KLIJANJE SJEMENA sjeme klija kada korijenak probije spoljašnji omotač

Παρουσίαση με θέμα: "KLIJANJE SJEMENA sjeme klija kada korijenak probije spoljašnji omotač"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 KLIJANJE SJEMENA sjeme klija kada korijenak probije spoljašnji omotač (to je prvi uočljivi znak da sjeme klija) - međutim, prije pojave korijenka u sjemenu se događaju mnoge fiziološko -biohemijske i morfološke promjene koje se teže uočavaju u klijanju sjemena mogu se razlikovati 4 faze: I faza – bubrenje ili imbibicija, proces u kome dolazi do usvajanja vode od strane klice i endosperma, ako je prisutan (-usvajanje vode se vrši na račun niskog vodnog potencijala sjemena i predstavlja čist fizilki proces; - hidratacija unutrašnjih tkiva dovodi do njihovog povećanja, i najčešće, do pucanja spoljašnjeg omotača sjemena; -procesi za vrijeme bubrenja su još uvijek reverzibilni, tj ako dođe do sušenja, sjeme će bez većih posljedica moći ponovo da klija) Količina vode koju sjeme mora da upije da bi došlo do klijanja zavisi od biljne vrste (npr sjeme kukuruza, pirinča i šećerne repe u prosjeku treba da usvoji 30% vode u odnosu na vazdušno suvu masu, pšenice 45%, soja 50%, pasulj 100%, grašak 180%)

2 II faza – obrazovanje i aktivacija enzima koji dovode do povećane metaboličke aktivnosti u sjemenu
-pored vode, za ovu fazu je neophodno i prisustvo kiseonika III faza – razviće klice – nastavlja se usvajanje vode i klica počinje da se izdužuje -prvi vidljivi znak je izduživanje korijenka i njegovo probijanje kroz sjemenjaču -ova pojava obično služi za definiciju klijanja i pokazuje da je počelo ireverzibilno razviće klice→klica više ne može biti sušena bez nepovratnih ozljeda, pošto je prešla “granicu bez povratka” u svom postembrionalnom razviću IV faza – dalji porast i razviće klice

3 Mehanizam i kontrola klijanja
- prije nego što dođe do vidljivih simptoma, u početnim fazama klijanja dolazi do aktivacije enzima i sinteze proteina -enzimi počinju sa razlaganjem rezervnih materija u endospermu i kotiledonima i prenošenjem hranljivih materija u zone rastenja klice -nakon usvajanja vode i izazivanja bubrenja aleuronski sloj počinje sa sintezom α-amilaze i drugih enzima za razlaganje rezervnog skroba u endospena to drmu (ako se klica izdvoji iz sjemena pre dodavanja vode, neće doći do produkcije amilaze, što ukazuje na to da klica šalje određeni signal u aleuronski sloj da otpočne sinteza enzima) -ovaj hemijski signal je identifikovan kao grupa hormona koji su nazvani giberelini

4 korjenak (korijen klice) je prvi organ koji se javlja pri klijanju
sledeći je stabaoce sa pupoljčićem, koje mora de probije do površine zemljišta kod pasulja (i mnogih drugih dikotila) hipokotil raste i izbija na površinu zemljišta u obliku kuke – epigeičan tip klijanja; stimulisana svjetlošću, kuka hipokotila se ispravlja podižući kotiledone i epikotil; na ovaj način osjetljivi vrh stabla i masivni kotiledoni su izbačeni na površinu zajedno, što je sigurnije nego da se kroz grube čestice zemljišta probijanje vrši samo vrhom stabla čini se da svjetlost ima presudnu ulogu da “obavijesti” ponik da je razbijena podloga Hipokotil pasulja će nastaviti da se izdužuje sa kukom, sve dok je u mraku; kada ponik osjeti svjetlost, kuka će se ispraviti i epikotil će početi da se izdužuje Ako se ponik ostavi duže u mraku, neće se ispraviti kuka i neće doći do ozelenjavanja listova; kada se potroši rezervna hrana, ponik će prestati da raste i uginut će

5 -monokotiledone biljke (npr kukuruz) koriste poseban način probijanja kroz zemljište pri klijanju
-kroz zemljište se probija i u spoljašnju atmosferu dopire koleoptil tj list koji obavija i štiti pupoljčić -vrh stabla zatim raste pravo na gore kroz tunel, odnosno kroz cijel koju mu obezbjeđuje koleoptil

