Alaktan/ levél / – a levéllemez tagoltság

Közzétéve 2012-12-12 | Szerző: bognarjn

Tagolt levéllemezről akkor beszélünk, ha a lemez bemetszései  mélyebben érnek be a lemezbe. A tagolódás lehet szárnyas, ilyenkor általában a lemez a főérre mint hossztengelyre kétoldalian szimmetrikus, a tagolt részek a főér mentén sorban és párhuzamosan rendezettek. A tenyeresen, vagy ujjasan tagolt levéllemezek egy közös pontból szétágazó, sugarasan szétfutó levélerek mentén rendeződnek. A levéllemez tagoltsága lehet egyszeres, kétszeres v. többszörös. A bemetszések mélysége alapján, a levéllemez   tagoltsága különböző mértékű lehet:

Karéjos (lobatum) a tagoltság, ha a bemetszés nem éri el a fél lemez felező vonalát vagyis a  levéllemez felének a középvonalát. A kinyúló lemezrészek a karéjok (lobus, lobi). Szárnyasan karéjos levele van a kocsányos tölgynek, tenyeresen karéjos levele a ribiszkének, a mályvarózsának.

.

 

 

Hasadt a levéllemez( fissum), ha a tagolódása eléri a fél levéllemez felező vonalát azaz a fél lemez közepéig ér. A kinyúló lemezrészek a hasábok (fisra).. Szárnyasan hasadt levele van pl. a galagonyk, és tenyeresen hasadt levele a töknek, számos juhar fajnak..

 

Osztott (partitum) levéllemez esetében a bemetszések, osztatok túlérnek a fél lemez középvonalán de a középeret nem érik el. A kinyúló lemezrészek az osztatok( partes). Szárnyasan osztott levelű pl. a retek, tenyeresen osztott levelű a ricinus, Astrantia..

.

 

A szeldelt (sectum) lemez tagoltságnál  a bemetszések a lemez fóeréig érnek , vagy a tenyeresen osztott leveleknél a levél válláig, az erek ujjszerű elágazásáig hatolnak.. A kiemelkedő levéllemez-részek a szeletek (segmenta). Szárnyasan szeldelt levele van pl.a varádicsnak, tenyeresen szeldelt levele a réti boglárkának, Geraniumnak..

                                          Különlegesen tagolt levelek.

A  kacuros levél: szárnyasan, egyenlőtlenül tagolt  levél, melynek levéltagjai, hegyesek, gyakran öblösen fogasak. A levél csúcsi része egy hegyes végű, záró nagyobb levéltag/ pl pitypang, mezei katáng/.

A lantos levél szárnyasan  egyenlőtlenül tagolt levél, ahol a  levéltagok lekerekítettek. A levél legfelső szelete, hasábja vagy osztata a többinél nagyobb, lekerekített (pl. fehér mustár, borbálafű).

 

 

A sallangos levél  hosszú, igen keskeny és szabálytalan osztatokra, szeletekre tagolt/ pl hérics-Adonis/. .

 

 

 

A fésűs levéllemez vizinövényeknél  fordul elő. A szárnyasan tagolt: hasogatott, osztott, vagy szeldelt  levél számos párhuzamosan és sűrűn álló hasítékkal, szelettel vagy osztattal rendelkezik./ pl Myriophyllum/

 

A legyező alakú lemez egy tenyeresen tagolt levél  nagyszámú osztattal, vagy szelettel   / pl pálmák/.

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Kategória: Botanikai szemléltető | Címke: , , , , , , , , , , | Hozzászólás most!

Sejttan – kloroplasztisz

Közzétéve 2012-12-11 | Szerző: bognarjn

A növényi sejt legnagyobb, – fénymikroszkópban is jól megfigyelhető – sejtszerve, melynek zöld színét fő pigmentje a klorofill adja.

Markáns szerkezeti és funkcionális egység a fotoszintézis anyagcsere folyamatainak színtere. Sejtenkénti száma alakja, mérete nagyon változatos, különösen az algákban lenyűgöző a kloroplasztiszok formagazdagsága.

 

Fonalas zöld alga/ Spirogyra sp/ szalag alakú kloroplasztiszokkal

A fejlettebb  zárvatermők fotoszintetizáló  sejtjeiben számuk általában 50 és 500 között változik, alakjuk lencséhez hasonlítható, méretük 4-6 mikron.. Proplasztiszokból  fejlődnek etioplasztiszon keresztül fény hatására, de gyarapodhatnak közvetlenül osztódással is.

A teljesen kifejlett kloroplasztisz a többi plasztiszhoz hasonlóan számos funkciójában autonóm: saját prokarióta cirkuláris DNS-sel rendelkezik, önálló bakteriális fehérjeszintézisre képes, önállóan osztódhat. Ugyanakkor számos fontos  működését tekintve elengedhetetlenül rászorul a gazdasejtre is. A fél önállóság a szemi autonomia a plasztiszok mellett a mitokondriumokra is jellemző. A kloroplasztisz szerkezetének kialakításához és normális működéséhez a sejtmag és a plasztisz saját génjeinek összehangolt működése szükséges.

Ezek a kooperatív kölcsönhatások és a sejttől eltérő prokarióta sajátosságok támogatják a kloroplasztiszok és a mitokondriumok endoszimbionta eredetét.

Elektronmikroszkópban vizsgálva kloroplasztiszt egy kettős membrán határolja, amely egy szintelen alapállományt/sztróma/ és abba ágyazott membránrendszert/tilakoidok/ zár magába. A membránrendszer szorosan tapadó pénztekercs szerűen rendezett rétegei a granumok. Itt vannak rögzítve a fotoszintézis fényreakcióinak elemei: a fényabszorpció színanyagai, a fotoszintetikus elektrontranszport lánc tagjai, a vízbontás molekularendszere és az ATP szintézis protoncsatorna enzimrendszere.

A sztóma zárósejtek mindíg tartalmaznak kloroplasztiszokat

A sztróma legalább ötven különböző enzimet tartalmaz. Az oldható fehérjék között a széndioxid megkötését katalizáló összetett enzim a RUDP karboxiláz-oxigenáz/ Rubisco/ fordul elő a legnagyobb mennyiségben. A zöld növények összes oldható fehérjéinek mintegy 50%-át alkotja és így joggal mondható, hogy A Földön a legnagyobb mennyiségben előforduló fehérje. A sztróma állományban a nap folyamán növekvő mennyiségben halmozódó primer/asszimilációs keményítőszemcséket egy egyszerű jódreakcióval is kimutathatjuk. Ez a keményítő az éjszaka folyamán kisebb egységekre lebomlik/ un tranzitorikus keményítő/, elszállítódik a háncs elemekben és felépíti a szekunder/raktározott keményítőt az amiloplasztiszokban.

