Презентация на тему: Биотехнология в селекции растений Часть 4. Селекция на устойчивость к

Реклама. Продолжение ниже
Биотехнология в селекции растений Часть 4. Селекция на устойчивость к
Биотехнология в селекции растений Часть 4. Селекция на устойчивость к
Биотехнология в селекции растений Часть 4. Селекция на устойчивость к
Биотехнология в селекции растений Часть 4. Селекция на устойчивость к
Биотехнология в селекции растений Часть 4. Селекция на устойчивость к
Биотехнология в селекции растений Часть 4. Селекция на устойчивость к
Биотехнология в селекции растений Часть 4. Селекция на устойчивость к
Биотехнология в селекции растений Часть 4. Селекция на устойчивость к
Биотехнология в селекции растений Часть 4. Селекция на устойчивость к
Биотехнология в селекции растений Часть 4. Селекция на устойчивость к
Биотехнология в селекции растений Часть 4. Селекция на устойчивость к
Биотехнология в селекции растений Часть 4. Селекция на устойчивость к
Биотехнология в селекции растений Часть 4. Селекция на устойчивость к
Биотехнология в селекции растений Часть 4. Селекция на устойчивость к
Биотехнология в селекции растений Часть 4. Селекция на устойчивость к
Биотехнология в селекции растений Часть 4. Селекция на устойчивость к
Биотехнология в селекции растений Часть 4. Селекция на устойчивость к
Биотехнология в селекции растений Часть 4. Селекция на устойчивость к
Биотехнология в селекции растений Часть 4. Селекция на устойчивость к
Биотехнология в селекции растений Часть 4. Селекция на устойчивость к
Биотехнология в селекции растений Часть 4. Селекция на устойчивость к
Биотехнология в селекции растений Часть 4. Селекция на устойчивость к
Биотехнология в селекции растений Часть 4. Селекция на устойчивость к
Биотехнология в селекции растений Часть 4. Селекция на устойчивость к
Биотехнология в селекции растений Часть 4. Селекция на устойчивость к
Биотехнология в селекции растений Часть 4. Селекция на устойчивость к
Биотехнология в селекции растений Часть 4. Селекция на устойчивость к
Биотехнология в селекции растений Часть 4. Селекция на устойчивость к
Биотехнология в селекции растений Часть 4. Селекция на устойчивость к
Биотехнология в селекции растений Часть 4. Селекция на устойчивость к
Биотехнология в селекции растений Часть 4. Селекция на устойчивость к
Биотехнология в селекции растений Часть 4. Селекция на устойчивость к
Биотехнология в селекции растений Часть 4. Селекция на устойчивость к
Биотехнология в селекции растений Часть 4. Селекция на устойчивость к
Биотехнология в селекции растений Часть 4. Селекция на устойчивость к
Биотехнология в селекции растений Часть 4. Селекция на устойчивость к
Биотехнология в селекции растений Часть 4. Селекция на устойчивость к
Биотехнология в селекции растений Часть 4. Селекция на устойчивость к
Биотехнология в селекции растений Часть 4. Селекция на устойчивость к
Биотехнология в селекции растений Часть 4. Селекция на устойчивость к
Биотехнология в селекции растений Часть 4. Селекция на устойчивость к
1/41
Средняя оценка: 4.8/5 (всего оценок: 52)
Код скопирован в буфер обмена
Скачать (1201 Кб)
Реклама. Продолжение ниже
1

Первый слайд презентации

Биотехнология в селекции растений Часть 4. Селекция на устойчивость к гербицидам. Использование м аркеров в селекции

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
2

Слайд 2

Потери в растениеводстве до 100 млн. т в год, на долю сорняков приходится до 40 млн. т Для сокращения засоренности обосновывается увеличение обрабатываемых площадей в 2 раза. Разрабатываются технологии выращивания трансгенных растений, устойчивых к гербицидам, в сочетании с высокоактивными гербицидами В Московской области 50-75 % посевных площадей заражены сильно и очень сильно. На посевах сахарной свеклы зарегистрировано более 160 видов сорных растений 33 семейств ( Астровые 29 видов, Мятликовые 25, Капустные 17, Гречишные 10, Маревые 8 )

