PředmětyPředměty(verze: 867)
Předmět, akademický rok 2019/2020
  
Biotechnologie a genové inženýrství rostlin - MB130P19I
Anglický název: Plant biotechnology and gene engineering
Český název: Biotechnologie a genové inženýrství rostlin
Zajišťuje: Katedra experimentální biologie rostlin (31-130)
Fakulta: Přírodovědecká fakulta
Platnost: od 2018
Semestr: zimní
E-Kredity: 3
Způsob provedení zkoušky: zimní s.:
Rozsah, examinace: zimní s.:2/0 Zk [hodiny/týden]
Počet míst: neomezen
Minimální obsazenost: 5
Stav předmětu: vyučován
Jazyk výuky: čeština
Vysvětlení: středa 14:00, první přednáška 10.10.
Další informace: http://kfrserver.natur.cuni.cz/lide/opat/biotech/index.html
Garant: Mgr. Tomáš Moravec, Ph.D.
Vyučující: doc. RNDr. Jindřich Bříza, CSc.
RNDr. Lukáš Fischer, Ph.D.
doc. RNDr. David Honys, Ph.D.
Ing. Marie Křístková
Miluše Kusendová
prof. doc. Ing. Tomáš Macek, CSc.
Mgr. Tomáš Moravec, Ph.D.
prof. RNDr. Zdeněk Opatrný, CSc.
doc. Ing. Petr Smýkal, Ph.D.
Anotace -
Poslední úprava: Mgr. Tomáš Moravec, Ph.D. (09.10.2018)
V roce 2018 začínáme 10. října, ve 14:00 na KEBR ve Viničné ulici.
Kurs je určen pro studenty se širokým zájmem o biologii rostlin a rostlinných ekosystémů ať přírodních či civilizačních. U posluchačů předpokládá vstupní znalost základních poznatků fyziologie a genetiky rostlin či molekulárních technik, ale dílčí přednášky jsou stavěny tak, aby byly zajímavé a užitečné nejen pro budoucí vědce, ale také učitele a manažery. Má široký odborný rámec a byl připraven jako tématicky propojená mozaika přednášek špičkových odborníků z řady institucí: vysokých škol, výzkumných ústavů AV, soukromých firem i státní správy. Přednášející vesměs aktivně pracují v oné vědní oblasti,o níž přednášejí a dokáží tedy o ní také interaktivně diskutovat.
¨¨Kurs probíhá úspěšně již několik let, jeho posluchači přicházejí i z jiných VŠ (VŠCHT,ČZU), jak magisterští studenti tak doktorandi vesměs oceňují vysokou odbornost a autenticitu jednotlivých přednášek i fakt jejich průběžné inovace.
Literatura -
Poslední úprava: RNDr. Hana Konrádová, Ph.D. (15.03.2019)

Základní studijní literatura:

Ondřej M. (1992) Genové inženýrství kulturních rostlin. Praha: Academia. ISBN 80-200-0310-X.

Pavlová L. (2005) Fyziologie rostlin. Skriptum PřF UK v Praze.

Vondrejs V. (2010) Otazníky kolem genového inženýrství. Praha: Academia. ISBN 978-80-200-1892-2.

Doporučená literatura:

Drobník J. (2008) Biotechnologie a společnost. Skriptum PřF UK v Praze. ISBN 978-80-246-1484-7.

Drobník J., Sehnal F. (2009) White Book genetically modified crops. Biology Centre of the Academy of Science of the Czech Republic. ISBN 978-80-86668-05-3.

Halford N. G. (2006) Plant Biotechnology - Current and Future Applications of Genetically Modified Crops. Chichester: John Willey & Sons Ltd. ISBN 10-0-470-02181-0

Požadavky ke zkoušce
Poslední úprava: RNDr. Hana Konrádová, Ph.D. (15.03.2019)

ústní zkouška

Sylabus -
Poslední úprava: RNDr. Hana Konrádová, Ph.D. (15.03.2019)

.Stručný sylabus předmětu

1. Historie a metodologie rostlinných biotechnologií prvé generace : od buněčné teorie po přímý genový přenos.
Zdeněk Opatrný Přírodovědecká fakulta UK Praha

Biotechnologie prvé generace ? explantátové ozdravování, množení a šlechtění rostlin.
Hormonální a non- hormonální regulace organogeneze a embryogeneze, mechanizmy a limity růstové, regenerační a produkční kompetence.
Buněčné linie jako experimentální modely v biomedicíně. Velkokapacitní kultivace v tekutých mediích.
Principy a postupy ozdravování in vitro. Aseptické x axenické kultivace, směsné kultury.

