SEMINARSKI RAD

SEMINARSKI RAD

IZ BIOLOGIJETema Genetiko ininjerstvo biljakaIme i prezime .

Brko distrikt BiH

13.04.2007 god.

UVOD

Genetiko inenjerstvo je oblikovanje novih kombinacija nasljednog materijala ugradbom molekula nukleinskih kiselina dobivenih izvan stanice u virus, plazmid ili bilo koji drugi oblik prenositelja, tako da se omogui njegova ugradba u organizam domaina u kojem one prirodno ne postoje, ali u kojem su sposobne za umnoavan.

Istraivanja u oblasti genetskog inenjeringa zapoeta su osamdesetih godina prolog veka,a prvi genetski modifikovani proizvodi pojavili su se na tritu 1994.godine. Osnovna tehnika za genetsko modifikovanje biljaka bazirana je na prirodnoj sposobnosti bakterije Agrobacterium tumefaciens da inficira biljke i na njima stvara izrataje koji su slini tumoru. Jedan kruni plazmid koji prelazi iz bakterije u eliju inficirane biljke integrie se biljnim genom. Naunici su ubacili dodatni gen u ovu bakteriju i na taj nain geni su ubaeni u biljke.

Otkriem da se u eliju moe unositi odreene i funkcijonalne genske info. poela je praktinu primjenu tih rezultata u medicini.

Kako se sve vie upoznavalo i ovladavalo osnovnim tehnikama i principima primjene gen.in. povealo se i interesovanje naunika za primjenu u oblasti poljoprivrede.

Prva jestiva biljka dobijena genetskom modifikacijom bio je paradajz, kod koga je u njegov genom ubaen jedan fragment DNK koji inaktivira gen paradajza koji razlae njegovu elijsku opnu. Takav zreo paradajz ne omekava brzo,tj. traje due.

Od genetikog inenjeringa, oekuje se da bitno povea i pojeftini proizvodnju hrane. Genetiki inenjering utvruje i strukturu odreenih dijelova DNK, to omoguuje dijagnozu nekih bolesti prije nego to se manifestuju. Ono omoguava kombinovanje gena i eljenih osobina uz stvaranje novih genotipa, koji dosada nisu postojali u prirodi.Genetiko inenjerstvo 1.Genetiki ininjering predstavlja svjesno i usmjeremo mijenjanje nasljedne osnove ivi bia u korisne ciljeve ovjeka tj. pedstavlja tehnoloke postupke kojima se na umjetan,odnosno neprirodan nain ,uz pomo posebno prireeni vektora (virusa ili plazmida) savladavaju zatitne barijere,neke vrste i u nju prenose djelotvorne gene druge nesrodne vrste s ciljem dobivanja novih organizama sa drugaijim kombinacijama gena. U osnovi se radi o horizontalnom prijenosu gena za razliku od uobiajenog vertikalnog, odnosno s roditeljske na generaciju potomaka.

Metoda genetikog inenjerstva koristi mogunost identifikacije pojedinih gena koje dovode do izraavanja pojedinih svojstava(osobina) ivog organizma, te njegovog izrezivanja iz genoma davaoca i prijenosa u genom domaina, ime se eljeno svojstvo davaoca prenosi na domaina primaoca. Prijenos gena moe se obavljati izmeu jedinki:

1. iste vrste (kada se zapravo radi o ubrzavanju i usmjeravanju prirodnih procesa krianja i selekcije, te su tada svojstva ili osobine koje se prenose ograniene na one koje su prirodno prisutne unutar vrste.)

2.te izmeu razliitih, nesrodnih vrsta (tada se radi o stvaranju organizma s svojstvima koja prirodno ne postoje unutar vrste.

Izrezivanje gena iz genoma davaoca obavlja se pomou tzv. restrikcijskih enzima, a prijenos u genom domaina pomou vektora (plazmidi, virusi itd.).

ematski prikaz dobivanja rekonbinovane DNK (sl. 1.)