Изображение слайда
1/1
3

Слайд 3

50-60 % пахотных земель Западной Сибири засорены в сильной и средней степени. Использование противодвудольных гербицидов может привести к нарастанию засоренности злаковыми видами. Видовой состав многолетников в НЧЗ вдвое меньше числа однолетних видов, но вред от многолетников значительно выше, чем от однолетников. В мире различные фирмы, внедряя семена трансгенных культур, стремятся к расширению продаж своих гербицидов. В 60-70-е гг. соли и эфиры 2,4-Д хорошо справлялись с двудольными, сократилась численность сорняков, устойчивых к 2,4-Д.

Изображение слайда
1/1
4

Слайд 4

Посевы растений, устойчивых к гербицидам – 80 % площадей трансгенных растений Замена гена-мишени на ген, делающий атаку гербицида неэффективной (устойчивость к глифосату на основе мутации) Введение гена, инактивирующего гербицид (устойчивость к гербицидам дифенилэфирового ряда бактериального гена) Кукуруза, пшеница, картофель, хлопчатник, рис, соя, сахарная свекла, томат и др.

Изображение слайда
1/1
5

Слайд 5

1. Прямая селекция (скрещивания с дикими устойчивыми видами) 2. Получение трансгенных растений Молекулярные механизмы устойчивости Выделение генов бактериального и растительного происхождения Гербициды: ингибирование биохимических процессов, прежде всего фотосинтеза ( атразин, симазин, диурон ), и синтеза аминокислот ( глифосат, сульфонилмочевина, биалофос ) Устойчивость : изменение сродства гербицида с его ферментом-мишенью или ингибирование молекулы гербицида

Изображение слайда
1/1
6

Слайд 6

Получение растений, устойчивых к гербицидам : Выявление мишеней Отбор устойчивых растений/бактерий Идентификация и клонирование генов устойчивости Изучение экспрессии генов Атразин Связывается с хлоропластным мембранным белком, который кодируется геном pbcA. Этот ген выделен из генома некоторых сорняков. Устойчивость связана с возникновением точечной мутации в гене, что приводит к замене в белке серина на глицин – резкое уменьшение связывания гербицида. Мутантный ген был встроен в вектор.

Изображение слайда
1/1
7

Слайд 7

Ген, кодирующий протопорфириногенсинтетезу ( Protox ) из B. subtilis - повышение устойчивости к гербицидам дифенилэфирового ряда. Повышенная экспрессия гена нейтрализует действие гербицида. Прямая зависимость между числом встроенных копий гена и уровнем устойчивости. В геном с/х культур вводились мутантные гены, кодирующие синтез ферментов, на которые гербициды ( атразин, биалофос, бромоксилин, имидазол) не оказывают негативного действия.

Изображение слайда
1/1
Реклама. Продолжение ниже
8

Слайд 8

Глифосат ( N - фосфонометилглицин ) синтезирован в 1970 г. фирмой Монсанто. Глифосат – слабая кислота, плохо растворимая в воде Глифосат адсорбируется через кутикулу листа и переносится от листа по всем частям растения. Глифосат относится к гербицидам общего действия. Его мишенью в растении является фермент EPSPS (енолпирувилшикимат-3-фосфатсинтаза), который играет важную роль в синтезе ароматических аминокислот. Под действием глифосата неустойчивые к нему растения из-за недостатка ароматических аминокислот погибают в течение двух недель.

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
9

Слайд 9

Не было выявлено мутационных эффектов, хромосомного воздействия, канцерогенного эффекта. Глифосат не несет опасности для животных и человека, так как его «мишень» имеется только у растений, грибов и бактерий.

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
10

Слайд 10

Были обнаружены бактерии, у которых из-за точковой мутации произошла замена одной аминокислоты в области фермента EPSPS, где происходит его связывание с гербицидом глифосатом : гербицид не может дезактивировать такой мутантный фермент, и бактерии устойчивы к его действию. В настоящее время выделены гены EPSPS с мутацией мишени от бактерий рода Agrobacterium (ген cp4 ), Salmonella (ген sm1 ) и др. Например, соя: мутантный ген cp4 от почвенной бактерии Agrobacterium tumefac i ens. Для доставки гена EPSPS к хлоропластам (месту синтеза ароматических аминокислот) к нему присоединен фрагмент ДНК от петунии, кодирующий небольшой транзитный пептид, который быстро разрушается в процессе переваривания и также не несет опасности для организма животных и человека.

