Biologia molekularna roślin

fakultatywne

Student powinien posiadać wiedzę dotyczącą podstaw genetyki oraz biochemii, a także podstawowych technik biologii molekularnej, np. elektroforezy kwasów nukleinowych i białek. Praktyczne umiejętności w stosowaniu tych technik nie są wymagane.

w sali

Na wykładzie omawiane są mechanizmy molekularne leżące u podstaw najważniejszych procesów rozwojowych u roślin. Ćwiczenia wprowadzają w techniki genetyki i biologii molekularnej stosowane w badaniach roślin. Studenci poznają metody stosowane do izolacji i detekcji kwasów nukleinowych oraz białek, a także wykonają analizy ekspresji wybranych genów.

Opis wykładu:

1. Podstawowe koncepcje i metodologia biologii molekularnej. 2. Rośliny modelowe, genomika roślin, struktura, skład i ewolucja genomów roślinnych. 3. Genetyka klasyczna i odwrotna genetyka (reverse genetics) w analizie funkcji genów u roślin. 4. Regulacja ekspresji genów jądrowych. Organizacja i regulacja ekspresji genów organellarnych 5. Genetyczna regulacja procesu kwitnienia i rozwoju kwiatu. 6. Chromatyna i dziedziczenie epigenetyczne. 7. Globalna analiza ekspresji genów: mikromacierze DNA, proteomika i metabolomika roślin. 8. Przewodzenie sygnałów u roślin, działanie hormonów roślinnych. Ścieżka sygnalizacji giberelin 9. Stresy biotyczne i abiotyczne. Ścieżka sygnalizacji kwasu abscysynowego. 10. Współczesna biotechnologia roślin a etyka.

Opis ćwiczeń:

Studenci wykonują samodzielnie trzy projekty eksperymentalne, obejmujące analizę genotypu oraz poziomu transkryptów w zmutowanej linii Arabidopsis thaliana, analizę poziomu białek w transgenicznych liniach Arabidopsis oraz ekspresję białek fuzyjnych za pomocą transformacji przejściowej.

1. Badanie zmian ekspresji genu H1.3.

W trakcie ćwiczenia studenci izolują DNA genomowy z roślin Arabidopsis typu dzikiego oraz mutantów h1-3. Następnie określają genotyp roślin za pomocą techniki PCR. Linie roślin o zweryfikowanym genotypie służą w dalszych etapach do analizy poziomu transkryptów wariantów histonu H1. Studenci używają do tego celu metody RT-PCR poprzedzonej izolacją całkowitego RNA i syntezą cDNA. Zamplifikowane w reakcjach PCR fragmenty DNA analizowane są za pomocą elektroforezy w żelach agarozowych.

2. Analiza ilości białka H1.3-GFP

Celem ćwiczenia jest porównanie ilości histonu H1.3 w roślinach Arabidopsis poddanych działaniu stresu słabego oświetlenia i rosnących w warunkach standardowych. Analiza jest wykonywana w transgenicznych liniach Arabidopsis wyrażających histon H1.3 połączony z białkiem GFP. W trakcie ćwiczenia studenci izolują białka histonowe, a następnie rozdzielają je za pomocą elektroforezy w żelu poliakrylamidowym. Identyfikacja białek odbywa się za pomocą techniki western blot z wykorzystaniem specyficznych przeciwciał anty-GFP.

3. Analiza przejściowej ekspresji w siewkach Arabidopsis lub liściach tytoniu.

Celem ćwiczenia jest uzyskanie przejściowej ekspresji fuzji H1-GFP, lub lucyferazy pod kontrolą wybranego promotora. Studenci izolują z hodowli E.coli odpowiednie plazmidy posługując się metodą minilizy alkalicznej. Następnie wykonują transformację bakterii Agrobacterium tumefaciens. Bakterie Agrobacterium służą do transformacji przejściowej metodą kokultury lub infiltracji. Uzyskanie ekspresji w systemie przejściowym jest sprawdzane przez obserwację fluorescencji (dla GFP) lub luminescencji (dla lucyferazy).

1. Podstawy biologii molekularnej. Lizabeth A. Allison. Wydawnictwa Uniwersytetu Warszawskiego, 2009

2. Biochemistry and Molecular Biology of Plants. Buchanan, Gruissem, Jones. 2000

3. Biologia komórki roślinnej. T.1. Struktura. T.2. Funkcja. P. Wojtaszek, A. Woźny, L. Ratajczak (red.). PWN, 2006.

4. Aktualne publikacje naukowe podane przez prowadzącego.

Student:

Zna podstawowe mechanizmy genetyczne i molekularne funkcjonowania roślin, w szczególności w odniesieniu do budowy i regulacji genomów roślinnych, i przebiegu procesów rozwojowych.

Zna różnorodne techniki i narzędzia badawcze, stosowane w biologii molekularnej roślin i właściwie planuje ich wykorzystanie do rozwiązywania postawionych zadań.

Ma wiedzę na temat podstaw projektowania i wykonywania modyfikacji genetycznych na materiale biologicznym pochodzenia roślinnego.

Wykazuje umiejętność poprawnego wnioskowania i interpretowania wyników badań molekularnych na podstawie otrzymanych danych.

Wykorzystuje różnorodne techniki i narzędzia badawcze stosowane w biologii molekularnej roślin.

Wykazuje umiejętność korzystania ze źródeł elektronicznych i literatury naukowej poświęconej biologii molekularnej roślin.

Potrafi zbierać i interpretować dane empiryczne.

Tworzy pod kierunkiem opiekuna oraz samodzielnie właściwie udokumentowane opracowania.

Potrafi pracować w zespole, realizując własne badania.

Wykazuje odpowiedzialność za ocenę zagrożeń wynikających ze stosowanych technik badawczych i tworzenie warunków bezpiecznej pracy.

Zaliczenie wykładu na podstawie egzaminu pisemnego, który składa się z pytań o charakterze otwartym i zamkniętym. Warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest zaliczenie ćwiczeń na ocenę pozytywną. Zaliczenie ćwiczeń odbywa się na podstawie sprawdzianu w formie testu jednokrotnego wyboru lub prezentacji uzyskanych wyników.

nie dotyczy

Informację o ocenie/ocenach i/lub preferencjach grup zajęciowych należy wpisać do forumarza: https://forms.gle/7cehsayahxiRU6qt5