U tehnologiji rekombinantne DNK postoji etiri bitne faza rada: 1. stvaranje fragmenata DNK, sa ciljem da se u nekom od njih nadje odreeni gen ili dijo molekula DNK, 2. ugradjivanje fragmenata DNK u pogodan vektor, to je u stvari rekombinantni deo procesa, 3. uvodjenje vektora u pogodnog domaina (najee E. coli), 4. kultivisanje kompleksa domain-vektor na hranljivim podlogama radi dobijanja klonova domaina, tj. dobijanja brojnih kopija fragmenta DNK ugradjenog u vektor.

Genetiko inenjerstvo ( ili rekombinantna DNA tehnologija)

se esto naziva modernom biotehnologijom (biotehnologija interdisciplinarna znanost koja se temelji na uporabi ivih organizama ili njihovih proizvoda), naime, tradicionalnim biotehnolokim metodama (selekcija, krianje itd) se ve stoljeima nastoji unaprijediti biljke i ivotinje ili poboljati i prilagoditi prehrambene proizvode (mikroorganizmi, kvasci, fermentacija itd) to se eto nastoji i genetikim inenjerstvom, meutim, genetikim inenjerstvom kreiraju se, poboljavaju ili modificiraju biljke, ivotinje i mikroorganizmi izmjenom genetskog materijala bez barijera vrste, to je bitna razlika u odnosu na tradicionalne biotehnoloke metode.

Moderno genetiko ininjerstvo podrazumijeva prenoenje gena iz ivotinje, biljke, bakterije ili virusa u drugi organizam (najee biljku), te se tada ireverzibilno mijenja genetski kod ili otisak prsta koji opisuje karakteristike pojedinog organizma. Svoju najveu praktinu primjenu ova tehnologija je nala u poljoprivredi, u stvaranju genski preinaenih biljnih vrsta s poboljanim svojstvima. Primjenom biotehnolokih metoda proizvode se biljni materijali s poboljanim sastavom, funkcionalnim karakteristikama ili organoleptikim svojstvima (boljim okusom). Razvijaju se biljke otporne na bolesti, uvjete okolia te odreene herbicide ili pesticide.

Danas u Svijetu postoji pedesetak vrsta genetiki modificirani organizama (GMO) biljaka koje su u komercijalnoj primjeni (najvie soja, kukuruz, uljana repica, pamuk i duhan) na oko 50 milijuna hektara poljoprivrednih povrina, a vie od pola ukupne svjetske proizvodnje soje ini genetski modificirana soja.Dok je primjena genetikog inenjerstva u medicini i farmaciji opeprihvaena irom svijeta, primjena ove metode u proizvodnji namirnica izazvala je velike reakcije javnosti i strunih krugova vezano uz potencijalne opasnosti za okoli i zdravlje ljudi. U veini zemalja EU nastali su propisi o obeleavanju proizvoda i hrane koji imaju porijeklo od genetiko modificiranih organizama.Ti propisi nastali su kao reakcija nepoverenja potroaa prema hrani koja ima poreklo od GMO.

Primjenom biotehnologije i genetikog inenjerstva, znanstvenici su nainili rajice koje dulje ostaju svjee, soju koja je otporna na herbicide, krumpir koji sam proizvodi pesticide, te itav niz korisnih i onih manje korisnih vrsta. Ponekad se znanstvenici zanesu, pa je rezultat prilino bizaran i neprirodan. Primjerice, pomalo perverzno zvui injenica da je ugradnjom gena iz svijetlee jegulje u krumpir dobiven krumpir koji svijetli u mraku kada ga je potrebno zaliti.

sto de kae da tehnika rekombinantne DNA prestavlja genetiki inenjering u uem smislu. Tehnike rekombinantne DNA(sl.2.) omoguile su da se u epruveti konstruiraju geni koji odreuju eljena svojstva i da se unesu u stanice u kojima normalno ne postoje. Takvi se konstrukti mogu unijeti u stanice mikroorganizama, biljaka ili ivotinja u ije se nasljedne osnove (genom) uneseni gen ugradi, pa se cijeli proces zove transgeneza. Transgena biljka ili ivotinja je organizam koji u svojem genomu ima ugraenu rekombinantnu molekulu DNA, koja se nasljeuje prema Mendelovim zakonitostima kao dominantna. I transgeneza ima za cilj dva pravca:

1) jednostavnije i lake prouavanje funkcije gena u biljaka i ivotinja i

2) dobivanje produkata koji se teko mogu dobiti iz drugih izvora

Dobijanje rekombinantne DNA (sl.2.)

