Moja lekcja

Do czego wykorzystuje się markery molekularne w hodowli roślin?

Identyfikacja roślin z pożądanymi cechami już u siewek; MAS; mapowanie QTL; identyfikacja odporności; monitorowanie czystości linii; szybkie mapy genetyczne – przyspieszają i zwiększają precyzję hodowli.

Wymień kluczowe metody biotechnologiczne stosowane w rolnictwie.

Kultury in vitro; podwojone haploidy (androgeneza/gynogeneza/krzyżowanie oddalone); inżynieria genetyczna; hodowla z markerami molekularnymi; klasyczne: mutageneza, hodowla heterozyjna, indukcja poliploidów.

Czym są kultury kalusa i do czego służą?

Niezróżnicowana tkanka przyranna uzyskiwana z wielu eksplantatów; niestabilna genetycznie; materiał do protoplastów/zawiesin, produkcji metabolitów wtórnych, mikrorozmnażania i regeneracji roślin.

Na czym polega kultura zawiesin komórkowych i do czego się ją wykorzystuje?

Pojedyncze komórki/małe agregaty w podłożu płynnym; produkcja metabolitów wtórnych, mikrorozmnażanie (zarodki somatyczne), badania wzrostu i biotransformacje.

Co bada się w kulturach protoplastów i jak się je otrzymuje?

Protoplasty (komórki bez ściany) uzyskiwane enzymatycznie w medium osmotycznym; badania ściany komórkowej, plazmolemy, organelli, wpływu czynników; źródło do biotransformacji i mieszańców somatycznych.

Jakie są przykłady kultur organów roślinnych i ich zastosowania?

Pąki wierzchołkowe/boczne, fragmenty liści, kwiatostany, cebule/bulwy/kłącza – regeneracja organów/przybyszowych i całych roślin.

Po co zakłada się kultury pylników/mikrospor?

Indukcja androgenezy → haploidy, a po podwojeniu chromosomów (np. kolchicyną) – linie DH, w pełni homozygotyczne i stabilne.

Do czego służą kultury zarodków i merystemów?

Zarodków: przerywanie spoczynku, kiełkowanie trudnych nasion, test żywotności, badania rozwoju; Merystemów: uwalnianie roślin od patogenów.

Co to jest agroinfekcja i jakie plazmidy wykorzystuje?

Transfer T-DNA z Agrobacterium do komórek roślinnych; plazmidy: Ti (tumor inducing – guzowatość) i Ri (root inducing – liczne korzenie włośnikowe).

Jak modyfikuje się plazmid Agrobacterium, aby uzyskać roślinę transgeniczną?

Do T-DNA wprowadza się gen obcy (np. odporności), odpowiedni promotor i marker selekcyjny; następnie T-DNA integruje się z genomem rośliny.

Na czym polega metoda biobalistyczna i kiedy się ją stosuje?

Mikrowstrzeliwanie: drobinki wolframu/złota z opłaszczonym DNA są wstrzeliwane do komórek (często jednoliścienne: zarodki, nasiona, kalus, merystemy).

Jaka jest główna wada biobalistyki?

Ryzyko chimer (mieszanie komórek transformowanych i nietransformowanych) oraz kosztowny sprzęt.

Czym są linie DH i dlaczego są ważne?

Podwojone haploidy – rośliny haploidalne po podwojeniu chromosomów; są całkowicie homozygotyczne, stabilne i skracają hodowlę o lata.

Jakie metody służą do otrzymywania haploidów/DH?

Androgeneza (pylniki/izolowane mikrospory), gynogeneza (niezapłodnione zalążnie/zalążki) – in vitro; oraz krzyżowanie oddalone z eliminacją chromosomów ojcowskich (in vivo).

Na czym polega TILLING i jakie są główne etapy?

Mutageneza (np. EMS) linii homozygotycznej → M2 → izolacja DNA → PCR genu → hybrydyzacja i trawienie endonukleazą (CEL I) → elektroforeza i identyfikacja SNP.

Czym jest EcoTILLING?

Wersja TILLING wykorzystująca naturalną zmienność – analizuje się kolekcję linii bez indukowania mutacji.

Zdefiniuj poliploidy i podaj przykłady auto- i allopoliploidów.

Organizmy z wielokrotnością genomu podstawowego; autopoliploidy – np. triploidalne banany; allopoliploidy – rzepak, pszenica zwyczajna, pszenżyto, truskawka, bawełna.

