Jak manipulować czasem generacji u drzew. Dorota Feret, Anna Noatyńska Na podstawie artykułu „Growing up fast: minipulating the generation time of trees” Mar Martin – Trillo and Jose M Martinez - Zapater

Definicje: Czas generacji u roślin - jest to czas od wykiełkowania nasiona do wydania potomstwa; Faza juwenilna – „okres dojrzewania”, roślina rozwija się ale nie jest jeszcze zdolna do rozmnażania; Reproduktywna kompetencja- zdolność rośliny do wytworzenia organów generatywnych (kwitnienia, wytwarzania owoców, nasion).

Etapy rozwoju rośliny roślina dojrzała roślina juwenilna siewka nasienie

Cechy fazy juwenilnej: Drzewa maja długą fazę juwenilną. Krótką fazę juwenilną mają rośliny jednoroczne. W tej fazie rozwoju rośliny mają charakterystyczny : kształt, rozmiar i wygląd liści, zdolność ukorzeniania, obecność kolców na łodydze, wrażliwość na sygnały indukujące kwitnienie.

Eliminacja fazy juwenilnej przyśpieszy kwitnienie i wydanie nasion u rośliny

Po co przyspieszać dojrzewanie drzew? Główne korzyści: Profity ekonomiczne, Drzewa modelowe do badań, Szybkie otrzymywanie transgenicznych drzew o korzystnych cechach.

Czynniki wpływające na długość fazy juwenilnej to: Środowiskowe (światło, stężenie CO2 , temperatura, fotoperiod, dostępność wody, pory roku); Genetyczne.

Czynniki wpływające na długość fazy juwenilnej są specyficzne gatunkowo

Kontrola Fazy juwenilnej brzoza Zmienność genetyczna dotycząca długości fazy juwenilnej pozwoliła wyselekcjonować brzozy, które zaczynają kwitnąć już po pierwszym roku od posadzenia (od sadzonki). Zazwyczaj okres ten trwa od 5-10 lat. Gdy zastosujemy odpowiednie warunki środowiska takie jak: wysokie steżenie CO2 i intensywne oświetlenie brzoza zacznie kwitnąć nawet po 3-5 miesiacach od wykiełkowania.

Oliwka Hodowla w szklarni, Wysoka temperatura, Ciągle oświetlenie, Kwitnie po 2-3 latach zamiast wymaganych w warunkach naturalnych 10-15 lat.

Arabidopsis Długi fotoperiod, Ekspozycja na niskie temperatury (wernalizacja), Przyspieszenie kwitnienia.

Inicjacja kwitnienia w roślinach dorosłych- mechanizm molekularny Warunki zewnętrzne FT białko FT uruchomienie ekspresji geny MADS-box (SOC1) AP1 MADS-box TF CAL FUL LFY Aktywacja merystemu kwiatowego-inicjacja kwitnienia

Manipulacje czasem kwitnienia drzew Podjęto próby stworzenia drzew transgenicznych o skróconej fazie juwenilnej. Metodami inżynierii genetycznej uzyskano drzewa hybrydowe gatunków: Populus tremula x Populus tremuloides (topola osika) Poncirus trifoliata x Citrus sinensis z konstytutywna ekspresja genu LFY pochodzącego z Arabidopsis.

Populus tremula x Populus tremuloides (topola osika) Uzyskano drzewo z konstytutywną ekspresją genu LFY pochodzącego z Arabidopsis, EFEKT: kwitnienie po roku zamiast po 15 latach, DEFEKT: nienormalny rozwój kwiatów, męskie kwiaty nie zrzucały pyłku.

Poncirus trifoliata x Citrus sinensis Uzyskano roślinę z konstytutywną ekspresją genu LFY oraz AP1. Geny te pochodziły z Arapidopsis EFEKT: roślina zakwitła po okresie 12-18 miesięcy podczas gdy w warunkach naturalnych kwitnie po 6-7 latach. DODATKOWY SUKCES: Roślina ma normalne kwiaty, jest zdolna do wytwarzania potomstwa.

Otrzymane transgeniczne drzewa są: płodne, mają krótki czas generacji, zachowały zdolność indukcji kwitnienia przez warunki środowiska, Mogą więc utworzyć szybko rozmnażające się linie roślin transgenicznych wykorzystywane do dalszych badań genetycznych.

Korzyści Drzewa o szybkim cyklu rozwojowym: Przyspiesza hodowle ekonomicznie ważnych gatunków, Stworzą linie użyteczne w badaniach genetycznych, Oprócz zwierząt domowych będziemy mieli domowe drzewa, które będą owocować np: parę razy do roku.

THE END