Az un C4-es növények leveleiben a szállítónyalábokat(levélereket) nem  a szilárdító szövet vastagfalú szklerenchina sejtjei övezik. A nyalábhüvely ezeknél a leveleknél  a levél többi fotoszintetizáló sejtjétől eltérő nagyméretű sejtek koszorú szerű gyűrűje, melyek kloroplasztiszokat tartalmaznak, tehát fotoszintetizálnak.. A levélben ezért kétféle fotoszintetizáló sejttípus található, melyek kloroplasztiszai is különböznek egymástól.

 A nyalábokat körbefogó nagyobb nyalábhüvely sejtekben – az un Kranz sejtekben – a kloroplasztiszok alig tartalmaznak gránumokat, míg a mezofillum sejtek  kloroplasztiszaiban gazdag belső membránrendszert (tilakoidok) figyelhetünk meg elektronmikroszkópban. Ezek az un gránumos kloroplasztiszok, míg a nyalábhüvely sejtek kloroplasztiszai tilakoid membránokban szegény   un nem gránumos kloroplasztiszok..

A C4 szindróna – Nyalábokat övező nyalábhüvely sejtek/ un Kranz sejtek/

A két kloroplasztisz típusban a fotoszintézis fényreakciói hasonló alapmechanizmus szerint zajlanak,azzal a kivétellel,hogy a Kranz sejtekben nincs vízbontás. A biokémiai reakciók: a széndioxid fixálás és redukció gyökeresen eltérőek a két kloroplasztisz típusban.

Kategória: Botanikai szemléltető | Címke: , , , , | Hozzászólás most!

Az in vitro növényi rendszerek fontosabb csoportjai/2./ – szervtenyészetek

Közzétéve 2012-12-11 | Szerző: bognarjn

Az in vitro növényi rendszerek jól körülhatárolt csoportját képezik a szervkultúrák, melyekben az inokulum és a tenyészet – legalább részben – szervi differenciáltságot mutat. A vegetatív és a szaporító szervek in vitro rendszerei eltérő fejlődésűek   és   gyakorlati alkalmazásuk is nagyon különböző. Ennek alapján indokolt a szervtenyészeteket vegetatív és generatív csoportokra különíteni…

A leggyakoribb vegetatív szervtenyészetek a gyökér-, és a hajtáskultúrák. A gyökértenyészetek voltak ez első mai értelemben vett in vitro növényi szervkultúrák.

Tudománytörténeti jelentőségű az 1934-ben White által létesített ma is fenntartott paradicsom gyökértenyészet. Azóta közel 2000 passzálást ért meg és a belőle fejlődött gyökérzet összesített hossza mértéktartó számítások szerint már körbeérte az egyenlítőt! A gyökértenyészetek az átlagosnál egyszerűbb táptalajon, alacsonyabb cukorszinten és sötétben is nagyon  jól fejlődnek . Amennyiben természetes fényen tartják őket  gyakran sötétítik a tápközeget aktív szénnel.

Gyakorlati szempontból igen jelentősek a hajtástenyészetek. Az in vitro vegetatív szaporítás  ma már széles körben alkalmazott technológia. Elméletileg azonos az in situ vegetatív szaporítással, az elkülönítést az inokulum kisebb mérete és a steril technológia alkalmazása indokolja. Mindkét esetben a testi sejtekből fejlődik az új egyed az utódok tehát genetikailag azonosak, klón értékűek. Az in vitro klónozás elvi alapja a totipotencia.

Bármely vegetatív szerv lehet inokulum – a tipikus hajtáskezdemény/ rügy/  inokulum mellett előfordulhat levél, hipokotil, epikotil, gumó, hagyma stb. A gyakorlatban inokulumként általánosan használt hajtáskezdeményeknél a hajtásfejlődés. már eredetileg részlegesen determinált. Ezt erősítjük tovább a tápközeg hormonjaival. A technológia kiindulási inokuluma lehet kipreparált hajtástenyészőkúp., melyet általában a vírusmentes szaporítóanyag előállítására használnak. Nagyobb/ 1-2 cm/ és könnyebben preparálható az un mikrodugvány, amely lehet: csúcsrügyes szárdarab, vagy egy szárköz hónaljrüggyel, – utóbbiak az  un nodális szegmenetek.

 A tényleges szaporítás a vegetatív multiplikáció  álalában sokszorozó tápközegen a csúcsdominanciájú fajoknál a hajtástengely darabolásával/ nodális szegmentekkel/ történik. Amennyiben a dominancia nem kifejezett a vegetatív sokszorozás tőosztással is lehetséges/ pl tőlevélrózsás fajok- Gerbera/. A kultúrákban gyakran megjelenő módosult hajtások, járulékos szervek/ embrioidok, protokormok, minigumók, minihagymák stb/ felhasználása tovább növelheti a multiplikációs rátát. A szaporítási szakaszban a genetikai instabilitás elkerülése érdekében a kalluszképzést igyekeznek elkerülni.

A kiültetés kezdeti fázisa

 A  szaporított hajtások gyökereztetése a technológia következő lépése. Ez szerencsés esetben spontán történik, ha mégis szükséges a gyökérfejlődés hormonális indukciója kevés gondot okoz. A kritikus fázis általában a szaporított anyag kiültetése.

Az in vitro szaporítás napjainkban általánosan használt technológia a dísznövényektől/pl epifita orchideák/ kezdve az erdei fák, gyümölcsök/pl szőlő/, zöldségfélék számos mezőgazdaságilag jelentős faj/pl burgonya, cukornád/ esetében egyaránt. A nemesítők előszeretettel alkalmazzák nemzedékgyorsításra, és fontos szerepe van a genetikai tartalékok megőrzését szolgáló génbankokban is.

A generatív szervtenyészetek   a virág, gyakrabban egyes virágrészek in vitro rendszerei. Gyakorlati szempontból legfontosabbak a portok kultúrák.