Jak powstają poliploidy naturalnie i sztucznie?

Naturalnie: niezredukowane gamety, krzyżowanie międzygatunkowe, podwajanie genomów; sztucznie: hamowanie podziałów (kolchicyna) → brak cytokinezy i wzrost liczby chromosomów.

Schrakteryzuj markery SSR i ich zastosowania.

Mikrosatelity (1–5 nt, powtórzenia tandemowe) flankowane sekwencjami unikatowymi; służą do map genetycznych, identyfikacji, różnorodności populacyjnej.

Na czym polega RAPD?

PCR z pojedynczym losowym starterem (10 nt) → wielomiejscowa amplifikacja; użyteczne do oceny podobieństwa, poszukiwania markerów cech.

Czym jest RFLP i do czego się go używa?

Polimorfizm długości fragmentów restrykcyjnych po trawieniu DNA; zastosowania: mapy genetyczne, identyfikacja genotypów, filogeneza.

Co wyróżnia AFLP?

Połączenie trawienia restrykcyjnego i selektywnego PCR (dwie amplifikacje) → gęste profile polimorfizmów; używane m.in. do wykrywania zmienności sekwencyjnej/metylacyjnej.

Jakie są przykłady markerów białkowych i do czego służą?

Białka zapasowe (albuminy, globuliny) i izoenzymy; analiza struktury genetycznej populacji, czystość genetyczna, cechy ilościowe, identyfikacja materiału.

Porównaj metody sekwencjonowania Maxama–Gilberta i Sangera.

Maxam–Gilbert: chemiczna degradacja oznakowanego DNA (reakcje specyficzne dla zasad). Sanger: terminacja łańcucha ddNTP; rozdział na żelu i odczyt sekwencji.

Na czym polega pirosekwencjonowanie i do czego się je stosuje?

Synteza nici; włączenie nukleotydu → emisja światła (lucyferaza) rejestrowana kamerą; wykrywanie mutacji/SNP, genotypowanie wirusów/bakterii, mtDNA.

Jakie są cele klonowania organizmów/genów?

Klonowanie zwierząt/roślin transgenicznych, modeli badawczych, zagrożonych gatunków; źródło narządów w badaniach; klonowanie genów – izolacja/namnażanie do analiz i inżynierii genetycznej; klonowanie roślin in vitro – masowe rozmnażanie elitarnych odmian.

Wymień główne elementy kształtowania środowiska.

Gleby, wody, roślinność, układy przestrzenne; wymagają zintegrowanego, zrównoważonego podejścia.

Zdefiniuj ekosystem oraz pojęcia biocenoza i biotop.

Ekosystem = biocenoza (organizmy) + biotop (nieożywione środowisko); analiza relacji jest kluczowa dla ochrony i zarządzania zasobami.

Na czym polega kształtowanie środowiska rolniczego?

Planowanie/projektowanie terenów wiejskich, modelowanie scenariuszy, melioracje, zadrzewienia; cel: zrównoważone zarządzanie i opłacalność (np. systemy agroleśnictwa).

Co to jest renaturyzacja i podaj przykład działania.

Przywracanie obszarów do stanu zbliżonego do naturalnego: usuwanie gatunków obcych, odtwarzanie mokradeł/koryt rzek; np. renaturyzacja doliny rzeki – odbudowa tarlisk, siedlisk ptaków, wzrost retencji.

Czym różnią się introdukcja i reintrodukcja?

Introdukcja – wprowadzenie gatunku poza naturalny zasięg (np. biedronka azjatycka do zwalczania mszyc); reintrodukcja – ponowne wprowadzenie gatunku, który lokalnie wyginął (np. wilk w części Europy).

Zdefiniuj: edafon i ekoton.

Edafon – organizmy glebowe (bakterie, grzyby, glony, pierwotniaki, nicienie, bezkręgowce) kluczowe w obiegu pierwiastków i strukturze gleby; Ekoton – strefa przejściowa między ekosystemami o wysokiej bioróżnorodności (np. skraj lasu–łąka).

Jakie funkcje pełni las i jak się go odnawia?

Produkcja O₂, magazynowanie CO₂, filtracja powietrza/wody, ochrona przed erozją, siedliska; odnowienie: sukcesja naturalna, zalesianie/dosadzenia rodzimych gatunków.

