10. Důležité koncepty rostlinného vývoje Flashcards
1
Q
Vývojová biologie rostlin
A
- Ontogeneze - zygota -> rostlina -> zygota
- Organogeneze - jaké, kdy, kolik, kde
- Cell fate a diferenciace buněk - jak buňky ví kým se stát + jak to udělají
2
Q
Development rostlin - Základní + aplikovaný výzkum
A
ZÁKLADNÍ VÝZKUM - zcela jiný koncept mnohobuněčnosti - nová řešení vývoje APLIKOVANÝ VÝZKUM - kvalita potravin - účinnost rostlin - rostlinné produkty
3
Q
Rostliny - definice
A
- fotosyntetizující eukaryota
- Archaeplastida - primární endosymbióza - sinice (Eukaryota spolkla sinici, ta se v ní zabydlela)
- další fotosyntetizující organismy - sekundární, terciální endosymbióza
- Embryophyta - VBR - tzv. vyšší rostliny
- souš dobyly rostliny jen jednou - EMBRYOPHYTA
- Charophyta - sladkovodní, mnohobuněčné řasy
- Coleochatelas/Zygnematales, spájivky - nejbližší suchozemským rostlinám
4
Q
Rostliny - modelové organismy
A
PHYSCOMITRIUM PATENS - mech (dříve Physcomitrella) - homologní rekombinace - 2D-3D přechody, Cell fate přechody MARCHANTIA POLYMORPHA - játrovka - malá genetická redundance - molekulární nástroje - snadná kultivace Dvouděložné rostliny: ANTIRRHINUM - hledík SOLANUM - rajče, meristém, plody, listy... ARABIDOPSIS THALIANA - malá rostlina, malý genom - samosprašná - lehce transformovatelná - mutanty, linie, ekotypy, databáze exprese genů... - literatura - příbuzná řepce, je to plevel Jednoděložné: RÝŽE + KUKUŘICE - nevýhoda, velké genomy BRACHYPODIUM DISTACHON - model pro obilniny (malý genom, malá rostliny, diploidní)
- pomocí nových metod (sekvenace genomu, RNAseg metody, CRISPR/Cas9) můžeme použít jakoukoli rostlinu jako model
5
Q
Metody vývojové biologie rostlin
A
- Anatomie - jak to vypadá
- Mozaikové, sektorové mutanty - odkud buňka pochází
- Genetika - FORWARD (fenotyp-gen; EMS mutagen), REVERSE (gen-fenotyp; CRISPR/Cas9, miRNA…)
- Gene discovery - které geny/proteiny řídí proces?, proteomické metody, RNA pofiling, v poslední době Single cell RNAseq
- Aktivita genů (promotorů) v pletivu
6
Q
Metody vývojové biologie rostlin - Aktivita genů (promotorů) v pletivu
A
- in situ hybridizace mRNA (udělám si antisense vlákno na gen, co mě zajímá -> pomocí histochemie můžu vlákna nechat hybridizovat tam kde je ta mRNA proti které jsou navržené -> obarvím produkt)
- Promoter-reporter (za promotor daného genu můžu zařadit nějaký reporter
- GUS
- > = Beta-glucuronidáza
- > X-Glc -> mokrý precipitát
- > když je v pletivech a má substrát, tak jej obarví
- G(x)FP - asi nejčastější teď, zelený fluorescenční protein; kde, kdy, kolik proteinu?
- např. Microscopy imaging -> GTP(XFP) -> aktivita promotoru -> stabilita proteinu
- např. Microscopy imaging -> genetické senzory -> vizualizace fytohormonů -> Ca signaling, ionty…
- —> in vivo kvantifikace buněčných procesů
- Microscopy imaging - kde, co, kolik?,
7
Q
Výstup na souš - nové problémy + řešení
A
- souš dobyly rostliny jen jednou - Embryophyta
- nové problémy:
-> vzduch x substrát
-> neustálá ztráta vody x příjem CO2 ze vzduchu
-> gravitace, radiace
ŘEŠENÍ - ukotvení v substrátu a příjem vody - kořenový systém
- transport vody a živin - vodivá pletiva
- Zpevnění architektury (lignifikace)
- kutikula a průchody - kontrola výměny plynů
- evoluce listu - planární struktura pro fotosyntézu
- Ochrana proti UV záření - barva, vosky, struktury
- pohlavní rozmnožování na souši - květy, pylová láčka
- dýchání prostoru - pyl, semena
- tato řešení představují omezení - constraints - rostlinného způsobu života
8
Q
Rostlinná mnohobuněčnost
A
- u rostlin vznikla několikrát
- také u hnědých řas (Fucus)
- rostlinná mnohobuněčnost zcela nepříbuzná živočišné!
RŮZNÉ ZPŮSOBY MNOHOBUNĚČNOSTI - Passive liquid-like multicellular forms
- Aktive liquid-like mutlicellullar forms
- Inner solid multicellular forms
- Active cellular-solid multicellular forms
9
Q
Vývojová omezení (constraints)
A
- buněčná stěna, turgor, hydrostatická kostra
- důsledek - nemožnost pohybu buňky -> symplastický růst
- růst buňky a orientace v buněčných dělení - všechny tvary rostlin
- Buněčné dělení - vznik nové stěny uprostřed buňky
- předprofázický prstenec MT, fragmoplast, cellplate
- kortikální mikrotubuly - určují orientaci celulózy v BS a rovinu dělení buňky
- PLAZMODESMATA - vznik při dělení (i po)
- mezibuněčné kanály s ER a cytoplazmou - funkční propojení buněk
- 1-50 kDa
- difuzí projde - sacharóza, GFP, ionty
- buňky aktivně regulují SEL
10
Q
Symplastické domény
A
- Apoplast - symplast
- SYMPLAST = vše uvnitř cytoplazmatické membrány (cytoplazma, jádro, vakuola…)
- APOPLAST = vše vně plazmatickou membránu (BS, mezibuněčné prostory, i my tď vlastně stojíme v apoplastu rostlin)
- symlastické domény:
- > propojení jednotlivých symplastů plazmodesmaty
- > důležité pro vývoj a MB komunikaci, orientaci v prostoru, cell fate a diferenciaci
- > floém a živiny
11
Q
Základní koncepty rostlinného vývoje
A
- Neukončená Organogeneze/embryogeneze
- Modulární stavba - FYTOMERA
- Neoddělená zárodečná linie
- Totipotence rostlinných buněk
- Střídání n a 2n generací -> RODOZMĚNA
- Velká vývojová plasticita - stresová odolnost
- živočichové segregují zárodečnou linii -> ochrana před mutacemi
- starý strom - málo mutací, kmenové buňky se dělí zřídka
12
Q
Orientace buněčného dělení - 3
A
- Transveerzální - nahoru/dolů
- Periklinální - dopředu/dozadu
- Radiální - doleva/doprava
13
Q
TANGLED protein
A
= microtubule-binding protein
- lokalizuje se do tzv. cortical divison site
- predikuje rovinu dělení
14
Q
Periklinální chiméry
A
- např. pelargonium zonale
- vrstvy meristemu geneticky různé - L2 nemá chlorofyl
- většinou - L1 epidermis, L2 subepidermální vrstva, L3 mezofyl
- často se buňky ocitnou na jiném místě, přijmou cell fate onoho místa
15
Q
Cell ablation
A
= ablace buněk v kořenu
- GFP jako marker cell fate
- buňku zabiju -> vedlejší buňky se rozdělí a vyplní místo -> přijmou cell fate, ale identitu mají jinou
