Kultury in vitro jako model w badaniach procesów fizjologicznych u roślin

• Autorzy: Dubert F. , Plazek A.

Warianty tytułu

EN

In vitro culture as a model in the studies of physiological processes in plants

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Podjęto próbę określenia, które procesy fizjologiczne mogą być badane przy użyciu kultur in vitro jako modelu. Zdefiniowano pojęcie „modelu” oraz określono jaki jego cechy powodują, że eksperymentatorzy podejmują na nim swoje badania. Przeprowadzono podział procesów ze względu na poziom struktury rośliny w której przebiegają. Wyróżniono poziom subkomórkowy, komórkowy, mieszany (komórkowy i systemiczny), systemiczny oraz poziom populacji lub łanu. Do poziomu subkomórkowego zaliczono procesy przebiegające w organellach komórkowych (w błonach cytoplazmatycznych, jądrze, plastydach) oraz w cytoplazmie. Do poziomu głównie komórkowego zaliczono procesy inicjowane w ramach reakcji odpornościowej pojedynczych komórek na mróz, suszę, jony metali ciężkich, patogeny czy transport jonów i wody pomiędzy komórkami. Do procesów o charakterze mieszanym, komórkowym i systemicznym zaliczono reakcje na suszę, mróz i patogeny, a także nadwrażliwość i apoptozę. Do procesów systemicznych zakwalifikowano termo- i fotoindukcję kwitnienia, obfitość kwitnienia, plonowanie i architekturę rośliny, strukturę plonu, spoczynek nasion oraz długość cyklu wegetacyjnego. Wreszcie jako procesy o charakterze populacyjnym wymieniono produktywność łanu czy współczynnik efektywności użytkowania wody (WUE). Wymieniono główne „za” i „przeciw” stosowania kultur komórek i tkanek w warunkach in vitro jako modeli roslin. Do procesów, które można badać w tych warunkach zaliczono porównanie rozwoju zarodka somatycznego i gametycznego, zapłodnienie in vitro dla obejścia barier niekrzyżowalności, badanie komórkowych aspektów odporności roślin na metale ciężkie, herbicydy i inne stresy oraz badanie wpływu genomu na cechy fenotypowe organizmów haploidalnych lub podwojonych haploidów. Wśród procesów, których nie można badać in vitro wymieniono plonowanie, symbiozę roślin motylkowych z bakteriami Rhizobium, transport metali ciężkich poprzez barierę na odcinku korzeń - łodyga, oraz dystrybucję asymilatów i jonów przez granicę łodyga - owoc. Sformułowano hipotezę o koniecznej zgodności stopnia organizacji danego procesu fizjologicznego i zastosowanego do jego badania modelu.

EN

An effort was made to estimate, which of plant physiological processes might be studied using in vitro culture as a model. The concept of „model” was defined and it was described which of its properties are deciding what researchers choose that model for their investigations. The classification of processes taking place in plants was done depending on which plant structure level they take place. Subcellular, cellular, mixed systemic and plant population level were distinguished. Processes taking place in cell organella (cell membranes, nucleus, plastids) and in cytoplasm were included into the subcellular level. Processes within defence response of individual cells to various abiotic and biotic stresses (drought, frost, heavy metals, pathogens) as well as water and ion transport between cells were included into the cellular level. Such processes as the reactions to drought, frost, pathogens, and apoptosis and hypersensitive response were defined as belonging to mixed (cellular and systemic) level. Thermo- and photoinduction of flowering, abundance of florescence, yielding, plant architecture, yield structure, seed dormancy and length of plant vegetative cycle were classified as systemic processes. Finally, field crop productivity or water use efficiency (WUE) were included among processes of population character. The pros and cons related to in vitro culture used as a model were listed. The comparison of development of somatic and gametic embryos, in vitro fertilization allowing to avoid the natural crossing barrier, cellular responses to heavy metals, herbicides and other stresses, influence of genom on phenotype of haploids and double haploids may be studied in vitro conditions. Processes, which should not be investigated in vitro include yielding, symbiosis between Rhizobium or Bradyrhizobium and Papiliaceae plants, heavy metal transport across barrier in root-stem distance and distribution of assimilates and ions between stem and fruits. Finally, the hypothesis about the necessary agreement between organization of physiological processes and the model used to their study was formulated.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych
• Rocznik: 2007
• Tom: 523
• Opis fizyczny: s.93-103,bibliogr.

Twórcy

autor

Dubert F.

autor

Plazek A.

Bibliografia

• Hammond-Kosack K. E., Jones J. 1996. Resistance gene-dependent plant defense response. Plant Cell 8: 1773 - 1791.
• Kacperska A. 2002. Reakcje roślin na abiotyczne czynniki stresowe, w: Fizjologia roślin. Praca zbiorowa S. Lewak, J. Kopcewicz (Red.): 613 - 678.
• Mauch F., Mauch-Mani B., Boller T. 1988. Antifungal hydrolases in pea tissue. II. Inhibition of fungal growth by combinations of chitinase and fi-1,3-glucanase. Plant Physiol. 88: 936 - 942.
• Mauch-Mani B., Metraux J. P. 1998. Salicylic acid and systemic acquired resistance to pathogen attack. Ann. Bot. 82: 535 - 540.
• Rapacz M., Dawid Hura K. 1999. An opportunity for Fast and reliable evaluation of winter oilseed rape frost resistance using in vitro cultures. J. Agron. Crop Sci. 182: 193 - 198.