Katedra rostlinné výroby a agroekologie - Biotechnologické centrum 

Cílem předmětu je zvládnutí otázek využití metod transformace genetické informace v oblasti genetického výzkumu a šlechtění rostlin. Rekombinantní DNA. Restrikční endonukleázy a další enzymy v genovém inženýrství. Restrikčně modifikační systémy baktérií, plasmidy, bakteriofágy a bakterie v genovém inženýrství. Bakteriofágy jako vektory genových knihoven. Vlastnosti kmenů používaných v genovém inženýrství. Klonování DNA, metody, praktický význam, screening. Genové knihovny. Reversní transkripce.Detekce značené DNA, hybridizace, Southern blotting. Sekvenování DNA. Technika RFLP. Amplifikace DNA - polymerase chain reaction a její využití.

Základy genového inženýrství Struktura genů a genomu, charakteristika genomu modelových rostlin z pohledu genového inženýrství. Transpozomy, repetitivní sekvence, využití pro klonování genů. Mitochondrie, chloroplasty a viry z pohledu genového inženýrství. Virové geny, viry jako vektory genů. Transgenóze rostlin prostřednictvím bakterií Agrobacterium. Plasmidy Ti Agrobacterium tumefaciens a Ri A. rhizogenes. Integrace T-DNA do rostlinného genomu a její důsledky. Geny T-DNA, mechanismus integrace T-DNA. Geny pro anti-sence RNA. Transgeny významné pro šlechtění. Přímé vnášení genů do rostlinného genomu. Transformace protoplastů, tkáňových a orgánových kultur, elektroporace, mikroinjekce, mikroprojektily. Genové inženýrství symbiotických a patogenních mikroorganismů. Genové inženýrství dalších skupin: řasy, kvasinky, houby, živočichové a člověk. Ekologická hlediska genového inženýrství.

Cílem předmětu je objasnění problematiky genového inženýrství rostlin, zaměřené především na praktické využití jednotlivých poznatků a zvládnutí základní metodiky používané při transformaci rostlin. Využití explantátových a protoplastových kultur v rostlinných biotechnologiích. Klasifikace rodu Agrobacterium, struktura Ti a Ri plazmidu, T-DNA. Transformace rostlin pomocí bakterie Agrobacterium, přímé metody transformace, somatická hybridizace, regenerace a selekce transgenních rostlin. Signální geny a jejich stanovení, důkazy stabilní integrace T-DNA, identifikace rostlin pomocí technik molekulární biologie. Stabilita exprese vnesených genů, praktické využití transgenóze rostlin, současné trendy výzkumu v transgenózi rostlin.

Témata přednášek a cvičení:

1. Úvod. Historie rostlinných biotechnologií.

2. Nové směry využití rostlinných biotechnologií. Imobilizované systémy in vitro.

3. Základy genového inženýrství. Rekombinantní DNA.

4. Restrikční endonukleázy a další enzymy v genovém inženýrství.

5. Restrikčně modifikační systémy baktérií, systémy hsd, mcr, mar, dcm, dam, REII.

6. Plasmidy, bakteriofágy a bakterie v genovém inženýrství.

7. Bakteriální transformace, transdukce a transfekce. Bakteriofágy jako vektory genových knihoven. Vlastnosti kmenů používaných v genovém inženýrství.

8. Plasmidy - replikace a systém. Replikační mechanismy, inkompatibilita, copy number, partition. OriV a oriI.

9. Klonování DNA. Metody, praktický význam, screening. Antibiotika, mechanismus působení. Resistence. Nejdůležitější reporter-geny.

10. Genové knihovny. Reversní transkripce. Knihovny DNA.

11. Vyhledávání specifických genů v genové knihovně. Mikrosekvenování proteinů, syntetické proby, translace in vitro, Western blotting.

12. Základní metody in vitro manipulace s DNA a RNA. Metody isolace nukleových kyselin. Modifikační enzymy, značení DNA prob, způsoby detekce značené DNA, hybridizace, Southern blotting.

13. Sekvenování DNA. Sangerova a Maxam-Gilbertova metoda. Syntetické oligonukleotidy a jejich použití, cílená mutageneze.

14. Technika RFLP. Amplifikace DNA - polymerase chain reaction a její využití.

Ondřej, M.: Genové inženýrství kulturních rostlin. Praha, Academia 1992, 232 s.

Ondřej M., Drobník J. : Transgenoze rostlin, Academia Praha, 2002, 316 s.

Alberts B. a kol. (2005): Základy buněčné biologie. Espero Publishing, 2. vyd., 740 s.

Reece R.J. (2004): Analysis of genes and genomes. Wiley Publ., 470s.

Mazura I. a kol. (2001): Speciální metody molekulární biologie. Karolinum, UK Praha, 101 s.