01 Вводная+ГМО.pdf

starius.ru
  • No tags were found...

01 Вводная+ГМО.pdf

Как изучать физиологию растенийУчебники:Основные:1. Хелдт Г.-В. «Биохимия растений» - есть современныепредставления2. Лутова О.В. и др. «Молекулярная генетика развитиярастений» - брать только издание 2011 г.!Дополнительные:3. Алехина Н.Д. и др. «Физиология растений»(под ред. Ермакова И.П.) – основной кафедральныйучебник4. Зитте и др. «Страссбургер. Том 2. Физиологиярастений» – более компактный, но не всё есть


Как изучать физиологию растенийНеобходимая начальная информация:1. Цитология растений2. Анатомия и морфология растений3. Общая и органическая химия4. Биохимия5. Физика6. Начальные сведения о генетике7. Начальные сведения о молекулярной биологииУровень новизны и объем информации:Около 3000 новых слов и сокращенийПримеры:Рибулозо-1,6-бисфосфаткарбоксилаза-оксигеназаФруктозо-2,6-бисфосфат-2-фосфатазаФосфоенолпируваткарбоксикиназаТренировать произношение!


Разделы физиологии растений1. Фотосинтез2. Дыхание3. Минеральное питание4. Водный режим5. Рост и развитие6. Фоторецепция и фотоморфогенез7. Вторичный метаболизм8. Устойчивость9. Фитопатология (защита от болезней)10. Клетка


ФОТОЛИТОАВТОТРОФЫ• ФОТО - (источникэнергии - свет)• АВТО - (источникуглерода –углекислота)• ЛИТО – (источникэлектрона –минеральноевещество)• ХЕМО - (источникэнергии – химическиереакции)• ГЕТЕРО -(углекислоты недостаточно)• ОРГАНО – (источникэлектрона –органическоевещество)


Теория симбиогенезаLynn Margulis


Теория симбиогенеза


Уравнение фотосинтеза6CO 2+ 6H 2O + свет = C 6H 12O 6+ 6O 2сахара(углеводы)кислород(побочныйпродукт)


Уравнение фотосинтеза6CO 2+ 6H 2O + свет = C 6H 12O 6+ 6O 2Особенности растительной клетки1. Пластидный аппарат / оксигенный фотосинтез2. Б/Х многообразие терминальных оксидаз,антиоксидатнтных систем3. Цитол. Пероксисомы / Глиоксисомы4. Сигналинг. Высокая чувствительность к редокс-статусу5. Цитол. Митохондрии6. Б/Х Крахмал и олигосахариды7. Цитол. Амилопласты и вакуолярная система8. Прочная клеточная стенка, механосенсорная система9. Плазмодесмы: симпласт и апопласт


Содержание кислорода в атмосфереЦветковыерастенияОзоновый экран – 21%ОдноклеточныеводорослиCЧеловек0,002 млрд. летФотосинтезирующие эукариоты – 10%СвободноживущиецианобактерииFe(OH) 3Точка Пастера – 0,2%млрд лет1 2 34


Активация ростаАктивация углеродного цикла


А.П. МодестовКорневая система травянистых растений,1915г.УчебникРеальная картина


Корневая система ржи(по Howard J. Dittmer,1937)Общее число корней ~14'000'000Площадь поверхности ~225 м 2Их суммарная длина ~600 кмСредний прирост в день ~5 кмКорневых волосков ~15`000`000`000Площадь поверхности ~400 м 2Их суммарная длина ~10`000`000 кмСредний прирост в день ~80 кмЗа сутки образуется новых:корней ~115 000корневых волосков ~119 000 000


«Global warming – Global warning»


«Дыхание» разных народов


«Дыхание» разных народов


Содержание кислорода в атмосфереЦветковыерастенияОзоновый экран – 21%ОдноклеточныеводорослиCЧеловек0,002 млрд. летФотосинтезирующие эукариоты – 10%СвободноживущиецианобактерииБиохимическаяреволюция:вторичныйметаболизмFe(OH) 3Точка Пастера – 0,2%млрд лет1 2 34


