostlinných genomů; Počet genů Arabidopsis thaliana, poznatky o jejím
jaderném a mimojaderném genomu


3. Význam mutageneze pro studium rostlinných genomů a klonování genů

Klasifikace mutagenů využívaných při mutagenezi rostlin; Význam mutageneze rostlin; Klasická a
inzerční mutageneze; Výskyt transpozonů u rostlin; Heterologní transpozice; Retroelementy u
rostlin. Přístupy přímé a reverzní genetiky.

Odlišnost metodických přístupů klasické a inzerční mutageneze při klonování rostlinných genů.


4. Generativní vývoj rostlin a jeho genetické důsledky

Charakteristika apomiktického rozmnožování, příčiny vzniku a klasifikace apomixe; Rozšíření a
význam apomixe; Autonomní a pseudogamií vývoj embrya a endospermu; Známé mechanismy obejití miózy
při apomixi; Genetická determinace apomixe u Poa pratensis; Možnosti introdukce apomixe do
kulturních rostlin


5. Indukce kvetení rostlin a přenos signálů v rostlinné buňce prostřednictvím fotoreceptorů

Indukce kvetení u krytosemenných rostlin; Jednotlivé etapy tvorby květů; Geny kódující regulaci
vývoje květů; Autonomní dráha indukce kvetení; Fotoreceptory při indukci kvetení; Podíl vernalizace
na indukci kvetení; Kontrola kvetení růstovými hormony; Časová a prostorová regulace genové exprese
během vývoje květů; Homeostáza vývoje květů


7. Inkompatibilní systémy vyšších rostlin

Význam inkompatibility; Klasifikace inkompatibility; Genetická determinace inkompatibility;
Molekulární mechanismy inkompatibility; Pseudokompatibilita


8. Determinace pohlaví rostlin

Genetická kontrola dvoudomosti; Chromozomová kontrola determinace pohlaví; Aktivní a omezená
kontrola chromozomu Y; Rostlinné druhy s homogametickým a heterogametickým samičím pohlavím;
Genetická kontrola jednodomosti


9. Rezistence rostlin k biotickým stresovým faktorům

Podstata interakce rostlina – patogen; Mechanismy působení hlavních rostlinných patogenů –
houbových, bakteriálních a virů; Mechanismy rezistence rostlin k patogenům; Podstata funkce
fytoalexinů; Podstata systémové rezistence; Signalizační kaskáda aktivace jaderných genů, které
jsou součástí obranných mechanismů vůči patogenům; Klasifikace rezistence rostlin vůči patogenům;
Teorie gen proti genu; Podstata interakce produktů genů rezistence a avirulence; Podstata
kompatibilní a inkompatibilní interakce rostlina – patogen; Molekulární podstata produktů genů
rezistence; Podstata obrany rostlin vůči hmyzím parazitům a predátorům


9. Rezistence rostlin k abiotickým stresovým faktorům

sucho (vliv kyseliny abscisové na vodní režim, vliv osmoticky aktivních látek), nízké teploty,
zasolení, oxidativní stres, vysoké teploty, nedostatek kyslíku, ozón, toxické ionty v půdě, těžké
kovy, mechanické stresy (poranění)

Obranné mechanismy rostlin k suchu; Exprese genů determinujících odolnost rostlin k suchu; Obranné
mechanismy rostlin k chladu; Exprese genů determinujících odolnost rostlin k chladu; Společné rysy
navození odolnosti rostlin k suchu, chladu a zasolení; Aktivace proteinů tepelného šoku a odolnost
rostlin k vysokým teplotám; Možnosti obrany rostlin vůči dehydrataci, osmotickému a oxidativnímu
stresu; Podstata odolnosti rostlin k nedostatku kyslíku; Stres způsobený nadbytkem toxických iontů
a těžkých kovů


10. Význam explantátových kultur

Základní přístupy při regeneraci rostlin v podmínkách in vitro; Oblasti využití


11. Praktické aspekty geneticky modifikovaných plodin, současné trendy, rizika

Metody genetické transformace rostlin; Genetické modifikace rostlin a odolnost k herbicidům –
glyfozátu, fosfinotricinu a sulfonylmočovině; Odolnost k hmyzím škůdcům; Odolnost k virům; Změny ve
složení olejů; Změny ve složení zásobních proteinů semen; Změny ve složení škrobu brambor; Rajčata
s prodlouženým dozráváním; Navození pylové sterility; Rýže obohacená o provitamin A; Řepka olejná
se zvýšeným obsahem vitaminu E v olejích; Kávovník s bezkofeinovými boby; Odstranění oxidativního
stresu; Navození odolnosti vůči dehydrataci; Navození odolnosti vůči osmotickému stresu; Tvorba
protilátek rostlinami; Tvorba vakcín rostlinami; Produkce farmakologicky využitelných proteinů
rostlinami; Produkce biodegradovatelných polyesterů rostlinami; Produkce fytáz rostlinami;
Genetické modifikace pro výživu člověka