Predmet genetiko-inenjerski zahvata jeste genetiki tj. nasljedni materijal (geni, grupe gena i hromosomi, grupe hromosoma te itave hromosomske garniture).

Kod ovih zahvata mogu se razlikovati vie pravaca (faza):

a)pribavljane isti eljenih estica nasljedne tvari, prvenstveno pojedinih gena,njihovih grupa ili hromozoma (putem izolacije ili sinteze)

b)prenoenje estica nasljedne tvari iz jednog ivog sistema u drugi iz jedne elije u drugu

c)inkorporiranje stranih estica nasljedne tvari u elije-primaoca(recipijenta) pri emu se nastoji ouvati funkcijonalnost kako prenosnih tako i recipijetnog sistema

d)umnoavanje meusobno indetinih nasljednih struktura (kloniranje)

e)stvaranje novih vjetaki sintetiki kompleksa nasljedne substance,komplekasa kakvi ne postoje u prirodi nezavisno od pojedinih naina raspodjele i umnoavanja genetikog materijala.

Praktiki nije mogue povui liniju izmeu ovih pravaca(faza) genetiko-inenjerski manipulacija, ve se s obzirom na veliinu stepen organizacije sloenih manipuliranih nasljedni struktura mogue je razlikovati tri oblasti genetikog ininjerstva:

1.Gensko

2.Hromosomsko

3.Genomsko

Gensko inenjerstvo 1.1.Genetiko-ininjerske manipulacije mogu se ticati pojedinanih gena,koji prestavljaju osnovne funkcijonalne jedinice nasljednog materijala.

Ovaj sektor gentikog ininjerstva vrlo raznovrsno i srazmjerno dosta esto prikazivna u sredstvima informisanja budui da su tu postignuti izuzetno zanimljivi rezultati. Gensko ininjerstvo se ponekad oznaava drugim imenima,kao to su genska hirurgija ili tehnologija rekonbinatne DNK. Ovaj posljedni naziv ukazuje na injenicu da se genetiko ininjerstvo odnosi na direkno tretiranjei mijenjanje DNK,ije molekule zapravo sainjavaju genetike materijale odnosno gene.

Vaan sektor gensko ininjeringa su postupci kojima se mogu dobiti isti preparati odreenih eljenih ili ciljani gena odnosno odgovarajui dijelova (sekvenci) DNK. Pribavljanje odreenih gena je prepostavka za mnoge druge oblike sloeniji genetiko-inenjerski manipulacija. eljene estice nasljedne tvari mogu se dobiti izolovanjem nativnih gena(izolacija gena je jedna od njastraijih uspjeli operacija genetikog ininjerstva, ali danas vie nije najpogodniji nain za dobivanje eljenih gena) iz njihovi mjesta u molekulskoj strukturi DNK ili njihovi mjesta u hromosomima.

Ni hemiska sinteza,izuzev u posebnim genskim strojevima koji su ve prilino usavreni nije vie pravi metoda za dobijanje odabrani sekvencija DNK u genetiko-ininjestvstvenim labaratorijama,iako su prvi primjeri hemiske sinteze gena poznati ve vie od etvrt stoljea.

Ciljani geni se mogu najsigurnije i dosta efikasno proizvesti uz pomo tzv.obrnute ili obratne transkriptaze (sl. 3.)tj. matrinom sintezom lanac DNK na kalupu molekula RNK komplemetarnih po po redosljedu heterociklini baza.