Основные классы фитотоксиновАлкалоиды(азотсодержащиеорганические основания)Токсальбумины(белковые яды)Тропановые(пасленовые)Морфины(маковые)Рицин(клещевина)Сердечные гликозиды(нелетучие вещества, состоят из глюкозыи других сахаров с различнымиагликонами)Степень токсичностиКарденолидыБуфадиенолидыСапонины (гликозиды стероидныхи тритерпеноидных соединений)Цианогенные гликозиды(образуют цианид)


1) Вызывают пищевые отравления2) Ядовиты при вдыхании запаха3) Вызывают кожные реакции4) Обладают эффектом фотосенсибилизации5) Аллергены6) Действуют лишь при накоплении ворганизме (кумулятивные)7) Пищевые растения при определенныхусловиях


ЦианидинПеларгонидинПеонидинПетунидинДельфинидин


Вызывают пищевые отравленияасленладко-горькийБезвременниквеликолепныйВех ядовитыйЭшшольцияАдонис весеннийМорозник черныйСемена клещевиныАконит


Вторичные метаболиты дляотдыха и развлечения


Физиология растений –теоретическая основа


1. Стабилизация границ «кормовой территории» - надела2. Зернохранилища. Одомашнивание дополнительный видов животных3. Появление «стенки» - полис. Изменение социальной структуры4. Уменьшение разнообразия растений, монокультура и нестабильность урожая5. Увеличение населенияРастительная пища несъедобна:6. Развитие математики (геометрия, арифметика, она астрономия) содержитингибиторы протеиназ и амилаз!7. Изобретение письменностиРастительные белкивызвали диатези аллергию у детейУчёные Вавилонского Университетапоказали, что питание злаками и бобамине может заменить мясаПовсеместное введение земледелиявыгодно только жрецами сборщикам податей


Урожай пшеницы с гектара (Зап. Европа)Рекорд – 156 ц/га«Зеленая революция» – 60 ц/гаУскорениеурбанизацииБиотехно-логиярастенийГМО ?Минеральные удобрения – 40 ц/гаНорфолкский севооборот – 14 ц/гаТрехполье – 7 ц/гаРоссия: 20-175625 ц/га 1860 1950


Проекты с участием ГМОУстойчивость к насекомым1. Устойчивость к гербицидам2. Устойчивость к абиотическимстрессам3. Улучшение пищевых качеств(«золотой рис», незаменимыекислоты и др.)4. Улучшение транспортировки5. Получение новых техническихвеществ и материалов(спидроин, эруковая кислота, идругие)6. Антитела и антигены7. Гипоаллергенные продукты8. Замена ископаемого топлива навозобновляемые ресурсы9. Декоративные растения новойформы и окраски


5. КАЧЕСТВЕННАЯ И КОЛИЧЕСТВЕННАЯ РЕГУЛЯЦИЯЗАЩИТНОГО ОТВЕТА:1. СИНТЕЗ СПЕЦИФИЧЕСКИХ ТОКСИНОВ2. СИНТЕЗ ГИДРОЛИТИЧЕСКИХ ФЕРМЕНТОВ, ДЕЙСТВУЩИХ НАКЛЕТОЧНЫЕ СТЕНКИ ЛИЧИНОК НАСЕКОМЫХ И ДРУГИХВРЕДИТЕЛЕЙ И ПАТОГЕНОВ (ХИТИНАЗА, β-1,3- ГЛЮКОНАЗЫ, РR-БЕЛКИ)3. СИНТЕЗ ИНГИБИТОРОВ ПРОТЕИНАЗ И ИНГИБИТОРОВФЕРМЕНТОВ, РАСЩЕПЛЯЮЩИХ ПОЛИСАХАРИДЫ РАСТЕНИЯ4. МОДИФИКАЦИЯ ВТОРИЧНОГО МЕТАБОЛИЗМА РАСТЕНИЙДЛЯ:А) - ЛИМИТИРОВАНИЯ НЕОБХОДИМЫХ ВЕЩЕСТВБ) - СИНТЕЗА НОВЫХ РЕПЕЛЛЕНТОВ И ТОКСИНОВ


Колорадский жукСем. ChrysomelidaeLeptinotarsa decemlineata


Кукурузная совкаСем. NoctuidaeHelicoverpa zea


МорковнаялистоблошкаСем. PsyllidaeTrioza viridula


Вирус ризоманиисахарной свеклы


Вирус ризоманиисахарной свеклы


Вирус мозаики огурца


Вирускольцевойпятнистостипапайи


Вирускольцевойпятнистостипапайи


Фирма «Monsanto» (USA) обеспечивает90% рынка глифосатаВладеет около 85% разработок ГМО (!)Хьюго Грант,владелец«Monsanto»