Изображение слайда
1/1
11

Слайд 11

Замена аланина на аргинин в белке EPSP - синтетазы (ген aroA E. coli ) – устойчивость к глифосату (табак, томат, сахарная свекла и картофель) Первые эксперименты с трансгенной кукурузой RR в Центральной Европе и СНГ – 1997 год Первая регистрация для коммерческого выращивания – Болгария, 1998

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
Изображение для работы со слайдом
1/3
12

Слайд 12

Глюфосинат – фосфинотрицин Глюфосинат блокирует действие глутаминсинтетазы, которая превращает аммиак из фотодыхания в глутамин, а затем глутамин-оксоглутарат-аминотрансфераза ( GOGAT, глутаматсинтаза ) превращает 1 молекулу глутамина и 1 молекулу оксоглутарата в две молекулы глутамата, которые либо включаются обратно в цикл, либо используются для биосинтеза а/к и н/к. Блокирование глутаминсинтетазы приводит к быстрому истощению запаса глютамина, накоплению аммиака и отравлению растения.

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
13

Слайд 13

Ген устойчивости выделен в 1986 г., первый перенос 1988 У м/о Streptomyces viridochromogenes, бактериальный ген bar кодирует фосфинотрицинацетилтрансферазу (РАТ), которая ацетилирует свободную NH 2 -группу фосфинотрицина (РРТ ) РАТ инактивирует глюфосинат, превращая его в биологически инертный N -ацетил- глюфосинат, высокоспецифичная реакция, протеиногенные а/к не подвержены ацетилирующему действию РАТ

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
14

Слайд 14

Лядвенец рогатый ( Lotus comiculatus ), штамм А281/рСВЕ21, плазмида с геном bar, кодирующим РАТ. Трансгенные растения невосприимчивы к гербициду, но в тканях таких растений наблюдается накопление гербицидов и использовать эти растения можно только в технических целях. Но введение генов, кодирующих другие ферменты, позволяет проводить детоксикацию гербицидов, создавая таким образом растения, пригодные в пищу. Предотвращает токсичность гербицидов Баста и Биалофос (рис, 1995, сорго, 1995, пшеница, 1994, яровой рапс, 2010)

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
Реклама. Продолжение ниже
15

Слайд 15

Из примерно 80 ферментов синтеза протеиногенных а/к ингибирование только 3 из них ( ацетолактатсинтазы, 5-енолпируватшикимат-3фосфатсинтазы и глутаминсинтетазы ) использовано для создания практически значимых гербицидов ( сульфонилмочевина, глифосат, фосфинотрицин ) Гербицид паракват Pq, или метилвиологен, редокс -циклический агент, восстанавливающий О 2 до О 2 - в клетках аэробных организмов Акцептор электрона от ФС I и восстановитель кислорода до токсичного радикала – мощный ингибитор роста фотосинтезирующих организмов на свету Один из наиболее вероятных путей развития устойчивости к параквату – усиление компонентов антиоксидантной защиты клеток

Изображение слайда
1/1
16

Слайд 16

Мутанты, устойчивые к параквату, - конститутивно высокая экспрессия генов soxR и/или soxS и генов SoxRS - регулона. Защитные функции по крайней мере 5 генов регулона могут иметь отношение к развитию устойчивости: MnSOD – продукт гена sodA – катализирует реакцию дисмутации О 2 -, в результате образуется Н 2 О 2 и О 2. tolC – кодирует белок наружной мембраны acrA, acrB – кодируют компоненты выкачивающего мембранного насоса, ответственного за фенотип множественной лекарственной устойчивости micF – кодирует регуляторную РНК, репрессирующую синтез порина наружной мембраны, что нарушает проницаемость клеточной стенки для ряда антибиотиков

Изображение слайда
1/1
17

Слайд 17

emrE – ген белка- антипортера множественной лекарственной устойчивости. Самыми эффективными системами защиты от ОС должны быть вооружены организмы с оксигенным фотосинтезом. Для нейтрализации активных форм кислорода клетки используют неферментативные антиоксиданты (аскорбиновая к-та, альфа-токоферол, глутатион, каротиноиды ), а также набор ферментов ( супероксиддисмутазы, пероксидазы, редуктазы, каталазу в пероксисомах ).

