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; 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; Arabidopsis thaliana a 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, oblasti využití v genetice rostlin
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; Princip tvorby protilátek
rostlinami; Tvorba vakcín rostlinami; Produkce farmakologicky využitelných proteinů
rostlinami; Produkce biodegradovatelných polyesterů rostlinami; Produkce fytáz rostlinami;
Genetické modifikace pro výživu člověka