Az izolált portokokban a mikorspóra/ pollen/ fejlődésének korai stádiumában közvetlenül a redukciós osztódás után  a továbbfejlődés iránya még nem teljesen determinált. Ez adja az elvi lehetőségét annak, hogy a a haploid pollensejt fejlődését az in vitro portokkultúrában a  természetes mikrogametogenezis helyett sporofiton irányba térítsük el. Így a táptalajon a pollenszemekből nem pollentömlő fejlődik, hanem haploid sejtek, vagy szervek keletkeznek..

 Az in vitro androgenezis során először gyakran soksejtes pollen alakul ki, amelyből embrió-, vagy organogenezissel feles ploidszintű un androgenetikus haploid  növények fejlődnek..

A portokkultúra gyakorlati jelentőségét nem ezek a kisebb méretű, meddő virágokat hozó terméketlen, gyakran albinó  haploid növények jelentik, hanem a belőlük kromoszóma kettőzéssel előállított un doubled haploid/ DH/ alakok. Androgenetikus dihaploid növényeket/DH növényeket/ kaphatunk spontán rediploidizációval, vagy kolhicin kezeléssel. Spontán rediploidizáció előfordulhat gyakran haploid növények virágaiban. Az így kapott DH magvak valószínűleg a haploid (n) növényeken kialakuló gaméták (n) keletkezésének és spontán fúziójának (2n) eredményei. A rediploidizálás klasszikus módja a haploid növények, illetve azok hajtás- vagy virágrügyeinek, kolchicines kezelése.        A homozigóta egyedekben a recesszív tulajdonságok megjelenése jóval gyakoribb, mint egy kevert diploid populációban. A dihaploidok gyakorlati jelentőségét az adja, hogy homozigóta stabil, további szelekciót nem igénylő  tiszta származéksorok, amelyek további genetikai, nemesítési programok biztos kiindulási alapjai A klasszikus genetikában ezeket a homozigóta vonalakat hosszadalmas beltenyésztéssel, sorozatos visszakeresztezésekkel/ back cross/ állítják elő. A DH növények segítségével ez  az idő minimum felére csökkenthető és jóval kisebb területet igényel, hiszen az alapanyagot laboratóriumban, üvegházban tartják.  A hibridkukorica vetőmagtermesztés alapfeltételét jelentő beltenyésztett vonalak előállításának és általában a mezőgazdasági növények hibrid nemesítésének idejét/ általában 8-10év/ ezzel az eljárással legalább felére lehet csökkenteni.

A termőtáj in vitro rendszerei  kipreparált termékenyítetlen magház/ ovarium/ és magkezdemény/ ovulum/ tenyészetek. Az embriózsák haploid sejtjeiből fejlődő egyedek a ginogenetikus haploid növények. Erősebb növekedésűek mint pollen eredetű társaik, az albinizmus itt egyáltalán nem jellemző, a virágaik meddőek. Diploidizálással ezekből a növényekből kapjuk a ginogenetikus dihaploidokat.

 Ezeknek a tenyészeteknek előállítása a bonyolult preparálás miatt nehézkesebb, a  táoközegek bonyolultabbak, a hatásfok is kisebb, ezért a nemesítésben inkább a pollen eredetű dihaploid növényeket használják. A termőtáj in vitro rendszereit azonban más területeken széles körben alkalmazzák.

Az in vitro beporzás izolált magház, vagy magkezdemény beporzása táptalajon.  A termőtáj különböző ploidia fokú sejtjeit indukálhatjuk ezzel a módszerrel szomatikus embriogenezisre/ pl apogámia a diploid sejtekből; in vitro partenogenezis az embriózsák haploid sejtjeiből/. A beporzáshoz használt pollent előzetesen inaktiválják így megtermékenyítésre képtelenek, azonban nélkülözhetetlen induktorok ezekben a folyamatokban

Az in vitro megtermékenyítésben az izolált rendszerben szabályos kettős megtermékenyítés történik: életképes pollen termékenyíti meg a lombikban az embriózsák petesejtjét és a központi sejtet. Általában akkor alkalmazzák, amikor a bibe/bibeszál inkompatibilitás miatt a virág bibeszálban gátolt a pollentömlő fejlődése és természetes úton nem valósul meg a megtermékenyítés.

Az embriótenyészetek gyakorlati jelentőségét az adja, hogy olyan esetekben is kaphatunk növényeket, amikor in vivo az embriógenezisnek valamilyen akadálya van, pl. élettani összeférhetetlenség, fiziológiai inkompatibilitás. Végeredményben így olyan új faj- és nemzetséghibrideket tudunk előállítani, amely a  fellépő inkompatibilitás miatt a természetben nem jöhetnek létre.

Összefoglalva: az in vitro szervtenyészetekben a növény vegetatív szerveit a virágok portokjait, vagy magházait tenyésztjük steril, ellenőrzött körülmények között. Az in vitro szaporítás tulajdonképpen ivartalan szaporítás, melyben az új egyed testi sejtekből alakul ki és nem a zigótából. Az így keletkezett utódok genetikailag azonosak, sem a kiinduló növénytől, sem egymástól elvben nem különböznek. A generatív szervtenyészetekkel a növénynemesítés  eljárásainak hatékonyságát növelő dihaploid/ DH /növényeket állíthatunk elő. Az in vitro megtermékenyítéssel és az embrió kultúrákkal a biológiai sokféleség  növelésére nyílik lehetőségünk.

 

Kategória: blog, Botanikai szemléltető | Címke: , , , , , , , , , , , , , , , | Hozzászólás most!

Az in vitro növényi rendszerek fontosabb csoportjai/1./ – sejttenyészetek

Közzétéve 2012-12-08 | Szerző: bognarjn

/A totipotens növényi sejtek kontrollált laboratóriumi körülmények között fenntartott in vitro tenyészetei eredetüket és szerveződésük szintjeit tekintve  nagyon különbözőek  és ennek a változatosságnak megfelelően széles körben sokféle célra  felhasználhatók.

