Genetiniuose tyrimuose naudojamų stuomeninių augalų apžvalga istoriniu, sistematiniu, pasirinkimo priežasties ir

taikymo krypties požiūriais. Vilniaus UniversitetasMolekulinės biologijos

I kurso studentai:Kristina BastytėIngrida OlendraitėVilmantė ŽitkutėTomas ŠimkevičiusVilius Vilčinskas

2012.04.20

Turinys:

• Genetikos priešistorė.• Pagrindiniai genetikos dėsniai.• Genetikoje naudojami augalai:1) Lathyrus odoratus L.2) Arabidopsis thaliana (L.) Heynh3) Rumex acetoca L.4) Zea mays L.• Apibendrinimas

Gregoras Mendelis - genetikos tėvas (1822 - 1884)

• Austrijos mokslininkas ir Augustinų vienuolis, žinomas kaip genetikos mokslo pradininkas.

• 1854 m. vienuolyno sode pasisodino žirnių, kad galėtų tyrinėti paveldimumo pasikeitimus.

• 1865 m. Brno gamtos istorijos draugijai nurodė paveldimumo dėsningumus ir parodė, jog jie gali būti aprašomi matematinės statistikos principais.

Gregoras Mendelis

Gregoras Mendelis - genetikos tėvas (1822 - 1884)

• Mendelio darbas mokslui nebuvo žinomas iki 1900 m.

• ,,Darvinas tiesiog fantazavo be jokio eksperimento pagrindo, kad yra specialūs paveldimumo vienetai” (V.Rančelis, “Augalų genetika” , 2008.)

Gregoras Mendelis

Mendelio įnašas į šiuolaikinę genetiką

• Pirmasis metodas paveldimumui tirti.• Paveldėjimo vienetai gali būti dviejų formų (alelių).• Mendelio dėsniai:1) pirmosios hibridų kartos (F1) vienodumo/dominavimo.2) požymių skilimo.3) nepriklausomo požymių paveldėjimo.• Reciprokinis (abipusis) ir analitinis kryžminimo

metodai.• Raidinis požymių žymėjimas.

Monohibridinio kryžminimo rezultatai dviejuose palikuonių kartose:F1 ir F2 (žiedų spalva)

Lathyrus odoratus L. Kvapnusis pelėžirnis

• žirniai yra savidulkis augalas.• hibridai gaunami tik motininiam augalui dirbtinai pašalinus

kuokelius ir apvaisinus tokį augalą kito augalo žiedadulkėmis.• tipiškas augalas, naudotas pirmuose genetikos bandymuose.

Photo:Ph. Daget, Prancūzija

Karalystė: PlantaeSkyrius: MagnaliophytaKlasė: MagnaliopsidaPoklasis: RosidaeEilė: FabalesŠeima: FabaceaGentis: Lathyrus L.Rūšis: Lathyrus odoratus L.

Lathyrus odoratus L.

Arabidopsis thaliana (L.) HeynhBaltažiedis vairenis

White Clay Creek State Park - Judge Morris Estate March 2006

Karalystė: Plantae (Augalai)Skyrius: Magnoliophyta (Magnolijūnai)Klasė: Magnoliopsida (Magnolijainiai)Poklasis: Dilleniidae (Dilenijažiedžiai)Šeima: Brassicaceae (Bastutiniai)Gentis: Arabidopsis (Vairenis)Rūšis: Arabidopsis thaliana (L.) Heynh (Baltažiedis vairenis)

Termo Fisher SCIENTIFIC” Vilmantė Žitkutė

Arabidopsis thaliana (L.) HeynhBaltažiedis vairenis

Keletas faktų apieArabidopsis thaliana (L.) Heynh

• 5 chromosomos.• Nedidelis genomas, iš viso 114.5 Mbp / 125 Mbp.• Greitas gyvenimo ciklas: apie 6 savaitės nuo

sudygimo iki sėklos subrendimo.• Lengva auginti nedideliame plote (pvz.,

mėgintuvėlyje).

Dimitris Beis / Ben Scheres, Utrecht University

Arabidopsis thaliana (L.) Heynh genomas

Kodėl Arabidopsis thaliana naudojama genetikoje?

• Šiuo metu yra sukaupta be galo daug žinių apie jo genomą.

• Vairenis labai lengvai regeneruoja iš meristeminių kultūrų.• Būdinga savidulka.• Lengva gauti hibridus.• Sėklos labai smulkios (0,5 mm), bet nuo vieno augalo jų

gaunama labai daug.

Arabidopsis thaliana L.

http://www.arabidopsis.org/

Rumex acetoca L. Rūgštynė

Karalystė: Plantea ( Augalai )Skyrius: Magnoliophyta (Magnolijūnai)Klasė: Magnoliopsida( Magnolijainiai)Poklasis: Caryophyllidae (Gvazdikiečiai)Šeima: Polygonales (Rūgtiniai)Gentis: Rumex L. (Rūgštinių )Atstovas Rumex acetosa L.

