Arabidopsis thaliana – huseníček rolní Picture 5 Picture 7 Picture 8 Arabidopsis thaliana – huseníček rolní - čeleď: Brassicaceae (Brukvovité) - rozšíření: kosmopolitní, od nížin až do hor, zejména na výslunných stráních - poprvé popsána Johannesem Thalem v 16. století Picture 4 Arabidopsis thaliana – huseníček rolní Picture 3 - čeleď: Brassicaceae (Brukvovité) - rozšíření: kosmopolitní, od nížin až do hor, zejména na výslunných stráních - poprvé popsána Johannesem Thalem v 16. století - celkový vzhled dospělé rostliny - - k pokusným účelům poprvé využita F. Laibachem začátkem 20. století - jako model v genetice od 40. let 20. století - - její význam jako genetického modelu stále roste Výhody A. thaliana jako genetického modelu: - velmi krátká generační doba - lze získat několik generací do roka - kvete za 5-8 týdnů od vyklíčení, semena dozrávají do 2-3 měsíců od vyklíčení - genotypy rané x pozdní Picture 9 The plants are grown in solid media-filled test tubes and housed a middeck unit called the Plant Growth Facility. Paul A-L, Daugherty CJ, Bihn EA, Chapman DK, Norwood KL, Ferl RJ: Transgene expression patterns indicate that spaceflight affects stress signal perception and transduction in Arabidopsis. Plant Physiol 2001, 126:613-621. Rostlinky reagují na stres ve stavu bez tíže odlišně od reakce na Zemi - pozorováno na změně exprese vneseného transgenu, zbarvení rostlin. Rostliny jsou schopny se stresem ve stavu bez tíže vyrovnat. When grown in spaceflight, the amyloplasts in the protonemata of the moss Ceratodon purpureus were found to be clustered in the subapical region, Transgenic Arabidopsis plants containing the alcohol dehydrogenase (Adh) gene promoter linked to the GUS reporter gene were used to address the possibility that spaceflight induces the hypoxia response in plants. This system also allowed the authors to assess whether responses to spaceflight produced similar gene expression patterns to those produced by terrestrial hypoxia. The patterns of gene expression associated with spaceflight were not identical to those induced by terrestrial hypoxia. This indicates either that normal hypoxia-response signaling is impaired during spaceflight or that spaceflight inappropriately induces Adh::GUS activity for reasons other than hypoxia. rather than being randomly distributed as would be projected if gravity were the major force determining the position of amyloplasts. The authors hypothesize that a microtubule-based mechanism is responsible for this phenomenon. Picture 5 Astronautka Cady Coleman provádí pokus s rostlinkami Arabidopsis v průběhu letu na STS-93 (raketoplán Columbia, 1999). Výhody A. thaliana jako genetického modelu: - nenáročnost na prostor - lze pěstovat velký počet jedinců na malé ploše (až 10 rostlin na cm2) - možnost pěstování na umělých médiích - identifikace mutantů v biochemických drahách - skríning rostlin na úspěšnou transgenozi Picture 6 Picture 7 Picture 8 - velmi krátká generační doba - lze získat několik generací do roka - kvete za 5-8 týdnů od vyklíčení, semena dozrávají do 2-3 měsíců od vyklíčení - genotypy rané x pozdní Výhody A. thaliana jako genetického modelu: - velký počet potomků - z jedné rostliny lze získat až několik tisíc semen - schopnost samosprášení i cizosprášení - nejmenší genom mezi vyššími rostlinami - v roce 2000 ukončen projekt sekvencování genomu Arabidopsis (125 Mbp, 25 498 genů) - malý počet chromozomů (n = 5) - rozsáhlá kolekce mutantních linií a přírodních ekotypů - vysoce účinná transformační metoda přípravy transgenních rostlin a T-DNA mutantů Kultivační podmínky - kultivace v přirozených