A korábbi klasszikusnak nevezhető csoportosítás alapja a tenyészet fejlődéstani állapota. Ha  az in vitro rendszer zömmel differenciálatlan sejteket tartalmaz, esetleg egyszerű szövetekből   áll  sejttenyészetnek tekintjük:

1. A kallusz osztódó parenchimatikus sejtekből álló differenciálatlan sejttenyészet, amely lehet kemény-gömbös, vagy szivacsos-lágy szerkezetű, színe változó. A kallusz (hegszövet) bármilyen élő szövetből előállítható, ha a táptalaj ionkoncentrációja magas, és növényi hormonokat  (elsősorban auxinokat) tartalmaz. A 2,4-D /diklór fenoxi ecetsav/ például kifejezetten kalluszosító szintetikus auxin.. A sejtek változatos alakúak, méretűek és genetikailag instabilak, gyakori ebben a rendszerben a mutáció. Az első átoltások során  erősen változik a sejtek növekedése, habitusa, anyagcseréje. Csak több átoltás után stabilizálódik a tenyészet.

 A növényi szövettenyésztés hőskorában mindenki kalluszt akart létrehozni  és hormonvariációkkal hajtás-, gyökér- és teljes növényregenerációt, esetleg szomatikus embriogenezist indukálni a sejtekből. Napjainkban a kallusz a genetikai instabilitás  miatt visszaszorul, gyakran nem kívánatos melléktermék, a sejtszuszpenziók létrehozásához azonban ma is nélkülözhetetlen.

Szomatikus embriogenezis kallusz tenyészetben

2.  A sejtszuszpenziók folyékony tápközegben tartott diszpergált sejtek. Általában közvetett módon kalluszból állithatók elő. A sejtek befulladásának elkerülését rázatással, keverőlapátokkal, vagy levegő áramoltatással/un airlift/  biztosítják. A sejtek zöme kisebb nagyobb aggregátumokat képez, csak elvétve találunk a sejtszuszpenziókban magányos sejteket.. A rendszer növekedése gyorsabb, biomassza termelése nagyobb mint a kalluszé, hiszen  sejtjeinek jobb a tápanyag ellátása. Annak dacára, hogy ezeket az in vitro rendszereket nehezebb és drágább fenntartani elsősorban a speciális rázógépek, fermentorok és a szabályozó szoftverek ára miatt, a modern növényi biotechnológia néhány területén egyre jobban terjednek. A szuszpenzióban lehet napjainkban a legjobb hatásfokkal indukálni a szomatikus embriogenezist, amikor vegetatív diploid sejtekből hormonális indukció hatására  szabályos növényi embriók fejlődnek. Ismerünk technológiákat, melyekkel ezeket az embriókat szinkronizált tenyészetekben millió számra tudják produkálni és normális kifejlődésüket biztosítani, majd megfelelő eljárással kapszulázni, vagy szétvágható szalagra/embrio tape/ csomagolni tápanyaggal és más regulátorokkal együtt. Az így előállított mesterséges mag és üzemi kiültetése az un „folyékony vetés”/ fluid drilling/ ma már nem utópia.

A  sejtszuszpenziók kontrollált laboratóriumi körülmények között felhasználhatók arra is, hogy sejtjeik „kis biokémiai üzemek” módjára,  értékes vegyületek állítsanak elő. Sőt a sejtszuszpenziós kultúrák új molekulák szintézisére is képesek, melyek  az intakt növényekben nem léteznek.. Ez nem meglepő, hiszen in vitro rendszerekben a sejteket erős stresszhatás éri, melyre a sejtek génműködésük /génexpressziójuk/ megváltozásával válaszolnak.

A mikrobiális kultúráktóll eltérően a növényi szuszpenziós tenyészetek sejtjei kezdetben osztódnak, növekednek, a hatóanyag termelés csak a gyarapodási szakasz  befejeződésével, később kezdődik. Egy élesztő, vagy antibiotikum termelő mikrogomba sejtjei  kezdettől fogva folyamatosan termelik hatóanyagaikat. Ezt ismerve a növényi szuszpenziós tenyészetekben gyakran először egy növekedésre, majd később egy hatóanyag termelésre optimalizált táptalajt alkalmaznak. Ez utóbbi táptalaj a hormonok mellett tartalmazhatja a hatóanyag felépítésében szerepet játszó alapvegyületeket/un „prekuzor” anyagokat/ és speciálisan a hatóanyag termelést serkentő un „elicitor” molekulákat. Mindezekkel a sejt korábbi  hatóanyagtermelése akár százszorosára is fokozható.

 Általános törekvés, hogy a laboratóriumi kis térfogatú tenyészetekből kilépve félüzemi/un „pilot”-rendszer/, majd üzemi  térfogatokban történjen a termelés. A léptéknövelés/ scale up/ azonban nem egy egyszerű edénycsere, számos új technikai és élettani problémával jár. A növényi sejtfermentáció a mikrobiális fermentációhoz hasonlítva még gyermekcipőben tipeg. Nem kell nagy jóstehetség ahhoz,  hogy rohamléptű fejlődést jelezzünk előre ezen a területen.

3. A sejtfal mesterséges eltávolításával a növényi sejtek különleges formái izolált protoplasztok nyerhetők, melyeket az állati sejtekhez hasonlóan csupán egy külső sejtmembrán határol. Az ép csupán határmembránnal körülvett izolált protoplasztok ozmotikusan stabilizált közegben az eredeti sejt alakjától függetlenül egységesen gömb alakúak.

A preparált protoplasztokat sokféle kutatási célra fel lehet használni. Alapkutatások körébe tartozik, de nagyon fontos kérdés a sejt határfelületeinek ismerete a határmembrán/plazmalemma/ szerkezete, összetétele, vagy a sejtfal szintézis kezdeti szakasza. A protoplaszt ezekhez a vizsgálatokhoz ideális objektum.

 A növényi biotechnológia izgalmas területe az izolált protoplasztok egyesítése/ fuziója /, a szomatikus sejthibridizáció és ezt követően a hibrid sejtekből  újra – most már azonban  a szülőktől eltérő genommal rendelkező – növények regenerálása. Jelenleg a protoszplatfúzióra kétféle módszert alkalmaznak: a protoplaszt-szuszpenziókat összekeverik, és ehhez polietilén-glikolt (PEG) adnak, vagy pedig elektromos impulzussal kezelik a sejteket( elektrofúzió un fúziós kamrában).A fúzió maga általában jó hatásfokkal megvalósítható, további komoly gondot jelent azonban a  fúziós termékek szétválasztása. Általában a tápközeget használják a szelekcióra, de kapható lézeres sejtválogató berendezés  is erre a célra.