6 Faktori koji utiču na klijanje
biološki faktori ontogenetsko razviće sjemena period mirovanja porijeklo sjemena veličina sjemena stepen hibridnosti i kategorije sjemena mikroflora fizički faktori temperatura svjetlost pritisak ultrazvuk elektricitet razna zračenja hemijski faktori voda kiseonik brojna neorganska i organska jedinjenja

7 FIZIOLOGIJA VEGETATIVNOG RAZMNOŽAVANJA I BIOTEHNOLOGIJA
Vegetativno razmnožavanje - biljke mogu da se razmnožavaju bespolno (aseklualno) samo iz jednog roditelja, bez genetska rekombinacije→rezultat takvog razvića je KLON, bespolno obrazovana populacija genetski identičnih organizama - razmnožavanje u kome mnoge biljne vrste kloniraju same sebe bespolnim putem naziva se još i vegetativno razmnožavanje vegetativno razmnožavanje je produženi kapacitet biljaka za razvićem koje nije unaprijed determinisano naime, biljke imaju meristemska tkiva u kojima se vrši dioba nediferenciranih ćelija, koje mogu da podrže ili obnove razviće što više, parenhimske ćelije u bilo kom dijelu biljke mogu da se dijele i diferenciraju u različite tipove specijalizovanih ćelija i da na taj način omoguće biljkama regeneraciju izgubljenih i oštećenih djelova takođe, odvojeni djelovi nekih biljaka mogu se razviti u izdanke, tako što će se na njima prvo razviti adventivni korjenovi, a zati i ostali djelovi biljke Razdvajanje pojedinih djelova od roditeljske biljke i njihovim razvićem u cijele biljke je jedan od najčešćih načina vegetativnog razmnožavanja

8 Klonovi iz reznica u cilju poboljšanja biljne proizvodnje čovijek je razvio različite metode vegetativnog razmnožavanja biljaka; mnoge su zasnovane na osobini biljaka da mogu da obrazuju adventivne korjenove i vegetativne izdanke veliki broj vrsta sobnog cvijeća, ukrasnog šiblja i drvenastih voćaka proizvode se iz biljnih djelova - reznica za reznice se najčešće koriste izdanci ili stabla, koji se drže u vlažnom pijesku ili zemljištu; na presječenom kraju izdanka, brojnim diobama, obrazuje se mase nediferenciranih ćelija nazvana KALUS, iz koga se zatim razvijaju adventivni korjenovi Kod nekih biljaka, uključujući afričku ljubičicu, za razmnožavanje se češće koriste pojedinačni listovi nego stabla Kod drugih biljka reznice se mogu uzimati iz specijalizovanih tkiva za smještaj rezervne hrane (npr jedna krtola krompira se može isjeći na nekoliko komada, od kojih svaki ima po jedan vegetativni pupoljak “okce” koji će regenerisati cijelu biljku )

9 Kalemljenje poseban vid vegetativnog razmnožavanja, kada se grančica ili pupoljak jedne biljke transplatira na drugu, blisko srodnu ili različitu sortu iste vrste kalamljenje omogućava da se kombinuju najbolje osobine različitih vrsta ili sorti u jednu biljku -biljka koja obezbjeđuje korjenov sistem naziva se podloga, a grančica koja se kalemi na podlogu označava se kao plemka, vioka ili kalem npr - u vinogradarstvu se kao podloge koriste američke sorte, koje su otpornije na mnoge bolesti i štetočine, a kao plemke evropske sorte koje se odlikuju visokim kvalitetom, kako za proizvodnju vina tako i za proizvodnju sokova, suvog grožđa ili svježeg konzumnog grožđa (-u voćarstvu kvalitet plodova je određen genetskim potencijalom plemke, a ne podloge -međutim, u određenim slučajevima podloga može da mijenja osobine stabla koje se razvija iz plemke)

10 Kultura tkiva pri polnom razmnožavanju viših organizama od jednoćelijskog zigota diferencira se višećelijsko tijelo sa više različitih organa tako na primjer, različite morfološke strukture kod cvjetnica, kao što su korijen, stablo, listovi i cvjetovi razvili su se samo iz jedne ćelije – zigota preko milion mitotičkih dioba ---zato se za zigot kaže da je TOTIPOTENTAN -kako je svaka ćelija, bez obzira u kom se organu nalazi, primila isti genetički materijal koji je bio prisutan u zigotu, postavlja se pitanje da li su i ove ćelije totipotentne -eksperiment sa polarnošću na reznicama vrbe (Vochting, 1878) – reznice vrbe su stavljanje u vlažan pijesak i praćene su promjene na njima; sve ćelije, prethodno diferencirane, duže reznice stabla su u mogućnosti da obrazuju i korijenove i izdanke, ali njihov broj i položaj zavisi od mjesta na reznici