A B

EMBED PBrush TRANSKRIPTAZA

(RNK POLIMERAZA) OBRATNA TRANSKRIPTAZA

(revertaza)

EMBED PBrush

EMBED PBrush SPECIFINI ENZIMI

EMBED PBrush Transkripcija i obrnuta transkripcija (sl. 3.)

A) Transkripcija je proces u kojemu se pomou enzima RNK-polimeraza na matrici polu lanca DNK sintetizira molekula RNK

B) Obrnuta transkripcija je proces u kojem djelovanje enzima revertaze na molekuli RNK u ulozi matrice (kalupa) sintetie jedan polulanac DNK. U narednoj fazi pod uticajem drugog specifinog enzima nastaje normalna dvolanana DNK komplementarna po redosljedu baza molekula RNK to je posluila kao matrica u prvoj fazi obrnute transkripcije.

Sekvencije DNK ciljanog raspodera baza u savremenim labaratorijama najee se sintetiziraju na naroitim strojevima za tvorbu DNK lanaca prema unapijed datom slijedu heterociklini baza strojevima koji se nazivaju genske maine ili gen-sintatizeri. U tim strojevima posebno posebnim hemiskim postupkom se sastavljaju relativno kratke sekvence DNK.Spajanjem pojedini parova kompelmetarni nuklotida,a te sekvence se zatim povezuju u due poliukleotide sve do duine koja odgovara zadanom genu.

Privreni eljeni gen koji potie iz izvjesnog sistema A prenosi se i ukljuuje u genetiki materijal nekog drugo ivog sistema B i time se dovrava jedna elementarna genetiko-ininjerska operacija. Naravno podrazumjeva se da e preneseni gen u svojoj novoj sredini i funkcijonisti.

Operacija prenosa gena iz sistema davaoca (donora) u sistem primaoca (recipijenta) ujedno se funkcijonalnim ukljuenjem moe se obaviti na vie razliiti naina meu kojima je najpoznatiji metoda rkombinatne DNK.

Tehnika rekobinantne DNK zasniva se na aktivnosti naroitnih enziama koji se zovu restrikcijske endonukleaze ili restriktaze. Pod njihovim uticajem dugake niti DNK se prekidaju u fragmente pribline duine jednog gena. Krajevi ovih fragnenata ispoljavaju osebujno svojstvo da tee ponovom spajanju. Ali pri ponovom spajanju se povezuju na slian nain napravljenim fragmentima drugi molekula DNK drugi gena. Drugim rijeima fragmenti sa specifinom graom izvjesnog gena povezuju se u nove genske konbinacije. Samo povezivanje odvija se uz kataliko djelovnje enzima koji se zove ligaza (sl. 4.).

Odreena restriktaza presjeca molekulu DNK na mjestima sa strogo specifinim redosljedom hetrociklini baza, tako da nastali fragmenti , ako i potiu od raznih DNK lanaca imaju podjednake izglede da se spoje meusobno kao i oni od isti lanaca DNK. To se i dogaa pa se stvaraju rekonbinovane, novokonbinovane molekule DNK.

Tehnika rekonbinantne DNK (sl. 4.)Tehnikom rekonbinatne DNK mogue je ugraditi strane gene razliiti nosioca-vektore bioloke strukture koje mogu ukljuiti gene donora u recipijentni sistem. Poznati i esto upotrbljivani vektori su : bakteriski plazmidi,cirkularne molekule DNK itd.

Rekonbinacijom molekule DNK uspjeli su mnogobrojni eksperimenti presaivanja sisarski gena u bakterije gdje su se i ti geni i aktivirali.Veliki je zanaaj transformifani baktrija za ojeka (u farmaciji,medicini,predhrandbenoj industriji).

U genetikoininjerskim operacijama upotrebljacaju se pored plazmida i drugi vektor kao to su bakteriski virusi (bakterijofagi). Virusi su podan prenosilac stranog genetikog materijala u elije viih biljaka i viih ivotinja.