Кроме гербицида с/х препараты содержат:-поверхностно-активные вещества (улучшениесмачивания листьев)-промышленные колоранты-органические растворители (улучшениевпитывания в листья)-другие вспомогательные вещества


В России эти фирмыпока еще недостаточнопродвинулись2009 г.Европейские конкуренты:«Bayer» и «DuPont»продвигают другие препараты итакже ведут разработки ГМОВернер Венниг,председательсовета директоровконцерна «Bayer»7,5 млрд $4 млрд $глуфосинат


Реальные угрозы:-Понижение биоразнообразия сортов-Загрязнение генофонда местных сортов риса-Снижение скорости смены сортов-Монополизация рынка семян


Новый проект: усиление запаха томатов1. Снижение синтеза этилена2. Выключение генов пектиназ,разрушающих пектин при созревании


1. Пересадка генов окраски(синтеза антоцианов)Управление строением цветкаолучение махровых цветков)Мужская стерильностья технологии гибридов F1перурожайность)


PLANT SCIENCE в действииОбычное мылоСовременныедетергенты


Стеариновая кислота(октадекановая С-18)MW=284Лавровая кислота(додекановая С-12)MW=200PLANT SCIENCE в действииОбычное мылоСовременныедетергенты


PLANT SCIENCE в действииСовременныедетергентыЭфир лаврового спирта(додеканола) и серной кислоты,натриевая соль


PLANT SCIENCE в действииСовременныедетергентыLaurus nobilis (лавр)Лавровая кислота(додекановая С-12)MW=200


PLANT SCIENCE в действииСовременныедетергентыElaies guineensis(масличная пальма) –промышленный источниклавровой кислотыВ плодахсодержатсятриглицериды Лавровая кислоталавровой (додекановая С-12)кислоты MW=200


PLANT SCIENCE в действииНедостатки:1. Двудомность (нужны мужские растения)2. Вегетативно не размножается3. Медленный рост (ствол – через 5 лет)


PLANT SCIENCE в действииНедостатки:4. Области выращивания ограничены,находятся в теплых районах. Европа иАмерика зависят от с/х продукции«развивающихся» стран (!)


PLANT SCIENCE в действииBrassica napus (рапс) –традиционная масличнаякультура ЗападнойЕвропыНо: Рапс не содержитзаметных количествлавровой кислоты!Вывод: Нужно получитьГМО при помощигенетической инженерии


PLANT SCIENCE в действииUmbellularia californica -чемпион по содержаниюлавровой кислоты


PLANT SCIENCE в действииUmbellularia californicaГен фермента, терминирующегоудлинение жирных кислот на уровнелавровой кислотыТрансформация(получение ГМО)Brassica napus (рапс)Результат: в рапсе 2/3жирнокислотных остатков– лавровая кислота


1. Снижение доли ненасыщенных жирных кислот2. Повышение доли ненасыщенных жирных кислот3. Увеличение доли эруковой кислоты в рапсе4. Производство детергентов и полимеров5. Производство лаков и красок (олифа)6. «Биодизель» - замена нефтепродуктовна возобновляемые ресурсы


Гены, отвечающие за синтез белка«паучьего шелка» - спидроинаПроизводство моноклональныхантител для производства тестов«Съедобные вакцины» -производство антигенов с помощьюГМО


контрольdesC+© Д.А. Лось ИФР РАН


СОЯ КЛЮКВА ГОРОХЗЕМЛЯНИКАОГУРЕЦБАКЛАЖАН ПЕРЕЦСАХАРНАЯ СВЕКЛАЛЮЦЕРНА ЛЕН СЛИВА САХАРНЫЙТРОСТНИКЯБЛОНЯ ВИНОГРАД ТОПОЛЬПОДСОЛНЕЧНИКСПАРЖА ХРЕН КАРТОФЕЛЬБАТАТКАПУСТА КИВИ МАЛИНА ТАБАКМОРКОВЬ ЛАТУК РИС ПОМИДОРСЕЛЬДЕРЕЙ ДЫНЯ РОЖЬ ОРЕХ

More magazines by this user
Similar magazines