Photo:Zeynel CebeciTurkija

Photo: Marinella Zepigi

Tompkins Ithaca, Cornell University Campus

Rumex acetoca L.

Keletas faktų apie R. Acetosa L.

• Naudojamos maistui ir medicinoje, bei genetikos tyrimams.• Nereikia jokių ypatingų salygų augimui.• Auga kompaktiškai.• Dvinamis augalas, turintis lyties chromosomas.

The role of repetitive DNA in structure and evolution of sex chromosomes in plantsE Kejnovsky, R Hobza, T Cermak, Z Kubat and B Vyskot

Kodėl naudojamas genetiniams tyrimams?

• Lytines chromosomas mot. individe XX vyr. individe XY1Y2.

• 7 chromosomų poros.• Naudojama evoliuciniams tyrimams.• Manoma, kad tai ganėtinai jaunas augalas 15 - 20

mln metų.

Historical pictures of meiotic preparations showing terminal pairing of X and Y chromosomes in male flowers of: a, white campion (2n = 24, XY, metaphase I; van Nigtevecht, 1966); b, hop (2n = 20, XY, early anaphase I, arrows;Moutchen et al., 1973); and c, sorrel (Rumex acetosa; 2n = 15, XY1Y2,

metaphase I, with sex-trivalent XY1Y2 in convergent orientation; Parker and Clark, 1991).

‘Zea mays L.’paprastasis kukurūzas

Kingdom: Plantae Division: Magnoliophyta Class: Liliopsida Subclass: Commelinidae Order: Cyperales Family: Poaceae Genus: Zea L.Species : ‘Zea mays L.’

Photo by Aldo De Bastiani

Forest and Kim Starr - Plants of Hawaii

‘Zea mays L.’vyriškas individas

‘Zea mays L.’ moteriškas individas

Bendra charakteristika:

• Paprastasis kukurūzas (‘Zea mays L.’) - kultūrinis augalas, pradėtas auginti maždaug prieš 9000 m.

• Žolinis, vienametis augalas• Vienanamis. Vyriškieji žiedai

susitelkę viršūninėse šluotelėse, moteriškieji – lapų pažastyje, burbuolėje

• Vaisius - grūdas

Reikšmė genetikoje:

Paprastasis kukurūzas – modelinis augalas genetiniams tyrimams:• Kruopščiausiai ištyrinėtas

genomas lyginant su kitais javais, tokiais kaip ryžiai (Oryza sativa), sorgai (Soghum bicolor) ir kt.

• Didelė gausa mutantinių formų.

• Genetinis panašumas į giminingus augalus.

Keith Weller photographer

Ramosa (ra) genų mutantinės formos

• Ramosa (lot. ramus – šaka) genai lemia žiedynų vystymąsi žoliniuose augaluose.

• Žoliniai augalai skiriasi žiedynų šakų, varpučių, žiedų išsidėstymu, kiekiu.

• Šių genų kukurūzai mutantai turi neįprastai smarkiai šakotus vyriškus ir moteriškus žiedynus.

Normalaus; ra1, ra2 mutanto; ryžių žiedynų palyginimas

Kukurūzo ra mutantų pavyzdžiai:

‘Zea mays L.’ ra geno mutacijos

Išvados:

• Gregoras Mendelis - genetikos pradininkas.• Tobulėjant mokslui, padaryta akivaizdi pažanga

genetikos srityje.• Dėl savo tinkamų savybių šios augalų rūšys plačiai

naudojamos genetiniuose tyrimuose:1) Lathyrus odoratus L.2) Arabidopsis thaliana (L.) Heynh3) Rumex acetoca L.4) Zea mays L.

• Genetikos mokslų pažanga atnešė daug ekonominių ir agrikultūrinių laimėjimų, palengvinusių žmogaus gyvenimą.

Naudoti šaltiniai:

1) http://en.wikipedia.org/wiki/Plant_genetics2) http://fhc.amb.edu.pl/archives/fulltxt/

vol43/43_3/08_MOSIO.pdf3) http://www.springerlink.com/content/

g23716634604732t/4) http://www.accessexcellence.org/RC/AB/BC/

Gregor_Mendel.php5) http://www.mendelmuseum.muni.cz/en/mendel-s-

experiment/6) http://en.wikipedia.org/wiki/Sweet_pea7) http://www.arabidopsis.org/portals/education/

aboutarabidopsis.jsp#top8) http://en.wikipedia.org/wiki/Arabidopsis_thaliana9) http://www.nature.com/nature/journal/v436/n7054/full/

nature03892.html10) http://www.plantcell.org/content/18/3/518.full11) http://epmb.berkeley.edu/vfs/PIs/Hake-SC/web/Bortiri-

et-al.pdf12) http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/2014703313) Vytautas Rančelis ,,Augalų genetika” 2008

Dėkojame už jūsų dėmesį!!!

Gal turite mums klausimų?