Za potreba transfera gena iz jednog u drugi bioloki sistem stvoreni su naroito konstruktivno vjetaki vektori na bazi prirodni plazmida odnosno virusni sekvenci DNK.

Meu znaajne i voma vane postupke u genetikom ininjerstvu spada i kloniranje estica nasljedne tvari a to je indetino umnoavanje molekula DNK kojima je omogueno da se od minimalni koliina odreenih molekula u kratkom vremenu proizvede znatna koliina njih.

Genetiko ininjersku transformaciju mogue je izvriti i izravnim ubacivanjem odreenog gena tj. preiene DNK u recipijentni sistem.

Hromosomsko inenjerstvo 1.2.Manipulacija grupama gena ili itavim hromozomima u genetikoininjerskim eksperimentima,obino se oznaava kao hromozomsko ininjerstvo.

Tu se radi o metodama koje omoguavaju da se u recipijentne sisteme unesu donorska nasljedna tvar u obliku krupnijih estica. Metode genskog ininjerstva naime ponekad nisu u tom smislu dovoljne:ponekad genetikoininjerski projekti zahtijevaju transver veih organizovanih dijelova donorske nasljedne tvari dijelova koi nadmauju nosivost vektora kao to su virusi ili plazmidi.

Kada je rije o hromozomsko ininjeringu treba naglasiti da su to tehnike manipulacije mikroskopski vidljivih estica. Pod optikim mikroskopom vidljivo je da se manipulirani dio hromosoma ili itav hromozom naao u recipijenznoj eliji.Ispitivanjem promjena koje su nastale utvruje se rezultat izvedenog trensfera.

U cilju izdvajanja hromozomskog materijala namijenjenog prenesu primjenuju se mnogobrojne tehnike kako to su:

fizikalne (disekcija hromozomski fragmenata ili cijeli hromozoma) kako i

hemiske (primjenom razliiti enzima koji izazivaju raspadanje hromozoma na fragmente).

Hromosomsko inenjerstvo (sl. 5.)

1. I u hromozomskom ininjerstvu vanu ulogu imaju restriktaze.

U posljednje vrijeme postupci primjene restriktaza pomou kojih se unaprijed odreuje izvjestan manji broj mjesta njihovog djelovanja. Tako se dobiva relativno krupniji hromozomski fragmenti pogodni za odreene eksperimentalne planove i zahvate.

2.Transfer pojedinih itavi hromozoma ve dugo vremena se smatra izglednom tehnikom za ostvaarivanje mnogi genetikoininjerski projekata. Neposredno je dokazano da je mogue prenijeti hromozom iz elije jednog tkiva u eliju drugog tkiva istog organizma i da je mogue ouvati njihovu funkcijonalnost.

Takve operacije se uspjeno obavljaju i kada je potrebno prenijeti hromozome u organizme razliiti vrsta.

Izolovanje i prijeos pojedinanih hromozoma spada meu naine kako se moe upoznati raspored gena po hromozomima. Pojava bjelanevine u eliju koja do tad nije bila prilikom ubacivanja stranog hromozoma ukazuje da se gen koji upravlja sintezom dotine bjelanevine nalazi u tom hromozomu, postoje i pgodniji metodi utvrivanja injenica da je odreeni gen smjeten u odreenom hromozomu.

3.U operacije hromozomskog ininjerstva ubraja ju se i nastojanja da se naprave vjetaki hromozomi. Konstrukcija vjetaki hromozoma poijnje u principu sa okupljanjem i povezivanjem molekularski sastojaka hromozoma. Molekule koje ulaze u sastav hromozoma umjetnim putem se ugrauju u nadmolekulsku strukturu koja moe vriti osnovne bijoloke funkcije prirodnog hromozoma. Novi proizvedeni vjetaki hromozomi raspolau najvanijim sposobnostima koje susreemo kod prirodnih hromozoma a to su:

mogu se duplicirati,dijeliti i orijentalno kretati u odnosu na diobno vreteno priliko eliske diobe.