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
Изображение для работы со слайдом
Изображение для работы со слайдом
1/4
18

Слайд 18

Цитохром Р450 – широко распространенные гемопротеиды (археи, бактерии, дрожжи, грибы, растения, млекопитающие) Локализованы во внутренней мембране митохондрий или мембранах ЭР Окисление эндогеных и экзогенных соединений - важная роль в метаболизме ксенобиотиков

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
19

Слайд 19

Трансгенные картофель, табак, рис, экспрессирующие Р450 животных, проявили ускоренный метаболизм определенных гербицидов и обнаружили устойчивость к гербицидам. Можно использовать для фоторемедиации окружающей среды Трансгенный рис, экспрессирующий CYP2B6 человека, проявил устойчивость к ряду гербицидов различных по химической природе и механизму действия. Трансгенный табак и арабидопсис с геном CYP76B1 Helianthus tuberosus были устойчивы к различным гербицидам.

Изображение слайда
1/1
20

Слайд 20

МАРКЕРЫ В СЕЛЕКЦИИ Маркер – ген известной локализации, по которому можно выявить присутствие других генов. На практике ученый имеет дело, как правило, с фенотипическим проявлением гена – признаком. Морфологические маркеры Сцепление четких морфологических признаков с генами хозяйственно-ценных признаков и свойств Большинство морфологических маркеров применяется на ранних этапах селекционного процесса Однако экспрессия маркеров зависит от внешних условий Маркерные признаки могут быть негативными (карликовость, альбинизм)

Изображение слайда
1/1
21

Слайд 21

Селекционер отбирает элитные растения по морфологическим признакам, тесно сцепленным с другими, на которые селекция не ведется D/R -замещения у тритикале – красная окраска ушек листового влагалища (ускорение колошения, улучшение хлебопекарных качеств, сцепленность с замещением не тесная, так что необходима дальнейшая селекционная доработка) Черная окраска панцирного слоя семянок подсолнечника – устойчивость к огневке

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
22

Слайд 22

ЯМС подсолнечника – антоциановая окраска проростков Фасоль: связь между размером семени и пигментацией оболочки Засухоустойчивые сорта пшеницы – узкие листовые пластинки, тонкая соломина, светлая окраска листьев Остистые формы засухоустойчивы

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
23

Слайд 23

Биохимические маркеры Изоферменты – множественные формы одного фермента, катализирующие одну и ту же реакцию, но различающиеся по структуре, физико-химическим свойствам и регуляции. Полиморфизм аминокислотной последовательности – маркер Недостаток – малая вариативность Используют для идентификации генотипов (пшеница, ячмень, кукуруза, сорго, горох), идентификации сортов в семеноводстве (ячмень, кукуруза), оценки генетического разнообразия

Изображение слайда
1/1
24

Слайд 24

Белковые маркеры Белки и н/к генотипичны, не опосредованы плейотропией. Кодоминантно наследуются. Обладают разносторонней биологической специфичностью, методы доступны. Электрофоретические маркеры Генетической анализ внутривидовой дифференциации – идентификация сортов, биотипов, инбредных линий, анализ популяций Генетически полиморфные белки маркируют аллельные варианты гена, позволяют выявлять его аллельную структуру в пределах вида или популяции Множественные мономорфные белки идентифицируют генные локусы, маркеры вида, генома, отдельных популяций и генных групп в пределах вида.