podmínkách - v přírodě - ve skleníku - kultivace v řízených podmínkách - v kultivační místnosti = vegetační období po celý rok - umělé osvětlení - krátký den - dlouhý den - nepřetržitý osvit - teplota 22 – 24 °C Picture 6 Picture 8 Picture 9 Mutace u A. thaliana - 1945 E. Reinholz – 1. kolekce indukovaných mutantů - 1. použitým mutagenem u A. thaliana byly paprsky X - klasická mutageneze - fyzikální mutageny (paprsky X, g aj.) - chemické mutageny (MMS, EMS) - nemutagenní látky u A. thaliana - např. etanol, některé herbicidy (azid sodný, maleinhydrazid) - inzerční mutageneze - pomocí metod genového inženýrství - „mutagenem je DNA“ Pozorování vybraných mutantních linií Col (Columbia) – standardní rostlina Změny zbarvení chm3 (chlorominuta) – dělohy a listy světle zelené, starší listy tmavší lc (lucida) – dělohy a listy žlutozelené Změny tvaru listů a v době kvetení iv (involuta) – listy drobné, složené podél hlavního žebra, velmi rané kvetení Změna celkového vzhledu rostliny cn (convoluta) - dělohy, řapíky a stonky stočené kolem své osy proti směru hodinových ručiček, listy v růžici taktéž stočené cp2 (compacta) – polozakrslé rostliny IMG_0249.jpeg Pozorování vybraných mutantních linií Pozorování vybraných mutantních linií Col (Columbia) – standardní rostlina Změny zbarvení chm3 (chlorominuta) – dělohy a listy světle zelené, starší listy tmavší lc (lucida) – dělohy a listy žlutozelené Změny tvaru listů a v době kvetení iv (involuta) – listy drobné, složené podél hlavního žebra, velmi rané kvetení Změna celkového vzhledu rostliny cn (convoluta) - dělohy, řapíky a stonky stočené kolem své osy proti směru hodinových ručiček, listy v růžici taktéž stočené cp2 (compacta) – polozakrslé rostliny Pozorování vybraných mutantních linií Col (Columbia) – standardní rostlina Změny zbarvení chm3 (chlorominuta) – dělohy a listy světle zelené, starší listy tmavší lc (lucida) – dělohy a listy žlutozelené Změny tvaru listů a v době kvetení iv (involuta) – listy drobné, složené podél hlavního žebra, velmi rané kvetení Změna celkového vzhledu rostliny cn (convoluta) - dělohy, řapíky a stonky stočené kolem své osy proti směru hodinových ručiček, listy v růžici taktéž stočené cp2 (compacta) – polozakrslé rostliny č. 1 č. 3 č. 2 č. 4 č. 5 Picture 5 http://www.arabidopsis.org/ Picture 4 http://www.arabidopsis.info/ Picture 4 http://www.arabidopsis.com/ Pozorování štěpení recesivně letálního znaku albina u monohybrida Mutace albina patří mezi chlorofylově defektní mutace. Chlorofylově defektní mutace: chlorina xantha albina Charakteristika použité mutace albina: Pořadové číslo: 78 Název mutace: albina Pozadí: S96 Použitý mutagen: X 12kr Generace: M2 Fenotyp: klíční rostlinky bílé, bez chlorofylu; homozygotně letální Aa semena výsev Pozorování štěpení recesivně letálního znaku albina u monohybrida Aa semena výsev Jaké budou genotypové a fenotypové štěpné poměry v potomstvu monohobrida Aa? Aa x Aa Pozorování štěpení recesivně letálního znaku albina u monohybrida Aa semena výsev Jaké budou genotypové a fenotypové štěpné poměry v potomstvu monohobrida Aa? Aa x Aa A,a A,a AA, Aa, Aa, aa G: 1 : 2 : 1 F: A (A-) : a (aa) 3 : 1 Pozorování štěpení recesivně letálního znaku albina u monohybrida Aa semena výsev F: A : a 3 : 1 1. generace G: AA : Aa : aa 1 : 2 : 1 Pozorování štěpení recesivně letálního znaku albina u monohybrida Aa semena F: A : a 3 : 1 výsev 1. generace G: AA : Aa : aa 1 : 2 : 1 ? Pozorování štěpení recesivně letálního znaku albina u monohybrida Aa semena F: A : a 3 : 1 výsev 1. generace Schéma pokusu Pozorování štěpení recesivně letálního znaku albina u monohybrida