Základní množitelské technologie. Mikrotuberizace. Umělá semena.

Principy explantátového šlechtění , mutageneze a selekce in vitro, somaklonální variabilita.
Vzdálená hybridizace oplození in vitro.
Somatická hybridizace, cybridizace, přenosy organel.



2. Základy šlechtění rostlin předgenomické a postgenomické éry

Petr Smýkal Agritec Šumperk s.r.o.

Historie šlechtění rostlin. Genetická diverzita ? metody studia, význam diversity a genofondové sbírky.
Domestifikace kulturních rostlin v kontextu molekulární biologie, bottleneck, genetický drift. Základy
klasické šlechtitelské práce ? výběr, křížení, mutageneze, samosprašnost, cizosprašnost,
inkompatibilita.
Polyploidie u kulturních rostlin. Rostlinný genom ? C-value paradox, velikost versus počet genů.
Somatická variabilita-testování genetické stability in vitro kultur (repetetivní sequence,
retrotransposony a metylace DNA), příklady využití ve šlechtění.
Genomika ? znalost genetické informace v kontextu syntenie a kolinearity ? přenos poznatků
z modelových na pěstované plodiny.
Indukce dihaploidů in vitro ? získání a testování homozygotního materiálu.
Cytoplasmatická samčí sterilita, využití, molekulární detekce.
Heterózní efekt (F1 hybridi), kombinační schopnost.
DNA markery ? marker assisted breeding (MAS), principy, příklady. Pyramidovaní genů
Breeding by
Design. Rezistence k chorobám a škůdcům.
Mutagenese- molekulární identifikace mutantů ? TILLING.
Transgenose, cisgenose rostlin ? současnost a budoucnost.


3. Metodologie přípravy transgenních rostlinných buněk a organizmů: genový přenos, selekce, analytika stability inserce a exprese. Inserční mutageneze. Silencing.

Lukáš Fischer Přírodovědecká fakulta UK Praha

Definice geneticky modifikovaných organismů, stabilní x transientní transformace.
Omezení přenosu genů mezi různými organismy, genetický kód, regulační sekvence.
Metody vnášení DNA do rostlinných buněk ? transformace pomocí agrobaktéria a balistické metody;
principy metod, použití, výhody a limitace.
Principy přípravy geneticky modifikovaných rostlin ? transformace somatických buněk, indukce tvorby
kalusu, získání transformovaných rostlin organogenezí či somatickou embryogenezí; transformace
generativních buněk A. thaliana. Selekční a reportérové geny.
Analýzy transgenních rostlin ? určení místa inzerce, počtu kopií transgenu, hladiny transkriptu a
proteinu. Stabilita exprese transgenů ? silencing, mechanismy umlčování exprese na posttranskripční
a transkripční úrovni.
Využití geneticky modifikovaných rostlin pro výzkum ? identifikace genů na základě fenotypového
projevu (inzerční mutageneze, aktivační mutageneze, promotor-trap konstrukty), zvyšování a
snižování exprese studovaných genů, fúze reportérových genů s promotorem či kódující sekvencí
studovaného genu, databáze mutantů
A. thaliana s inzerčně inaktivovanými geny.


4. Transgenoze mimojaderná (plastidy, mitochondrie) : metodologie, aplikace

Jindřich Bříza Ústav molekulární biologie rostlin AV
Jihočeská univerzita České Budějovice

Principy a historie ?mimojaderné? transgenóze.
Transgenóze plastidová (pt DNA přenos), její výhody proti transgenózi jaderné.
Používané selekční systémy, regulační sekvence plastidových transformačních vektorů.
Transaktivace plastidových transgenů, eliminace selekčních transgenů z ptDNA.
Příklady využití rostlin s transgenní ptDNA ? zemědělská produkce, biofarmaceutika.
Transgenóze mitochondriální DNA ? metody, limity.



5. Aplikace transgenních technik v přípravě rostlin tolerantních/resistentních vůči biotickým stresorům
Zdeněk Opatrný Přírodovědecká fakulta UK Praha


Herbicid ? tolerantní (HT) plodiny. Historie, příklady, příprava, přínosy, potenciální
rizika ? zdravotní, ekologická, ekonomická
Mezidruhová konkurence v přirozených ekosystémech ? alelopatie, parazitismus. Invazní rostliny.
Člověk jako iniciátor vzniku ?plevelů?. Strategie herbicidní aplikace, herbicidy selektivní a totální.
Spontánní selekce herbicid ?rezistentních plevelů.
Historie přípravy transgenních HT plodin ? principy, strategie využití
Mýtus vzniku/rizik superplevelů.
Virus ? resistentní GM plodiny. GM strategie v přípravě rostlin resistentních
k bakteriálním či houbovým patogenům.