Ove kljune hromozomske funkcije rezultat su specifine aktivnosti i organizacije najvanijih molekula i u sastavu hromozoma a to su proteini i nukleinske kisaline.

Konbinovanje i uklapanje ovih klasa molekula u vie organizaciske komplekse sredinji je problem gradnje vjetaki hromozoma. Pri rjeavanju tih problema primjenjuju se mnoge spomenute tehnike genetikog ininjerstva pa i neizbjena tehnika rekonbinatne DNK.

Genomsko inenjerstvo 1.3.

Direktno manipuliranje komletnim hromozomskim garniturama kompletnim genetikim materijalom pojedini elija oznaava se nazivom genomsko ininjerstvo. Drugi rijeima radi se o tretiranju cjelokupnog genetikog materijala u datom ivom sistemu gdje su zastupljeni svi geni.

Meu najstarije uspjehe genomskog ininjerstva danas se ubraja uzgoj potpunih biljaka mrkve dobijenih od naroito tretiranih tjelesni elija ,to je polo za rukom amerikim nanicima 1958.god. Ova tehnika nazvana kultura somatski genoma kasije je dala dobre rezultate.

Kloniranje haploidni genoma je drugi vaan sektor genomskog ininjerstva posebno znaajan za genetikoininjerske i genetike poduhvate s biljnim vrstama. Haploidne biljke su odavno otkrivene u prirodi a danas su poznati metode indukcije(izazivanje razvoja haploidni jedinki vjetakim putem).

Razliiti faktori mogu da postaknu razvie haploidne elije u potpune jedinke.

U savremenim labaratorijama to se najee postie u kulturi polena gdje se polenova zrnca odgovarajuom simulacijom uzgajaju u izrasline nediferenciranih haploidnih elija (kalus) ali dolazi (u razliitom stepenu)i do diferencijacije sve do formiranja haploida.

Kultura antera i polena 1.3.1

Kultura antera(sl. 5.) i polena podrazumjeva regenaraciju biljaka in vitro iz haploidnih elija polena, koja se pokazala uspjenom kod brojnih biljnih vrsta(penica jeam, pirina, paradajz, kupus, duhan, raznih vrsta trava, vinove loze) i jo kod 175 drugih vrsta koje se razvrstavaju u 50 razliitih redova. U kulturi enskog gametofita jajne elije megaspore ili embrijona takoe se mogu dobiti haploidne biljke.

Smatra se da su haploide elije pogodnije od diploidnih za primjenu genetikog ininijerstva kod biljaka zbog osustva dominacije i drugih genskih interakcija.

Primjena ovog metoda znasniva se na tome da se kod haploidnog polena podstanke formiranje kalusa a iz njega regenerie se bijka sa diploidnim brojem hromozoma koja je normalno fertilna.

Dupliranje broja hromozoma je esta pojava za vrijeme formiranja kalusa, ma da se to moe postii i putem kolhicina.

Za dobivanje haploidnih biljaka u kulturi in vitro koristi se antera ili izolovane elije polena koje se gaje na posebnim hranivim podlogama.

Bolji rezultati se postiu kada je polen otporniji da podnese hladni tretman prije stavljanja u kulturu in vitro.

Najpogodniji razvojni stadijum polena za stavljaje treba odrediti za svaki genotip ali se obino uzima da je to prvi stadijum miotike diobe polena.

Broj biljaka dobivenih iz kalusa u kulturi in vitro je dosta mali i zavisi od stadijonog razvoja polena biljne vrste i samog medijuma.

Izbor hranjive podloge za kulturu je vaan i specifian problem za svaku biljnu vrstu. Najve broj istraivaa smatra da da je osnovna komponenta hranjive podloge mineralni rastvori makro i mikro elementi uz prisustvo azota, aminokisalina,vitamina i regulatora rasta.

Povoljan efekt za poveanje frekfrencije pojava kalusa postiu se na hladnim pretretmanima kod duhana,pirina,dature,jema i penice.

