Augalų biotechnologija

Dalyko anotacija lietuvių kalba

Kurso metu nagrinėjama augalų biotechnologijos svarba žmogui ir gamtos išsaugojimui, jos ryšys su genetika, genomika, proteomika ir sistemų biologija. Aiškinami morfogenezės in vitro keliai, sėkmingo mikrodauginimo sąlygos, augalų genų inžinerijos metodai, galimos GMA rizikos, augalų antrinių metabolitų gavimo bioreaktoriuose pasiekimai ir problemos, galimybės ir būdai keisti metabolizmo kelius, reakcijos į stresą genų raišką. Nagrinėjami naujausi pasiekimai naudojant molekulinius žymenis, jų reikšmė identifikuojant genus ir kartografuojant ūkiškai svarbių augalų genomus.

Dalyko anotacija užsienio kalba

Importance of plant biotechnology to human health and nature preservation, relation to genetics, genomics, proteomics and system biology analyze during the course. Morphogenesis routes in vitro, conditions of successful micropropagation, methods of genetic engineering, possible risks of GMP, newest achievements and problems of production of secondary metabolites in bioreactors, possibilities to change metabolic ways, expression of genes related to stress are explained. Newest achievements in use of molecular markers, it importance for gene identification and gene mapping of economically important crops are discussed.

Būtinas pasirengimas dalyko studijoms

Studentas turi būti išklausęs biologijos, bendrosios genetikos, biofizikos, augalų ir dumblių sistematikos ir morfologijos kursus

Dalyko studijų rezultatai

Įgis žinių apie augalų biotechnologijos raidą, ryšį su kitais mokslais, jos svarbą, ir taikymą žemės ūkio, maisto kokybės, žmogaus sveikatos, ekologinėms problemoms spręsti, suvoks augalų genomo organizavimo principus.
Išsiaiškins poreikį, galimybes ir būdus reguliuoti pagrindines augalų fiziologinėmis funkcijas biotechnologinėmis priemonėmis. Įsisavins žinias apie ląstelės sandaros augalų dauginimosi ypatumus ir galimybes ir būdus juos pritaikyti biotechnologijai.
Žinos būtinas prielaidas ir optimalias sąlygas izoliuotoms augalų ląstelėms ir audiniams auginti, išsiaiškins protoplastų išskyrimo tikslus, principus ir problemos. Suvoks in vitro sistemos privalumus augalų morfogenezei tirti, išanalizuos augalų morfogenezės priklausomybės nuo genotipo, audinio kitų vidinių ir išorinių veiksnių principus, išsiaiškins ląstelės dalijimosi, augalų regeneravimo sąlygas, būdus reguliuoti morfogenetinius procesus. Gebės paaiškinti atskirų mikrodauginimo etapų reikšmę ir ypatumus, žinos komercinio mikrodauginimo principus ir pasiekimus.
Supras biologinės inžinerijos sąvoką. Žinos antrinių augalų metabolitų sudėtį, jų sintezės kelius ir reguliavimo būdus, pramoninių bioreaktorių sandarą, valdymo princpus, pramoninės vaistinių ir maistinių medžiagų gamybos bioreaktoriuse problemas ir perspektyvas.
Įsisąmonins augalų adaptyvumo įvairioms aplinkos sąlygoms, reakcijos į stresą principus, sugebės išaiškinti signalo perdavimo grandines, atsparumo tipus, galimybes ir būdus valdyti reakciją į patogeną ir jo metabolitus biotechnologinėmis priemonėmis.
Gebės pritaikyti molekulinių žymenų sistemas genotipuojant, identifikuojant genus, kartografuojant juos chromosomose.
Gebės klasifikuoti biotechnologinius tyrimus, paaiškinti pagrindinius metodo pasirinkimo kriterijus ir principus; atlikti biotechnologinių tyrimų įvertinimą, analizę; įgytas žinias panaudoti praktikoje.
Supras geros laboratorinės praktikos principus ir jų taikymą biotechnologiniams tyrimams bei kokybės užtikrinimo būtinumą.
Gebės planuoti ir organizuoti mokslinius eksperimentus ir laboratorinius tyrimus, tinkamai pasirinkti įrangą, registruoti, analizuoti ir apibendrinti gautus duomenis ir juos pristatyti auditorijai.
Įgis rašytinio ir žodinio bendravimo, informacijos paieškos, atrankos, apibendrinimo bei archyvavimo įgūdžių.

