Procházka, S. et al.:
Fyziologie rostlin

[Plant Physiology, a university textbook, in Czech]

Vydala Academia, ISBN 80-200-0586-2, Praha 1998

 DOWNLOAD pdf

Boris Vyskot: Genetická podmíněnost fyziologických procesů
(kapitola 16, str. 432-458)

 

Abstrakt:
V průběhu posledních dvou desetiletí bylo dosaženo velkého pokroku v oblasti molekulární a buněčné genetiky rostlin. Stalo se tak díky objevu možnosti vnášení klonovaných genů do rostlin pomocí bakterie Agrobacterium tumefaciens a zejména pak díky využití nejmodernějších technik molekulární genetiky. Rostliny jsou eukaryotickými organizmy s tripartitním genomem (jádro, mitochondrie a plastidy). Jejich genetická informace je kódována sekvencemi nukleotidů v DNA. Vzhledem k tomu, že genetický kód je u rostlin a organizmů z jiných skupin eukaryot i prokaryot (téměř) totožný, je možné rostlinný genom modifikovat přenosem cizorodých genů s vhodnými regulačními sekvencemi. S pomocí agrobakteriálních vektorů již bylo připraveno mnoho transformovaných (transgenních) rostlin, které se uplatnily jak v základním výzkumu (studium struktury a funkce genů), tak i v zemědělské praxi. Struktura i počet genů v rostlinném jaderném genomu jsou v zásadě podobné jako u jiných eukaryotických organizmů. Jednotlivé druhy vyšších rostlin se často vyznačují velmi odlišnou velikostí jaderného genomu, přičemž tato velikost není v korelaci s komplexitou příslušných rostlinných organizmů. Většina druhů rostlin má vysoký obsah DNA v buněčných jádrech (až 1011 párů bazí), což souvisí se značně velkou frakcí opakujícících se, obvykle inaktivních a metylovaných sekvencí DNA. Procesy diferenciace rostlin jsou řízeny kombinatorickým účinkem mnoha genů, které jsou exprimovány (v závislosti na vnějším prostředí) přísně místně a časově. Podobně jako u jiných eukaryot byly i u rostlin identifikovány tzv. homeotické geny, které kódují transkripční faktory aktivující geny zodpovědné za procesy morfogeneze. Současné výzkumy ukazují, že také mechanizmy vývojové dědičnosti odpovědné za mitotický přenos informace o aktivitě genů (zejména metylace DNA, kinetika replikace DNA a acetylace nukleozomálních histonů) jsou u rostlin obdobné, jako je tomu u ostatních eukaryotických organizmů. Vzhledem k neschopnosti lokomočního pohybu došlo u rostlin v průběhu evoluce k vytvoření mnoha mechanizmů, které zvyšují jejich schopnost adaptace vůči měnícím se životním podmínkám. Patří k nim i totipotence, tj. schopnost každé (somatické i generativní) buňky dát vznik celému rostlinnému organizmu. Tato schopnost představuje velkou výhodu pro využití rostlin jako experimentálních eukaryotických modelů.

 

Obsah:
16.1 Struktura rostlinného genomu
16.1.1 Rostlinné jaderné geny
16.1.1.1 Transkripční a posttranskripční regulace genové exprese
16.1.1.2 Struktura genetického materiálu v jádře
16.1.1.3 Jaderné proteiny
16.1.1.4 Jadérko
16.1.1.5 Geny kódující proteiny
16.1.1.6 Reverzně se replikující sekvence DNA
16.1.2 Mitochondriální genom
16.1.3 Plastidový genom
16.1.4 Metody izolace genů a mapování genomu

16.2 Strukturní stabilita rostlinného genomu
16.2.1 Mobilní genetické elementy
16.2.2 Repetitivní sekvence DNA
16.2.3 Ontogenetická a fylogenetická nestabilita rostlinného genomu

16.3 Řízení procesů diferenciace
16.3.1 Homeotické květní geny
16.3.2 Duální systém dědičnosti u eukaryotických organizmů
16.3.3 Genomový imprinting u rostlin
16.3.4 Mechanizmy epigenetických procesů

16.4 Genové inženýrství rostlin a jeho uplatnění v základním výzkumu a šlechtění
16.4.1 Metody vnášení klonovaných genů do rostlin
16.4.1.1 Agrobakteriální vektory
16.4.1.2 Rostlinné viry jako vektory
16.4.1.3 Mechanický přenos klonované DNA
16.4.2 Selektovatelné a reportérové geny
16.4.3 Strategie využití protismyslných genů
16.4.4 Strukturní a funkční stabilita transgenů
16.4.5 Transgenoze jako nástroj ke studiu fyziologických a morfologických procesů
16.4.5.1 Modifikace obsahu rostlinných hormonů
16.4.5.2 Regulace metabolizmu sacharidů
16.4.5.3 Modifikace syntézy rostlinných lipidů
16.4.5.4 Produkce proteinů v transgenních rostlinách
16.4.5.5 Regulace kvetení a fertility
16.4.6 Další cíle transgenoze ve šlechtění rostlin
16.4.6.1 Zvýšení odolnosti rostlin vůči virům
16.4.6.2 Transgenní rostliny toxické k hmyzím predátorům
16.4.6.3 Transgeny jako indikátory aktivity induktorů rezistence
16.4.6.4 Přenos genů navozujících rezistenci vůči herbicidům
16.4.6.5 Regulovaná exprese chimérického metalotioneinu
16.4.6.6 Produkce farmakologicky významných látek
16.5 Souhrn