Haploidne biljke koje se razvijaju iz mikrospora nisu sposobne za reprodukciju. Ali u kulturi in vitro esto dolazi do spontanog dupliranja broja hromozoma i dobvaju se diploidne homozigotne biljke koje su sasvim homozigotne. Ovaj metoda je znaajan za skraivanje procesa oplemenivanja biljaka. Tako se kod autogametni biljnih vrsta (penica,jeam) putem regeneracije biljaka iz polena F1 generacije mogu se dobiti diploidne homozigotne iste linije za dvije godine, dok putem klasini metoda selekcija treba 5-6 god.pa i vie. Kod ksenogamnih biljaka (kukuruz,suncokret i dr.) mogu se ovim metodom dobiti homozigotne inbreed-linije za znatno krae vrijeme i izbjei dugotrajan proces inbridovanja 6-9 generacija. Osim toga ovom metodom je potrebno znatno manji broj biljaka da bi se dobio homozigotan materijal nego kod klasini metoda.

Haploidi se mogu dobiti i putem eliminacije hromozoma jednog od roditelja pri udaljenoj hibridizaciji, pa se ne stvara diploidni zigot ve samo haploidan embrion u cvijetu majke.

Produkcija haploida nailazi na mnoge tekoe i zapreke tako da indukcija razvoja uspjeva samo kod relativnog malog broja polenovi zrnaca u kulturi.

Veom plodan i znaajan pravac genomskog ininjerstva je i hibridizacija somstski genoma skup metoda za izvoenje oipta krianja zaobiljenje puteve spolnog razmnoavanja.Zahvaljuji razvoju somatske hibtidizacije omogueni su eksperimentalna ukrtanja najrazliitiji ,filogenski veoma udaljeni vrsta a hibridizaciski zahvati su uinjeni daleko lakim i raznovrsnijim u poreenju sa klasinom praksom.

Spontano stapanje somatski elija i njihovi genoma primjeeno je poetkom ezdeseti godina prolog vijeka a i ranije je bilo poznato da se tjelesne elije spontano stapaju pod nekim posebnim oklonostima.

Ta injenica je dala naunicima ideju da elijama u kulturi dodaju viruse kako bi potstakli njihova spontana stapanja (fuzije). Kasnije su pronaeni razni efikasniji agensi koji djeluju u smislu stimulacije stapanja kultiviranih somatski elija razliitog porijekla.

Pronalskom efikasni fuzogena rijeenja je najvaniji problem u postupcima somatske hibridizacije raznih vrsta a hibridizirane su i ivotinjske sa biljnim elijama.

Veina ovih eksperimenata izvedena je za istraivake ciljeve ali je hibridizacija somatski elija urodilo i nekim veoma vanim praktinim rezultatima,meu kojima je od posebne vrijednosti proizvodnja tzv. mononuklearnih antitijela. Monoklonska antitijela nastaju hibridizacijom odreenih tipova bijelih krvnih zrnaca u kojima se proizvode antitijela sa kultiviranih elija neki oblika raka, koji se neogranieno razmnoavaju.

Na ovaj nain dobijene su praktino besmrtne elije sposobne da proizvode zadano antitijelo(agens koji specifino raspoznaje odreenu bjelanevinu ili neki drugi hemiski spoj (antigen) stupaju sa njime u naroitu vezu).

Zahvaljujiisvojim osobnostima antitijela imaju irok spektar mogue primjene poev od borbe sa razliitim nepoeljnim napadaima na organizam do itavog niza mogui primjena u istraivake svrhe.

Indukovana poliplojdija se moe smatrati jednom od oblasti genomskog ininjerstva. Raznim spoljanim djelovanjem mogue je stvoriti poliploide, elije odnosno organizme sa uveanim brojem hromozomskim garniturama.