Az első protoplasztokat az enzimes eljárással 1960-ban izolálták, nem sokkal ezután már kísérleteztek a protoplasztok fúziójával is. Először sikeresen egy adott faj protoplasztjainak fúziójával  dupla vagy magasabb kromoszómaszámú poliploid un homokarion sejthibrideket és növényeket állítottak elő. 1971-ben sikerült először két dohányfaj protoplasztjainak fuziójából szomatikus dohány fajhibrid növényt létrehozni.Ez már heterokarion sejthibrid, hiszen két faj protoplaszt fúziójából jött létre.. 1978-ban a burgonya és paradicsom protoplasztok fuziójával  keletkezett sejthibridekből először Németországban neveltek fel intergenerikus nemzetséghibrid növényeket. Magyar kutatók 1987-ben állították elő a dohány-sárgarépa sejthibridbekből  a NICA nevű intergenerikus hibrid növényt.

 Napjainkban számos  mutáns hibridnövényt ismer a tudomány és a gyakorlat, melyek létrehozásában a  protoplaszt fúziós, vagy az irányított génbevitel technika szerepet játszott. A protoplaszt fúzió nem egy célzott, irányított beavatkozás. Pontosan előre nem lehet jelezni az eredményt. Nem lehet tudni, hogy milyen tulajdonságok stabilizálódnak végül, és bizony a  kiszámíthatatlanság miatt hátrányos tulajdonságok is megjelenhetnek. A már említett burgonya-paradicsom hibridek egy része inkább a paradicsomra hasonlít( angol nevüket magyarra fordítva:burdicsom),  míg a másik részénél inkább a burgonya jellegek a meghatározók( az előbbiek alapján ez a pargonya). Számos további kísérlet igazolta, hogy a szomaklonális variabilitás állandó eleme ezeknek a kísérleteknek.

 Az irányított génbevitelnél a várható eredmény jobban előre jelezhető. Idegen DNS szakaszok, vagy akár teljes kromoszómák bejuttatására és ezen az úton un transzgénikus(TM) növények létrehozására könnyebben adott a lehetőség a sejtfal mentes protoplaszt  állapotban. Ilyenkor közvetítőként általában az Agrobacterium mikroorganizmusok néhány faját használják a biotechnológiában.

 Ma inkább ezen a területen látunk rohamos fejlődést, különösen az ellenálló, rezisztens fajták létrehozásánál. A ma használt génmódosított(GMO) növények zöme irányított génbevitellel létrehozott valamilyen tényezőre rezisztens fajta. A dohány protoplaszt genomba beépített szentjánosbogár luciferáz gén és az így létrehozott megfelelő körülmények között világító levelű dohány inkább a technika távlatait mutató modell értékű szenzáció.  Az izolált protoplasztok felhasználásának is meg vannak a határai, azonban a modern növényi biotechnológia kelléktárában egyszerűen nélkülözhetetlenek.

 

 

 

 

Kategória: blog, Botanikai szemléltető | Címke: , , , , , , , , , , , , , , , , | 1 hozzászólás

Az in vitro növényi rendszerek alapjai

Közzétéve 2012-12-08 | Szerző: bognarjn

Az élet egyik alapfeltétele a szüntelen, dinamikus kapcsolat az élő és környezete között.  A sajátosan szervezett élő rendszerek határfelületein folyamatos anyag, energia-, és információcsere történik, az élő és környezete egy állandó, szoros és dinamikus kapcsolatrendszerben állnak. .Az élő termodinamikailag egy nyílt rendszer.

Ez a bonyolult szövevényes  hálózathoz hasonlítható kölcsönhatás az élő rendszeren belül is működik. Az egyes részek bioelektromos impulzusokkal , vagy vegyi jelekkel tájékoztatják egymást pillanatnyi állapotukról, működésükről. Így áll elénk az érzékeny, változó és mégis sziklaszilárd csoda amit hétköznapjainkban csak egyszerűen életnek nevezünk.

Az állatoktól és az embertől eltérően a soksejtű növény minden élő sejtje  teljes értékű     /embernél, állatnál ez csak az őssejtekre igaz!/, totipotens, vagyis az adott fajra jellemző teljes genetikai, biokémiai, élettani potenciállal rendelkezik és megfelelő körülmények között képes lehet önálló vagy programozott, irányított fejlődésre.

 A növénysejt  totipotenciáját Haberlandt a XX. század elején így fogalmazta meg: bármely növényi sejt-beleértve a haploid spórákat is- a megternékenyített petesejthez hasonlóan a fajra jellemző összes genetikai adottságokkal rendelkezik. A totipotens egység a külső szabályozók/pl  növényi homonok/ hatására a természetes/in vivo/ viszonyoknak megfelelő, de attól jelentősen eltérő anyagcserét, morfológiát, anatómiai szerveződést – összefoglaló néven: morfogenezist/ pl organogenezis, szomatikus embriogenezis/ is mutathat.

Az anyanövényekből kivett izolált  sejtek, szövetek vagy szervek növekedésének és fejlődésének a fenntartása laboratóriumi/ mesterséges-in vitro/ körülmények között a növényi sejt és szövettenyésztés sajátos módszere és   tudománya. A módszer a növényi testről leválasztott élő sejtek azon tulajdonságát használja ki, hogy megfelelő tenyésztési körülmények között képesek visszanyerni vagy megőrizni osztódóképességüket,  bármilyen növényi sejttípussá átalakulhatnak, szervképzést valósíthatnak meg vagy teljes  növény regenerálódhat belőlük. A technikával,  és az elméleti tudásanyag birtokában  olyan feltételeket biztosíthatunk, amely lehetővé teszi a kivágott rész/ inokulum/  növekedését, differenciálódását esetleg meghatározott irányú programozott továbbfejlődését. A kezdetben élettani, fejlődéstani, biokémiai, citogenetikai alapkutatásokban alkalmazott  technikát ma már gyakorlati célból:  in vitro vegetatív szaporításra, vírusmentes szaporítóanyag  és a mesterséges mag előállítására, bioaktív anyagok termelésére, génbank tárolásra és genetikai, növénynemesítési célokra is felhasználják. A növényi szövettenyésztés módszerei és sajátos szemléletmódja a növényi biotechnológia elméleti és gyakorlati alkalmazásainak alapvető feltétele!