Изображение слайда
1/1
25

Слайд 25

Иммунохимические маркеры Геномный анализ при идентификации геномов, оценке геномного состава аллополиплоидов и геномных преобразований, при определении геномных отношений между видами, филогения Видоспецифичные белки-антигены или получаемые из них антитела (популяции молекул или моноклональные антитела) Геном D – хлебопекарные свойства мягкой пшеницы Геном А – иммунитет к грибным заболеваниям На реакции узнавания антигена антителом основан иммунохимический метод идентификации вида и генома Мономорфность белка по антигенным свойствам

Изображение слайда
1/1
26

Слайд 26

По белкам-антигенам проведен геномный анализ всех основных групп культурных растений и их диких сородичей с целью выявления природы и происхождения геномов, определения геномного состава аллополиплоидных видов и оценки степени их родства Классификация белков зерна (Осборн, 1916): Альбумины растворимы в воде Глобулины растворимы в солевых растворах Проламины растворимы в водно-спиртовых растворах Глютелины растворимы в щелочных растворах Как белковые маркеры пшеницы используются чаще глиадины и глютенины

Изображение слайда
1/1
27

Слайд 27

Запасные белки семян множественны, генетически полиморфны и видоспецифичны, содержатся в относительно большом количестве, локализованы в морфогенетически однородной ткани, легко выделяются для анализа, характеризуют строго фиксированную фазу развития семени в онтогенезе Другие белки могут использоваться как дополнительные или вспомогательные маркеры Белки как маркеры – при идентификации вида и генома, геномном анализе амфидиплоидов, анализе генома и плазмона, выявлении филогении Основные принципы молекулярно-генетического маркирования для селекции и семеноводства были разработаны на белках.

Изображение слайда
1/1
28

Слайд 28

Большой полиморфизм запасных белков в пределах вида и популяций, генотип-специфичность Блоки компонентов глиадина наследуются кодоминантно в соответствии с дозой гена в триплоидном эндосперме. Для каждого блока существуют различные аллельные состояния Подробно изучена генетика запасных белков пшеницы ( глиадин, глютенин ) Установлена роль определенных блоков белков в определении хлебопекарных качеств, морозостойкости, засухоустойчивости, устойчивости к заболеваниям

Изображение слайда
1/1
29

Слайд 29

Gld 1B4, 1D3, 6A6 - адаптивность Gld 1D3 – крупность зерна Gld 1A1 – низкое качество клейковины, но высокая морозостойкость Gld 1A2 – более высокое качество клейковины Gld 1B2 – высокая морозостойкость Gld 1B3 – наличие ржано-пшеничной транслокации (продуктивность и адаптивность ) Gld 1B1, 1B3 – маркер устойчивости к стеблевой ржавчине Устойчивость к желтой ржавчине сопряжена с наличием компонентов, контролируемых глиадинкодирующим локусом хромосомы 1В Компоненты, контролируемые глиадинкодирующим локусом хромосомы 1А с геном Lr 10, - устойчивость мягкой пшеницы в первой расе ржавчины Puccinia recondita Gld 1A1, 1A2, 1D6, 6A3, 6D2 - морозостойкость Gld 1B2 – снижение морозостойкости

Изображение слайда
1/1
30

Слайд 30

Белковое маркирование в изучении исходного материала: - филогенетический анализ - идентификация генома - оценка геномного состава диплоидных видов - идентификация сортов, биотипов и линий - регистрация генетических ресурсов селекции - анализ морфологически однородных естественных и сортовых популяций - создание вспомогательных генетических систем селекции - поиск источников ценных признаков

Изображение слайда
1/1
31

Слайд 31

Белковое маркирование в селекции : - отбор ценных генотипов по белковому биотипу - анализ гибридных популяций - контроль за включением желаемых генетических систем в сорта, гибриды и аллополиплоиды - получение родительских форм, видов-посредников при отдаленной гибридизации - контроль после насыщающих скрещиваний

Изображение слайда
1/1
32

Слайд 32

Белковое маркирование в сортоиспытании: - определение происхождения сорта - оценка на генетическую однородность - оценка состава сортовых популяций у перекрестников - оценка однотипного состава самоопылителей - регистрация и документация районированных сортов в виде «белковых формул»

Изображение слайда
1/1
33

Слайд 33

Белковое маркирование в семеноводстве : - контроль за генетическим составом популяции при улучшающем семеноводстве перекрестников - маркирование линий в семеноводстве гибридных семян - оценка уровня (процента) гибридности

