Genetik kaynaklar ve koruma

Genetik kaynaklar ve koruma
4. Ders
In vitro koruma
Doç. Dr. Aslıhan TEMEL
İ.Ü. Fen Fak. Moleküler Biyoloji ve Genetik
10.10.2017
1
Bitki doku kültürü
• Aseptik şartlarda, yapay besi ortamında, bitkiden
alınan bir parçadan, tüm bir bitki veya hücre, doku
veya bitkisel ürünlerin üretilmesidir.
• Rejenerasyon
• Totiptensi
• Eksplant
• Kısa sürede
• Pathogen-free
• Güvenli
• Klonal
10.10.2017
2
• Kitlesel üretim
– Mikroçoğaltım
– Somatik embriyogenez
– Sekonder metabolit
• Çeşitliliği korumak (arttırmak)
– Mikroçoğaltım
– Somaklonal varyasyon
– Protoplast
• Seleksiyon
– Mikroçoğaltım
• Cryopreservation
10.10.2017
3
• Mikroçoğaltım
• Somatik embriyogenez
• Sekonder metabolit
• Protoplast füzyonu
• Cryopreservation
10.10.2017
4
Mikroçoğaltım 1
• Bitkiden alınan bir parçadan (tohum, gövde, kök, kallus), tüm
bir bitki veya kısımları
• Bir hücreden tüm bir organizmayı verebilme TOTİPOTENSİ
• Farklılaşmış hücrelerde düşük
• Haberlandt, 1902
• White, 1934, domates kökuçları, maya ekstresi (vitamin B)
• Skoog, 1954, herring sperm DNA, tütün kallus, kinetin
• Letham, 1963, zeatin (hindistan cevizi suyu)
• Murashige ve Skoog medium, 1962
10.10.2017
5
Mikroçoğaltım 2
•
•
•
•
•
•
•
•
Kolay, hızlı üretim
Homojenite
Hastalık içermeyen bitkiler
Apical bud
Toprak üstü kısım «aerial»
İç kısım «interior»
Küçük eksplant
Süs bitkileri (krizantem, gül)
10.10.2017
Nhut et al. 2006, Proceedings of International Workshop on Biotechnology in Agriculture
6
Somatik Embriyogenez
•
•
•
•
•
•
•
•
Vejetatif hücreden embriyo
Organdan farklı olarak 2 kutuplu gövde-kök
Ana doku ile vaskular bağlantı yok, kolaylıkla ayrılır
Klonal çoğaltım
Sentetik tohum
Endosperm yok
Kalsiyum aljinat kaplama
Koruma ve besin maddelerini tutma
10.10.2017
7
Holobiuc and Catana, 2012, Archives of Biological Sciences
Vinterhalter et al. 2016, Biologia
10.10.2017
8
Sekonder Metabolit 1
•
•
•
•
•
•
•
•
Organizmada üretilen tüm moleküller, metabolit
Tüm bitkilerde var olan ve yaşam için gerekli, primer metabolit
Protein, yağ, nükleik asit ve karbohidrat
Bitkinin enerji metabolizmasından bağımsız sentezlenen ve
bitkiye avantaj sağlayan, sekonder metabolit
Alkaloid, terpenoid ve phenolic.
Savunma (biyotik ve abiyotik)
Polen taşınması
İndüklenebilir
10.10.2017
9
Sekonder Metabolit 2
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Alkaloid; azotlu bileşikler, toksik, enzim inhibitör
Animal deterrant,
Terpenoid; glikoliz ara ürünleri,
Insect-repellant, tozlaşma
Phenolic; fenilalanin,
Salisilik asit, lignin, anthocyanin
Tozlaşma, savunma
Gelişmekte olan ülkelerdeki sağlık gereksinimi
Reçete ile satılan en az 25%
10.10.2017
10
Sekonder Metabolit 3
•
•
•
•
•
•
•
•
İlaç vb. vincristine, caffeine, atropine,
Zirai mücadele; nicotine
Kozmetik; kokulu yağ
Tat veren; vanilin
Çevresel güçlükler
Verim ve kalite sabit
Kontrollü
Yeterli üretim
10.10.2017
11
Protoplast
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Hücre duvarı uzaklaştırılmış bitki hücresi
Tek hücre kültürü, klon
Gen transferi
Hibridizasyon
Mannitol, sorbitol
Selülaz
Hücre duvarı kalıntısı, Calcofluor White
Canlılık testi, Evans Blue
Solanum tuberosum and S. brevidens
10.10.2017
12
Cryopreservation 1
• Hücre veya dokuların, canlılığını kaybetmeyecek şekilde,
düşük sıcaklıklarda, uzun süre saklanmasıdır.
• Ex-situ
• Mikroçoğaltım ve alt kültürleme; kontaminasyon,
rejenerasyon kaybı, işçilik
• Donma, stres, buz kristalleri mekanik veya kimyasal
(çözünürlük)
• Liquid nitrogen
10.10.2017
13
Cryopreservation 2
• Cryoprotectant, cryoprotective agents (CPAs), gliserol, DMSO;
ethylene glycol, proylene glycol (PG)
• Buz oluşumunu azaltır, donmanın olumsuz etkilerini ortadan
kaldırır
• Yüksek konsantrasyonda veya orta-yüksek sıcaklıklarda toksik
• PG, besin katkı maddesi
• Apikal meristem (shoot tip)
• Slow cooling
• Dehydration
10.10.2017
14