 A teljes/intakt/ növény korrelációs kapcsolataiból izolált növényi részek  in vitro tenyésztése mesterséges táptalajon (szilárd, folyékony), steril és klimatizált feltételek között történik. A tápközeg összetétele nagyon különböző lehet, több száz receptet ismertet a szakirodalom. A tápközegek változó mennyiségben tartalmaznak makro- és mikroelemeket, vitaminokat, szén- és energiaforrás vegyületeket/ legtöbbször szacharózt/, továbbá különböző növekedést szabályozó  anyagokat/pl növényi hormonok/ és komplex kiegészítőket/ pl kókusztej/. A tápközeget gyakran a mikrobiológiában általánosan használt egyáltalán nem olcsó agarral szilárdítják.

A növényi szövettenyészetek, mindig axenikusak, azaz baktérium- és gombamentesek. A sterilitás alapkövetelmény!

Ennek oka, hogy az izolált,  leválasztott inokulum és a belőle fejlődő  tenyészet általában  már nem képes önállóan az életéhez szükséges összes szerves anyagot előállítani –  (a hiányzókat, vagy azok előanyagait a sejtek a táptalajokból veszik fel) – a szerves szénforrást és a tápközeg többi anyagait  a nem kívánatos baktériumok és egyéb mikroorganizmusok is kedvelik és a fertőzött tenyészetekben gyorsan elszaporodnak. Idővel természetesen a zárt rendszernek tekinthető táptalaj anyagai elfogynak és ezért szükséges a tenyészet ismétlődő átoltása, amit passzálásnak nevezünk. Így jutunk az ismételt átoltásokkal korlátlan ideig fenntartható növényi  sejtvonalakhoz, szervtenyészetekhez a szubkultúrákhoz.

 Elvileg akár egyetlen sejtből is lehetne indítani tenyészetet, de  a gyakorlatban egy minimális méretet, sejtszámot alkalmaznak a gyorsabb szaporodás érdekében. Természetesen a tápközegre inkubált inokulumnak is sterilnek kell lennie, ezt általában felületi sterilizálással érik el új tenyészetek indításakor. A szubkultúrák átoltásakor a mikrobiológiában alkalmazott eljárásokkal  lehet biztosítani a folyamatos sterilitást.

 A  korrelációs kapcsolatainak rendszeréből kivett/ izolált/ rész, mesterségesen biztosított feltételek között/ in vitro/ is életben tartható, sajátos működése elkülönítve gyakran egyszerűbben tanulmányozható, fejlődése az egésztől függetlenül programmozható és genetikai készlete –genomja – könnyebben manipulálható

 

 

 

Kategória: blog, Botanikai szemléltető | Címke: , , , , , , , , , , , , , | Hozzászólás most!

Szövettan – emergenciák

Közzétéve 2012-11-28 | Szerző: bognarjn

Emergencia—meghatározott növénycsoportokban található felületi képlet, melynek kialakításában nemcsak a bőrszövetrendszer sejtjei vesznek részt..

Csalánszőrök

Az epidermisz felületén megjelenő emergencia függelékek tehát részben az epidermisz sejtekből, epidermisz sejtcsoportokból, másrészt pedig az epidermisz alatti kéregrész külső szövetéből: a hipodermiszből fejlődnek/pl csalánszőr, kapaszkodó szőrök, tüskék, rovarfogó növények tentakulumai/. Néha még a szállító nyalábok is részt vehetnek az emergenciák felépítésében.

Felfutó komló-Humulus lupulus kapaszkodó/un kalapács/ szőrök

 Szőrképleteknél az emergencia egy kiemelkedő  szövetpárna amelybe pl a komló kapaszkodó, un kalapács szőre vagy a csalánszőr kiválasztó sejtje  beágyazódik. Ezek a szőrök tehát trichoma –emergencia kombinációk. Az emergencia szövetpárna része a hipodermisz kinövése a szőrsejt pedig epidermális képződmény. Gyakran előfordul, hogy az egyetlen epidermisz sejtből fejlődő trichomák és az emergenciák együtt, vegyesen  jelennek meg a felületen.

Drosera rotundifolia – tentákulumok

Néhány  rovaremésztő növény rovarfogó levelein fejlődő tentákulumok váladékot termelő általában  többsejtű mirigy-emergenciák. Lehetnek nyeles bunkós végű-, és nyeletlen mirigyszemölcsök, amelyek többféle szekrétumot: ragadós nedvet, illatanyagokat és emésztő váladékot is termelnek. A váladék a szőrök csúcsán úgy csillog, mint egy  harmatcsepp. Ezek a cseppek vonzzák a rovarokat illatukkal, csillogásukkal  és csapdába ejtik őket mivel ragacsosak. Amikor az apró rovar hozzáragad egy ilyen szőrhöz, szabadulni igyekszik, vergődik és egyre több szőrszálat ingerel mozgásával. A ingerületet a tentakulumok alapi szövetrészeiben levő sejtek gazdag szimplaszt plazmodezma kapcsolataiban a sejtről-sejtre húzódó határmembránok/plazmalemma/ vezetik A levél érzékeli az impulzusokat, és  lassan a rovar felé hajlik, levélcsapdába zárja a vergődő parányt.- Az érintés hatására az inger felé irányuló helyzetváltoztató mozgást, görbülést különben  pozitív tigmotropizmusnak nevezzük.- A menekülni vágyó rovar végül is beleragad a cseppbe és ezután lassan feloldódik a levél közepén levő nyeletlen mirigyekben termelt, elsősorban fehérjéket bontó emésztőnedvben és csak a kitinváza marad vissza. Az emésztéssel lebontott nitrogénvegyületeket  ezután a növény saját anyagcseréjében hasznosítja.

A felületi védelmet szolgáló kemény, hegyes és szúrós  tüskék/acanthus v. aculeus/, vagy a tüskéhez hasonló a csúcsi részen legörbült horgok /számos termésnél/ is az emergenciák csoportjába tartoznak. A tüske egyes növények /pl. rózsa/ bõrszöveti és alapszöveti sejtjeibõl képzõdõ, könnyen leválasztható, szúrós hegyû felületi képzõdmény. A tüske  tehát egy félbõrszöveti képzõdmény /például a rózsának tüskéje van, annak ellenére, hogy szárát általában tövisesnek nevezik!/. A tüske könnyen lepattintható a bőrszövetről, míg a tövis a növény testének mélyebb rétegében ered, nehezebben távolítható el.. A tövisekkel ellentétben a tüskékbe általában nem fut be szállítónyaláb, sejtjeik plazmodezmákon keresztül jutnak táplálékhoz. A tüskék sejtjeiben koncentrikus körökben rakódik be a lignin és egy idő múlva a vastag fásodott fal eltömi a tápanyagáramlás útját, a sejtek elhalnak. Az alapi részükön általában egy leválasztó szövet alakul ki, amely elzárja a tüske letörésekor visszamaradó sebhelyet. Szerepük a védelem és a termések elterjesztése.