Изображение слайда
1/1
34

Слайд 34

Белковое маркирование в клеточной и хромосомной инженерии: - маркирование клеточных линий - выявление хромосомных преобразований - идентификация генетического материала в соматических гибридах Белковое маркирование в генной инженерии : - поиск в геноме локусов и генетических систем, кодирующих биологические свойства и хозяйственные признаки растений - оценка генной функции выделенных фрагментов ДНК генома или плазмона

Изображение слайда
1/1
35

Слайд 35

Генетические маркеры Молекулярные маркеры (ДНК-маркеры) используют полиморфизм нуклеотидов молекул ДНК. Не зависят от внешних условий, стадий роста растений, позволяют анализировать сразу много признаков Маркеры на основе гибридизации: RFLP ( R estriction F ragment Lenght P olymorphism ) – полиморфизм длин рестрикционных фрагментов ( детекция точковых мутаций, инверсий, делеций, транслокаций ) VNTR (Variable Number Tandem Repeat) – полиморфизм длин тандемно повторенной ДНК (различия в количестве повторов)

Изображение слайда
1/1
36

Слайд 36

Маркеры на основе ПЦР RAPD (R andom Amplification of Polymorphic DNA) – на основе случайно амплифицированных полиморфных участков ДНК CAPS ( Cleaved Amplified Polymorphic Sequences ) – рестрикционный анализ амплифицированных последовательностей SSR ( Simple Sequence Repeat) – на основе полиморфизма длины простых повторов ISSR (I nter-Simple Sequence Repeat) – полиморфизм длин межмикросателлитных участков ДНК AFLP ( A mplified Fragment Length Polymorphism ) – полиморфизм длин амплифицированных фрагментов Каждый сорт имеет уникальный молекулярный профиль, выявляемый с помощью ДНК-маркеров ( ДНК- фингерпринт )

Изображение слайда
1/1
37

Слайд 37

ДНК-маркеры в сортовом контроле в России не используются Неясна генетическая разнородность сорта полевой культуры Если совмещать с фенотипической оценкой, то какой системе больше доверять При использовании ДНК-маркеров есть вариации в оценках в зависимости от лаборатории Для контроля гибридности семян используют изозимный анализ или RFLP

Изображение слайда
1/1
38

Слайд 38

Маркеры на основе микросателлитов наиболее полиморфны Варьирование числа повторов в локусе Кодоминантны Кукуруза, соя, рапс, пшеница, ячмень, хлопчатник, томат, перец, огурец, сорго Для оценки линий в селекционных программах используют маркеры на основе однонуклеотидных полиморфизмов ( SNP -маркеры) Маркеры на основе ретротранспозонов ( IMP -маркеры)

Изображение слайда
1/1
39

Слайд 39

Использование маркеров позволяет отказаться от создания провокационных фонов для проведения отбора, проводить его вне зависимости от погодных условий и степени проявления признака, сократить объем отбора неценных генотипов Молекулярные маркеры широко используются для интрогрессии отдельных локусов, но селекция с помощью маркеров количественных признаков развита меньше.

Изображение слайда
1/1
40

Слайд 40

Технологии на основе ДНК-маркеров имеют следующие преимущества: - высокая воспроизводимость результатов - независимость от стадии роста и развития - достаточность небольшого количества растительного материала - отсутствие необходимости использовать инфекционный фон - возможность протестировать несколько признаков одновременно - возможность эффективной защиты сорта

Изображение слайда
1/1
41

Последний слайд презентации: Биотехнология в селекции растений Часть 4. Селекция на устойчивость к

Устойчивость к генетически изученным болезням томата – фузариоз, вертициллез, нематоды, альтернариоз, ВТМ и др. Полигенная устойчивость к мучнистой росе, бактериальному увяданию и др. требует разработки интрогрессии Любые аллельные признаки, наследуемые и расщепляющиеся как менделевские, могут быть маркерами Наибольшее количество молекулярных маркеров разработано на томате Генетический потенциал геномов диких видов намного выше, чем современных сортов и гибридов с/х культур

Изображение слайда
1/1
Реклама. Продолжение ниже