Poliploidi nastaju i spontano u prirodi a labaratotijama se proizvode primjenom razliiti fizikalnih ili hemiski srestava. Stvaranje poliploida ima znaajno mjesto u traenju i pronalaenju novih kvalitetniji i ovjekovim potrebama povoljni varijeteta kulturnog bilja i domai ivotinja. Ploiploidi esto imaju specifine osobine poeljne sa stanovita zahtjeva poljoprivredne proizvodnje.

Kultura elija i tkiva 1.3.2

Biljna elija posjeduje sposobnost indukcije razvoja intaktne biljke iz pojedinane ili iz grupe elija , to je od posebnog znaaja u primjenjenim genetikim istraivanjima. Iz izolovanih elija na pogodnoj podlozi i u odreenim uslovima regenerie se cijela biljka. Kod mnogi biljni vrsta regeneraciaj biljka iz pojedinani elja ne uspjeva zbog citogenetiki anomalija.

Kultura elije bi mogla na u oplemenjivanju biljka slinu primjenu kao i kultura embriona i meristema, ali sa prednou jo veeg koificijenta razmnoavanja. Kultura elije bi mogla da poslui i za izolovanje mutacija na nivou elije. esto elije ili protoplasti izdvojeni iz biljke nezaraene virusima i prenjeti u kulturu in vitro ispoljavaju genetiku nestabilnost raznih vrsta. Promjene koje nastaju odnose se najee na poliploidiju-aneuploidiju kao i na genske mutcije. Ove promjene se prenose u regenerisane biljke i njihove dijelove. Pri primjeni kultura elija u oplemenjivanju bilja treba uzeti u obzir sledee momente:

1) kultura elija kod vii biljaka nije ista kao kod jednoelinih,ve je komponetna komplesnih razvojnih sistema

2)mnoga agronomski vana svojstva

3)mnogi fenotipovi odabrani iz kultura elija ne ispoljavaju svoje osobine kod razliitih biljnih vrsta

Regenaracija biljaka iz kulture elija i tkiva moe da se odvija na dva naina:

a)organogeza obuhvata razvoj ponika iz mase elija, njegovo presaivanje na podlogu koja omoguava formiranje koijenovog sistema i gajenje do intaktne biljke

b)embrijogeneza tj formiranje somatinih embrijona iz kulture elija i dalje formiranje biljki.

Da bi se uspjeno prenijele biljke iz uslova in vitro u poljske uslove potrebno je da preu fazu ovrivanja. Navedeni metodi pokazali su razliite uspjeh i prinmjenu kod razliitih biljnih vrsta.

Kultura ebriona u meristema 1.3.3.

Kultura embriona i meristema prestavlja vaan metoda u genetikim istraivanjima, naroito pri interspecijes i interganus hibridizaciji. esto se deava da se poslije ukrtanja formira embrion ,ali se ne formira endospermi iz takvog sjemena se prirodnim putem ne moe razviti biljka , dok se gajenje embriona na hranjivoj poidlozi u sterilnoj sredini moe dobiti biljka.

Kultura meristema na hranjivoj podlozi ima iru primjenu i prua mogunost kolonskog razmnoavanja in vitro i moe da poslui:

1)za dobivanje zdravi biljaka nezaraenim virusima , naravno ukoliko klonira zdrava biljka (primjenjuje se kod niza vrsta u voarstvu ,cvjearstvu i ratarstvu(naroito kod kompira))

2)za brzo razmnoavanje biljaka (mogu se koristiti mali fragmanti meristema,to prestavlj veliki inkeks razmnoavanja i u podesnog genotip moe se dobiti vei broj biljka (eerna repa, suncokret itd)

3)za odravanje biljnog materijala u bankama gena kao pdesnog izvora genetikog materijala.

Postoji mogunost za primjenu in vitro kloniranja u proizvodnji kvalitetnog sjemena , koje je posebno atraktivno za neke vrste iz roda brassica kod kojih je odravanje roditeljski linija vrlo teko i skupo.

ANDROGENEZA

MIKROSPORE

MAKROSPORE

PARTENOGENEZA

Nastajanje haploida u prirodi (sl. 6.)

HAPLOIDI