 

 

 

 

Kategória: Botanikai szemléltető | Címke: , , , , , , , , , , | Hozzászólás most!

Alaktan/ szimmetria / – aszimmetria

Közzétéve 2012-11-25 | Szerző: bognarjn

A szimmetria teljes hiányát jelenti. Ritkán fordul elő a növényvilágban a részaránytalan, más néven aszimmetrikus szerv/ virág,vagy levél/.

Aszimmetriáról akkor beszélünk, ha a kérdéses szervre egyetlen szimmetriasíkot, szimmetriatengelyt sem  tudunk fektetni.

A kis télizöld/ meténg/ aszimmetrikus virága
A Canna indica klasszikus aszimmetrikus virága
A szilfa levéllemez aszimmetriáját az egyenlőtlen levélváll okozza
A szenna levél drog azonosítását is segíti az aszimmetria
Kategória: Botanikai szemléltető | Címke: , , | Hozzászólás most!

Alaktan/ gyökér / – járulékos gyökerek

Közzétéve 2012-11-25 | Szerző: bognarjn

A valódi gyökerektől eltérő eredetű un  adventív gyökerek egyik csoportja. Sajnos meglehetősen zavaros a nevezéktan ezen a területen. Lehetséges hogy  más elnevezésekkel és felosztással  is találkozik a világhálót, vagy a tankönyveket böngésző érdeklődő.

 A változatos, sokféle gyökértípus csoportosítását fejlődéstani alapokon végző felosztás úgy vélem botanikailag és logikailag is kellően megalapozott. Eszerint a valódi főgyökérrendszer/ allorhizás gyökérrendszer/ eredetét tekintve az embrió gyökérkezdeményéhez/ gyököcske-radicula/ kapcsolódik végső soron.

Coleus dugványok járulékos gyökerekkel

Az ettől eltérő eredetű rendkívül formagazdag és sokféle működésű gyökértípusokat összefoglalva adventív gyökereknek nevezzük. Amennyiben ezek közvetlenül a hajtásból erednek és a tipikus oldalgyökerekhez hasonlóan a tengelyszerv belső részéből fejlődnek/ endogén szervképzés/ úgy a hajtáseredetű gyökerek csoportba tartoznak.

 

Vegetatív szaporításnál a gyökereztetéskor viszont a járulékos gyökérképződés kifejezés az elterjedtebb, különösen a kertészeti gyakorlatban. A megkülönböztetés  indokolt, hiszen a  spontán, vagy gyökereztető hormonkezelések hatására megjelenő gyökerek a dugványokon elsődlegesen egy sebzési hegszövetből/ kalluszból/ fejlődnek/ exogén eredet/. Ezeknél a gyökereknél a szállítószövet struktúra csak később épül ki, míg a valódi hajtáseredetű gyökereknél a szállítónyalábok együtt fejlődnek a gyökerekkel.

Járulékos gyökér képződés in vitro

A járulékos gyökér is egy gyökércsúcs szervkezdeményből alakul ki, egy kezdetben differenciálatlan felszínhez közeli sejtpopulációból, amely a kallusz egy fokozatosan elkülönülő sejtcsoportja lesz. A spontán vagy indukált organogenezis eredménye ez a gyökérkezdemény a valódi gyökértenyésző csúcshoz hasonló szövettípusokkal. A járulékos gyökér szállító szövetrendszerét az új gyökércsúcs osztódó prokambium része  kezdi el kiépíteni és ehhez kapcsolódnak a kalluszban képződő szállítósejtek és ezekből álló sejtcsoportok/ xylogenezis/. Ez a kettős eredetű szállító rendszer kapcsolódik később a dugvány már meglevő szállító rendszeréhez.

A járulékos gyökérképződés részben genetikailag rögzített tulajdonság, részben hormonálisan – főleg auxinok által –  szabályozott folyamat. Dugványok gyökereztetéséhez, és in vitro vegetativ szaporitáskor a gyökérfejlődés indukciójához ezért gyakran adnak auxin típusú vegyületeket, leggyakrabban indol-3-vajsavat/IVS-IBA/, vagy naftil ecetsavat/ NES-NAA/ a gyökereztető közegbe.

In vitro mikroszaporított növények kiültetésre kész állapotban

 

 

Kategória: Botanikai szemléltető | Címke: , , , , , , , | 1 hozzászólás

Alaktan/ gyökér / – hajtáseredetű gyökerek

Közzétéve 2012-11-25 | Szerző: bognarjn

 A kifejezést újabban gyakran használják azoknak az un adventiv  gyökereknek/ radix adventitia/ a megjelölésére, amelyek természetes úton pl. rizómából, hagymából, indából, szárból stb fejlődnek, vagy az egyszikűeken  jönnek létre. Helyzetüket tekintve lehetnek földben fejlődő/ pl rizómák, hagymák gyökérzete/ és a felszín felett megjelenő változatos működésű un léggyökerek.

Csírázó burgonyagumó hajtáseredetű gyökerekkel

A hajtáseredetű gyökér  tehát nem a bipoláris embrió gyökérkezdeményéből/ (gyököcskéből-radicula) alakul ki, hanem az egyedfejlődés későbbi szakaszában közvetlenül a hajtástengelyből, gyakran a noduszból, esetleg a hipokotilból jön létre  és egyenrangú, egyforma fejlettségű ágakból áll, melyek azonban kisebb oldalgyökereket fejleszthetnek.

Rizomák hajtáseredetű gyökerekkel

 Vegetatív szaporításnál a gyökereztetéskor viszont a járulékos gyökérképződés kifejezés az elterjedtebb, különösen a kertészeti gyakorlatban.