Insekt ? resistentní (IR) plodiny. Historie, příklady, příprava, přínosy, potenciální rizika ?
zdravotní, ekologická, ekonomická
Přirozené mechanizmy obrany/ochrany rostlin vůči hmyzím škůdcům.
Přímé a nepřímé důsledky poškození rostlin ? problematika mykotoxinů.
Strategie využití klasických insekticidů a bioinsekticidů (včetně bakteriálních toxinů, zejm. Bacillus
thuringiensis ), alternativní způsoby a účinnost biologické ochrany (bakterie, roztoči, vosičky ..)
Transgenní Bt plodiny ? historie, typy, aplikační rozšíření. Specifita účinku, cílové organizmy.
Alternativní IR strategie ? transgenní rostliny s cizorodými geny proteázových inhibitorů, transgenní
rostliny exprimující cizorodé lektiny. Použití, limity, rizika.


6. GM plodiny odolné vůči abiotickým stresorům. GM plodiny v ozdravování životního prostředí. Fyto- a rhizoremediace.

Tomáš Macek Ústav organické chemie a biochemie AV
Vysoká škola chemicko-technologická Praha

Civilizační znečištění půdy a vod ? možnosti a limity konvenční ?remediace?.
Bioalternativy : mikrobiální remediační systémy. GM mikroorganizmy.
GM plodiny a strategie fyto-či rhizoremediace.
-Těžké kovy. Radionuklidy
-Organické polutanty.
GM rostliny v nápravě kontaminace.
GM rostliny v prevenci kontaminace.



7. Biopotraviny a biofortifikované potraviny: teorie a limity ekologického zemědělství, principy udržitelného zemědělství

ekozemědělec/specialista

Principy strategie ?organického/ekologického? zemědělství ? aspekty sociologické, psychologické,
ekonomické a biologické.

Zdeněk Opatrný Přírodovědecká fakulta UK Praha


Biofortifikované potraviny: principy, příklady (proteiny, AK, tuky, vitaminy,bioaktivní látky, stopové
prvky)

.
8. Molekulární farmářství
David Honys Ústav experimentální botaniky AV Praha

High-throughput? technologie, ?omiky; definice, klasifikace, využití
Molekulární farmaření; výklad pojmu, potřebná metodologie, rozdělení podle použití produktů
Syntéza produktů rostlinám vlastních; modifikované lipidy a sacharidy, produkty sekundárního
metabolismu
Syntéza cizorodých produktů; bioplasty, bílkoviny ? protilátky
Produkce farmaceutik; syntéza vakcín proti spalničkám, dětské cukrovce, chorobám srdce a cév,
některým nádorovým onemocněním, Crohnově chorobě a dalším
Rostliny ? bioreaktory; tabák, brambor, rajče, vojtěška, hrách, sója, salát, len, mrkev, okřehek,
světlice, pšenice, ječmen, kukuřice, banánovník, rýže, mech Physcomitrella patens



9. GM živočichové a GM plodiny jako krmiva, potraviny, léčiva: přínosy a rizika.

Jaroslav Petr Výzkumný ústav živočišné výroby/ Česká zemědělská univerzita Praha

a hoc novelizace přednášky


11. Legislativa GMO v ČR ve vztahu k EU ? historie, současný stav a perspektivy.

Marie Křístková Ministerstvo zemědělství ČR

Různé typy nakládání s GMO vyplývající z legislativní terminologie.
Princip předběžné opatrnosti ve vztahu k nakládání s GMO.
Právní předpisy v oblasti GMO na úrovni EU.
Národní právní předpisy v oblasti GMO.
Problematika označování a sledovatelnosti, příp. zpětné dohledatelnosti GMO ve výrobním řetězci.
Problematika koexistence různých typů zemědělské produkce (konvenční, ekologické a
biotechnologické zemědělství).




12. Diskuse u kulatého stolu
s bezprostřední návazností na výše uvedená témata i s dalšími vstupy posluchačů


Zdeněk Opatrný a kolektiv

květen 2012 Opatrný Zdeněk


 
Univerzita Karlova | Informační systém UK