Dalyko turinys

• Augalų biotechnologijos raida, svarba žmogui ir gamtos išsaugojimui.
• Genetika, genomika, proteomika ir augalų biotechnologija.
• Augalų augimas, mityba, azotofiksacija, fotosintezė, tropizmai ir biotechnologija.
• Augalų lytinis ir nelytinis dauginimas, žydėjimo fiziologija.
• Augalų ląstelės sienelės ir membranų svarba biotechnologijai.
• Izoliuotų augalų ląstelių ir audinių auginimas. Protoplastai.
• Augalų morfogenezė in vitro.
• Augalų mikrodauginimas.
• Biologinė inžinerija.
• Augalų antriniai metabolitai. Bioreaktoriai.
• Abiotinis stresas ir augalų biotechnologija.
• Augalų atsparumas ir ligoms biotechnologija.
• Molekuliniai žymenys.
• Genų identifikavimas, genotipavimas, kartografafimas.
Laboratoriniai darbai
• Skirtingų augalų grupių (Fragaria, Pyrus, Malus, Miscanthus ir kt) atsparumo šalčiui in vitro įvertinimas.
• Braškių (Fragaria) mikrodauginimas.
• Augalų genotipavimas naudojant SSR molekulinius žymenis.
• Braškių (Fragaria) protoplastų išskyrimas ir jų gyvybingumo įvertinimas.
• Kriaušių (Pyrus) genofondo paruošimas kriosaugojimui.

Dalyko studijos valandomis

45 val. paskaitų, 15 val. laboratoriniai darbai; 3 val. žinių vertinimui; 97 val. savarankiškas darbas

Studijų rezultatų vertinimas

Tarpinis testas (kolokviumas) raštu sudaro 20 % galutinio studentų žinių įvertinimo. Laboratoriniai darbai – 30 %. Egzaminas - 50 % galutinio žinių įvertinimo, vertinamas tik atlikus savarankiškas užduotis, bei laboratorinius darbus ir pilnai už juos atsiskaičius.

Literatūra

1. 2005. Sliesaravičius A. ir Stanys V. Žemės ūkio augalų biotechnologija. Vilnius, Enciklopedija
2. 2004. Christou P., Klee H. Handbook of Plant Biotechnology Wiley and Sons Ltd
3. 2003 Slater J. A., Scott N., Fowler M. Plant Biotechnology: The Genetic Manipulation of Plants. Oxford University Press
4. 2000. Jones R. L., Buchanan B. B., Guissem W. Biochemistry and Molecular Biology of Plants. John Wiley and Sons Ltd
5. 1994. Engress R. Plant Cell Biotechnology. Springer Verlag
6. 2002. Gilmartin P.M., Bowler C. Molecular plant biology Oxford University Press
7. 2004. Nguyen H. T., Blum A. Physiology and biotechnology integration for plant breeding. Marcel Dekker
8. 2002. Oksman-Caldentey K-M., Barz W.H. Plant biotechnology and transgenic plants Marcel Dekker
Papildoma literatūra
1. 1994. Vasil I.K, Thorpe T., A. Plant cell and tissue culture. Kluwer Academic Publishers
2. 2001 Alberts B. Molecular Biology of the Cell [Book and CD-ROM] Garland Science
3. 2005. Broadley M.R., White P.J. Plant nutritional genomics. Blackwell Publishing. CRC Press
4. 2007. Jenks M.A., Hasegawa P.M., Jain S.M. Advances in molecular breeding toward drought and salt tolerant crops. Springer Verlag
5. 2006 Rao K.V.M., Raghavendra A.S., Reddy K.J. Physiology and molecular biology of stress tolerance in plants. Springer Verlag
6. 2002. Seigler D.S. PLant secondary metabolism. Kluwer Academic Publisher
7. 2007. Shetty K., Paliyath G., Pometto A.L., Levin R.E. Functional foods and biotechnology. Taylor and Francis