Zölddugványok járulékos gyökerekkel

A megkülönböztetés  indokolt, hiszen a  spontán, vagy gyökereztető hormonkezelések hatására megjelenő gyökerek a dugványokon elsődlegesen egy sebzési hegszövetből/ kalluszból/ fejlődnek/ exogén eredet/. Ezeknél a gyökereknél a szállítószövet struktúra később épül ki, míg a valódi hajtáseredetű gyökereknél a szállítónyalábok együtt fejlődnek a gyökerekkel.

 

 

 

A hajtáseredetű gyökér fejlődése az oldalgyökerekhez hasonlóan a tengelyszerv belső szövettájából, általában a periciklus/perikambium részből indul/endogén eredet/. A gyökerek fejlődésük kezdetén áttörik a a hajtástengely kéregszöveteit és így jutnak ki környezetbe. A szövettani felépítés is sokban hasonlít a valódi gyökerekhez pl a szállítónyalábok egyszerűek, váltakozva állnak, az endodermisz is általában jól felismerhető.

Hajtáseredetű és valódi gyökér sztéle

Ugyanakkor a hajtáseredetű gyökér funkciójától függő különbségek, egyedi vonások  is megjelennek. Pl  a kétszlkűek hajtáseredetű gyökereiben  a központi hengerben gyakran hiányzik a fasugaras nyalábszerkezet, középen ilyenkor fejlett bélszövet van, vagy a másodlagos vastagodással nem alakul ki egy összefüggő szállító szövetrendszer sok hajtáseredetű gyökérben. Ezzel is összefügghet, hogy a hajtáseredetű gyökerek általában csak néhány évig élnek.

Homorhiz gyökérzet a pázsitfű féléknél

Az egyszikű pázsitfüveknél  és a sásoknál  csírázáskor az embrió gyököcske fejlődése korán megakad, a főgyökér növekedése általában gyorsan leáll. A gyököcske eredetű főgyökérág elhal, vagy alárendelt szerepű lesz ezután. A továbbiakban a növénycsoportra jellemző bojtos gyökérzet/ homorhizás gyökérrendszer/ a főgyökér feletti mezokotil részből fejlődik ki.

 

 

 

 

Kategória: Botanikai szemléltető | Címke: , , , , | Hozzászólás most!

A Monterey ciprus

Közzétéve 2012-11-22 | Szerző: bognarjn

,A cédrus méretű és formájú fenséges és romantikus külsejű  akár  20-30 méteres magasságot is elérő többszáz évig élő fa az ernyős ciprusokról kapta nevét(Cupressus macrocarpa – syn: Hesperocyparis macrocarpa) és méltán lett világhírű. Nemzetségének többi fajától eltérően a  Monterey-ciprus a legkevésbé melegigényes. Az óceáni partokon, a Kaliforniai tengeráramlástól mindig hűvös éghajlaton, magas páratartalmú légtérben  érzi igazán otthon magát.

Innen, Kalifornia csendes-óceáni partvidékéről származik. A San Francisco-tól nem messze eső Monterey-öbölnél található két védett területen vannak még természetes állományai (Cypress Point és Point Lobos). Ez a két erdőfolt az endemizmus őshazája. Itt az erdő fái közvetlenül elérik a partot és a tengervíz koptatta óriás kövek között élnek ezek a gyönyörű faóriások, ott ahol a hűvös tengeráramlatok és a meleg mediterrán nyár  ölelkezik a ciprusok fenséges lombkoronája alatt a sűrű, majd foszló párában .

A gyors növekedésű fa fiatalon kúpos, később terebélyesedik, az oldalágak ekkor ferdén felfelé kiválnak, s a korona lassan szétterülő alakot ölt. Törzse szívós, a szélnek kitett partszakaszokon élő egyedeknél néha meghökkentően girbe-gurba is lehet, védettebb helyeken és állományokban azonban délceg, sudár. A levelek pikkelyszerűek, a fiatal fáknál még száraz tűlevelek később húsos fényes zöldre váltanak és szorosan simulnak a hajtáshoz. Az ágacskák szabálytalanok, jellegzetes erős citrom-narancs illatúak. A héjkéreg vöröses, finoman bordázott.

A sárga porzós és a zöld termős tobozvirágai kis hajtásvégi csomókban  állnak és tavasszal, nyár elején nyílnak. Toboza szögletes, mérete elérheti a 4 cm-t. Pikkelyein rövid, tompa nyúlvány van.

A festői küllemű, gyorsan növekedő, magról könnyen szaporítható fa hamar eljutott Európába. Először Amerika első hódítói, a spanyolok hazájába, majd Angliába. Napjainkban a Monterey-ciprus a cédrusok mellett Anglia leggyakrabban ültetett fenyőféléje. Gyorsan alkalmazkodott az angol nyárhoz és télhez. Otthon érzi magát az Atlanti-óceán Golf-áramától melegített brit  és francia partvidéken és a belsőbb területeken is. Elterülő hatalmas ágai jól állják a tél megpróbáltatásait, a súlyos, latyakos hó nyomását, a hirtelen támadó viharos szeleket. Az évek során új, érdekes formái alakultak ki és váltak híressé. Ma a világ sok botanikus kertjében és parkjában találkozhatunk vele.

 Érdekes, hogy a nálunk is népszerű, kedvelt  Leyland-ciprus (Cupressocyparis X Leylandii) a nutka hamisciprus és a Monterey-ciprus spontán kereszteződésének eredménye. A növényvilágban ritkán történik ilyen magától létrejövő életképes utódókat is adó, két növénynemzetség közötti intergenerikus hibridizáció.

1888-ban, Angliában történt meg ez a kereszteződés a két nemzetség között, melynek ezt a nagyszerű növényt köszönhetjük. Egy éles szemű C. J. Leyland nevű kertépítő lelt rá hat darab hibrid magoncra, amit felnevelt, majd továbbszaporított. A Leyland ciprus „szülei” a Monterey ciprus (Cupressus macrocarpa) és a japán nutka hamisciprus (Chamaecyparis nootkatensis) voltak. A növény nevében szereplő X arra utal, hogy a növény hibrid. Mindkét szülőtől más-más tulajdonságot kapott: a nutka hamisciprustól a fagytűrést, míg a Monterey ciprustól impozáns termetét  és a gyors növekedést örökölte.

Kategória: A Természet Világa, blog | Címke: , , , | 1 hozzászólás