11 da bi se bolje razumio odnos između različitih ćelija i organa u organizmu istraživači su pristupili izolovanju ćelija i tkiva i njihovom gajenju na hranljivim podlogama in vitro -metode ovakvog načina gajenja ćelija, tkiva i organa dobile su opšti naziv KULTURA TKIVA (primjenom ovakvih postupaka gajenja, u kojima je odstranjen uticaj susjednih ćelija i tkiva, otkriven je jedinstven kapacitet biljnih ćelija da se, bez obzira na stepen i način specijalizacije, iz njih potencijalno može regenerisati i razviti cijela biljka, odnosno da sve žive ćelije pokazuju totipotentnost ) 1898. njemački botaničar Haberlandt, je izveo prve eksperimente sa izolovanom kulturom potpuno diferenciranih ćelija, a rezultati su obajljeni 1902. koristio je izolovane ćelije iz listova (Lamium purpureum, Eichornia crascipes i dr), nije uspio da regeneriše biljke, ali zakljičci do kojih je došao su trasirali put drugim istraživačima za razvoj istraživanja u oblasti kulture tkiva i njene primjene kasnija istraživanja su pokazala da na regeneraciju i razviće biljaka metodom kulture tkiva utiče veliki broj faktora, počev od izbora biljne vrste, izbora tkiva ili biljnog organa, do izbora odgovarajućih podliga za gajenje Skoog i sar, pedesetih godina proslog vijeka su potvrdili koncept o hormonalnoj regulaciji obrazovanja organa, koji je i danas primjenljiv kod najvećeg broja biljnih vrsta

12 uopšte, regeneracija biljaka u kulturi može da se odvija na 3 načina:
mikropropagacijom organogenezom i somatskom embriogenezom mikropropagacija – je vegetativno razmnožavanjepreko aksilarnih ili adventivnih pupoljaka i vrši se tako što se uzimaju vršni meristemi biljaka i prenose na odgovarajuću hranljivu podlogu podloga obično sadrži mineralni rastvor, saharozu (izvor C), vitamine i supstance rastenja u prvoj fazi dolazi do organizacije meristema, odnosno njihove diferencijacije u lisnu rozetu u drugoj fazi se vrši umnožavanje izdanaka tako što se lisna rozeta (izdanak) prenosi na hranljivu podlogu koja će indukovati diferencijaciju novih izdanaka iz bočnih i adventivnih pupoljaka (potreban izbalansiran odnos auksina i citokinina) treća faza nastupa kada se obrazuje dovoljan broj pupoljaka; vrši se njihovo razdvajanje i prenošenje na novu hranljivu podlogu bez auksina i citokinina, da bi došlo do izduživanja izdanka četvrta faza obuhvata prenošenje izdanaka na novu podlogu koja od hormona najčešće sadrži samo auksine da bi se indukovalo ožiljavanje-rizogeneza ožiljeni izdanci se prenose na supstrat (treset, mješavina zemljišta i komposta) i gajenje biljaka se nastavlja u uslovima staklare ili rasadnika

13 organogeneza – regeneracija biljaka može da se odvija tako što se kulturom tkiva prvo dobije kalus, a zatim, odgovarajućim hormonima rastenja, vrši indukcija razvića organa, izdanka ili korijena znači da se u ovom procesu javljaju unipolarni regenerati pupoljci koji nastaju organogenezom obrazuju provodne elemente, koji im omogućavaju vaskularnu vezu sa tkivom na kome su nastali, ali nemaju korijen prenošenjem na novu hranljivu podlogu, kojoj je dodadt auksin, indukuje se razviće korijena, čime se kompletira razviće (regeneracija) cijele biljke somatska embriogeneza – je čest oblik regeneracije u kulturi tkiva, a odvija se na taj način što se iz kalusa (indukcijom) razvijaju bipolarni somatski embrioni (termin “somatski” se koristi da bi se izbjeglo poistovjećivanje sa embrionom obrazovanim iz oplođene jajne ćelije) Somatske embrioni nemaju vaskularnu vezu sa tkivom na kome su nastali, već se od samog začetka na njima obrazuju meristemi korijena i stabla Razdvajanjem i prenošenjem somatskih embriona na odgovarajuće hranljive podloge dobijaju se regenerisane biljke, čije se razviće dalje nastavlja u proizvodnim uslovima gajenja biljaka