Wymień główne źródła zanieczyszczeń wód naturalnych.

Rolnictwo: nawozy, pestycydy, gnojowica; przemysł: metale ciężkie, ropopochodne, związki organiczne; komunalne: ścieki, odpady, depozycja z powietrza.

Na czym polega rekultywacja gleb i podaj metody.

Przywracanie wartości użytkowej i ekologicznej: nawożenie organiczne/mineralne, rośliny fitoremediacyjne, zabiegi mechaniczne (np. na terenach pogórniczych).

Podaj przyczyny degradacji gleb i sposoby przeciwdziałania.

Erozja, zasolenie, zanieczyszczenia chemiczne, nadmierne użytkowanie; przeciwdziałanie: zmianowanie, nawozy organiczne, zalesianie, tarasy/rowy, monitoring jakości.

Jak przemysł wpływa na środowisko (3 zjawiska)?

Efekt cieplarniany (GHG), kwaśne deszcze (SO₂/NOx → kwasy), dziura ozonowa (freony/halony).

Jakie są ograniczenia i ryzyka przy stosowaniu nawozów?

Ryzyko eutrofizacji, zasolenia i degradacji struktury; ograniczenia: zakazy w wysokiej wilgotności, blisko wód, na stromych stokach; promowane praktyki zrównoważone.

Jaką rolę pełnią pestycydy i jakie niosą zagrożenia?

Chronią przed szkodnikami/chorobami/chwastami → wyższe plony; zagrożenia: toksyczność w ekosystemach, odporność szkodników, ryzyko zdrowotne u ludzi; konieczna integrowana ochrona.

Jakie są zagrożenia wielkostadnej produkcji zwierzęcej?

Eutrofizacja i zanieczyszczenie chemiczne z odchodów, emisje metanu, antybiotykooporność; konieczne dobre zarządzanie odpadami i emisjami.

Zdefiniuj postęp biologiczny i postęp hodowlany.

Postęp biologiczny – doskonalenie cech organizmów (selekcja, krzyżowanie, modyfikacje); postęp hodowlany – dotyczy hodowli roślin/zwierząt i uzyskania pożądanych odmian/ras.

Na czym polega i po co jest system PDOiR?

Sieć doświadczeń porejestrowych oceniająca nowe odmiany w kraju; umożliwia wprowadzanie odmian o wyższej wydajności i odporności.

Jakie cechy zmieniono w procesie udomowienia roślin?

Większy plon/jakość, odporność na choroby/stres, mniejsza toksyczność, zmiany morfologii (większe owoce, mniej cierni).

Czym jest heterozja i w jakich gatunkach się ją wykorzystuje?

Wigor mieszańców przewyższający rodziców; np. kukurydza, słonecznik, burak cukrowy – wyższe plony/jakość/odporność.

Czym była zielona rewolucja – plusy i minusy?

Lata 60–70 XX w.: wysokowydajne odmiany, nawozy, pestycydy → wzrost produkcji żywności; minusy: degradacja gleb, zanieczyszczenia, zależność od agrochemikaliów.

Przykłady postępu w zbożach.

Wyższe plony, odporność na rdze/pleśnie, tolerancja suszy, lepsza jakość ziarna, odporność na herbicydy.

Aklimatyzacja roślin – przykład udanej i nieudanej w Polsce.

Udana: nowe odmiany winorośli; nieudana: bawełna (zbyt zimno/krótka wegetacja).

Jak ocieplenie klimatu może wpłynąć na postęp biologiczny?

Plusy: dłuższa wegetacja i nowe gatunki; minusy: susze, powodzie, ekstremy pogodowe, presja szkodników/chorób, degradacja gleb i wód.

Jakie znaczenie mają rośliny alternatywne?

Amarantus, quinoa, konopie: wysoka wartość odżywcza, odporność, niskie wymagania – zwiększają bioróżnorodność i bezpieczeństwo żywnościowe.

Wymień źródła zmienności wykorzystywane w hodowli roślin.

Zmienność naturalna (mutacje/rekombinacje), mutageneza, introgresja z dzikich krewniaków, hybrydyzacja, techniki in vitro.

Jak wykorzystuje się mutagenezę w postępie biologicznym?

Indukcja mutacji chemicznych/fizycznych → nowe cechy (np. odporność na zasolenie u ryżu); przyspiesza selekcję i tworzenie odmian.