14 - dosadašnja istraživanja i iskustva su pokazala da je regeneracija biljaka u kulturi tkiva moguća kod velikog broja biljaka iz različitih organa, tkiva i ćelija, prema kojima su izvršene i podjele, na primjer, na kulturu meristema, parenhima, embriona, endosperma, antera, polena itd - posebnu pažnju privlači kultura protoplasta - to su ćelije bez ćelijskog zida, izolovane iz kalusa ili drugih organa, najčešće listova -prvo se enzimatskim razlaganjem ćelijskih zidova izdvoje protoplasti, a zatim se oni prenose na podloge (najčešće tečne) - zapaženo je da protoplasti veoma brzo obrazuju ćelijske zidove, za 3 do 4 dana, a zatim počinje njihova dioba i obrazovanje kalusa -sukcesivnim amnipulacijama, koje se satoje u izmjeni hranljive podloge i njenog sastava, indukuje se diferencijacija i razviće biljaka (najčešće somatskom embriogenezom) - izolovani protoplasti omogućavaju ne samo efikasno dobijanje velikog broja biljaka, već da se posebnim postupcima može izvršiti spajane – fuzija protoplasta, iste ili različitih vrsta i isvršiti tzv somatska hibridizacija

15 Primjena kulture tkiva
široka primjena u poljoprivredi, posebno u voćarstvu, hortikulturi, biotehnologiji zbog niza prednosti: brzo dobijanje sadnog materijala – kao što je već navedeno, postupkom mikropropagacije ili somatske embriogeneze, indukcijom kalusa moguće je dobiti biljne vrste, kao što su na primjer u cvjećarskoj proizvodnji karanfil, gerber, i orhideja, u povrtarstvu krompir i luk, a u voćarstvu borovnica, malina, kupina, jagoda i dr dobijanje bezvirusnog sadnog materijala - mnoge gajenje vrste su osjetljive na određene viruse, koji mogu da desetkuju njihov prinos ili da dovedu do potpunog propadanja čitavih zasada ili useva selekcija i oplemenjivanje biljaka – primjenom kulture tkiva moguće je da se iz heterozigotnog materijala izdvoje homozigotne linije, a iz ovih proizvedu hibridi sa određenim svojstvima roditeljskih parova Određeni rezultati su postignuti somatskom hibridizacijom, a posebno sa unošenjem strane DNA u biljne ćelije gajene u kulturi tkiva ↓ Na ovaj način je moguće proizvesti biljku, a zatim iz nje klonirati transgenu biljku tzv genetski modifikovanu biljku ili genetski modifikovani organizmi (GMO ) DILEMA GMO DA ILI NE !!!!

16 BIOTEHNOLOGIJA grupa korisnih tehnologija sa širokim i različitom primjenom u industriji, trgovini i zaštiti životne sredine istorijski gledano, može se reći da se biotehnologija razvila prije kao jedan zanat nego kao nauka (primjeri, proizvodnja piva, vina, sirevi, i dr proizvodi gdje su tehnike proizvodnje bile poznate ali ne i molekularni mehanizmi) u najnovije vrijeme, sa napretkom i poznavanjem mikrobiologije i biohemije, ovi procesi su postali razumljivi tradicionalna biotehnologija ovih proizvoda je obogaćena antibioticima, vakcinama, antitijelima, a procesi proizvodnje poboljšanji i unaprijeđeni - Biotehnologija danas (u industriji hrane, biofarmaciji i fermentaciji) predstavlja visoko profitabilnu i modernu industrijsku proizvodnju -napredak molekularne biologije (posebno tehnologija rekombinacije DNK), omogućava omogućava kontrolu bioloških procesa→moguća je direktna manipulacija nasljednim materijalom ćelija između različitih tipova organizama i stvaranje novih organizama sa ciljanim osobinama (GMO) - kod biljaka to su na primjer, povećana otpornost na nepovoljne uslove sredine (suša, mraz, herbicidi, bolesti ili štetočine), biljke sa povećanom efikasnošću fotosinteze, povećanom sintezom odgovarajućih produkata...