Biotechnologia w ochronie roślin

Celem zajęć jest zapoznanie studentów z metodami transformacji genetycznej roślin, Omówione zostaną metody wektorowe i bezpośrednie, a także geny użytkowe wprowadzone do roślin w celu uzyskania odporności na stresy biotyczne i abiotyczne oraz modyfikujące cechy jakościowe roślin. Przedstawione zostaną przykłady zastosowania biotechnologii w ochronie roślin przed agrofagami, a także zakażenia mikrobiologiczne występujące w kulturach in vitro oraz możliwości ich eliminowania.

Treści kształcenia

Transformacja genetyczna i jej znaczenie

Metody transformacji roślin: bezpośrednie i wektorowe

Przegląd genów użytkowych wprowadzonych do roślin warunkujących odporność na stresy biotyczne i abiotyczne oraz modyfikujące cechy jakościowe roślin

Wykorzystanie w biotechnologii roślin mikroorganizmów, jako czynników ochrony roślin przed chorobami

Drobnoustroje endo i egzogenne w kulturach in vitro

Zapobieganie zanieczyszczeniom mikrobiologicznym eksplantatów na poszczególnych etapach kultury in vitro

Rośliny transgeniczne odporne na szkodniki, choroby i herbicydy

Znaczenie i możliwości wykorzystania w ochronie roślin różnych związków wytwarzanych przez bakterii Bacillus thuringiensis (m.in. endotoksyny, toksyny fazy wegetatywnej Vip itp.)

Sposoby masowego namnażania entomofilnych wirusów, grzybów i bakterii

Przygotowanie pożywek do transformacji.

Założenie kultury Agrobacterium tumefaciens i uzyskanie zawiesiny kolonii jednokomórkowej.

Transformacja tytoniu metodą krążkową z wykorzystaniem A. tumefaciens

Ocena efektywności transformacji z użyciem różnych metod

Identyfikacja zakażeń w laboratoriach roślinnych kultur in vitro

Oznaczanie bakterii, organizmów grzybopodobnych i grzybów wywołujących zakażenia mikrobiologiczne w kulturach in vitro

Założenie testu i ocena wpływu toksycznego białka Bt na wybrane organizmy drapieżne, pasożytnicze i niecelowe

Założenie testu i ocena porównująca skuteczności działania białek z Btk i Btt na gąsienice i larwy chrząszczy

Prezentacja i analiza wyników przeprowadzonych testów

Michalik B. (red.). 2009. Hodowla roślin z elementami genetyki i biotechnologii. PWRiL, Poznań

Bednarski W., Reps A. (red.). 2003. Biotechnologia żywności. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne. Warszawa.

Boczek J., Lipa J.J. (red.). 1978. Biologiczne metody walki ze szkodnikami roślin. PWN, Warszawa.

Głowacka B. (red.).2007. Organizmy genetycznie zmodyfikowane. Materiały szkoleniowe. Wydawca Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych.

Skucińska B. (red.). 2008.Przewodnik do ćwiczeń z roślinnych kultur in vitro. Wydawnictwo UR w Krakowie.

Biotechnologia. Kwartalnik, PAN.

Environmental Health Criteria 217, 1999. Microbial Pest Control Agent Bacillus thuringiensis. World Health Organization, Geneva.

Wiedza

Definiuje pojęcia związane z transgenezą i otrzymywaniem GMO

Opisuje techniki stosowane w transformacji genetycznej roślin

Wykazuje znajomość genów wprowadzonych do roślin uprawnych warunkujących odporność na stresy

Opisuje i wyjaśnia możliwości wykorzystania w biotechnologii roślin mikroorganizmów, jako czynników ochrony roślin przed chorobami.

Poznaje drobnoustroje endo- i egzogenne w kulturach in vitro w laboratoriach kultur tkankowych i szacuje straty związane z ich wystąpieniem.

Wylicza możliwości zapobiegania zanieczyszczeniom mikrobiologicznym eksplantatów na poszczególnych etapach kultury in vitro w zależności od specyfiki laboratorium.

Opisuje pojęcia związane z roślinami GMO odpornymi na szkodniki, choroby i herbicydy

Wyjaśnia pochodzenie, działanie i możliwości wykorzystana w ochronie roślin związków wytwarzanych przez bakterie entomofilne

Tłumaczy znane techniki masowego namnażania i wykorzystania mikroorganizmów entomofilnych wykorzystywanych w ochronie roślin

Rozpoznaje zależności pomiędzy mikroorganizmami a organizmami żywymi i środowiskiem oraz wynikające z nich ograniczenia w ochronie roślin

Umiejętności

Potrafi przeprowadzić transformacje roślin z udziałem A. tumefaciens

Dobiera odpowiednie warunki hodowli in vitro podnoszące efektywność transformacji roślin

Weryfikuje efektywność transformacji z użyciem różnych metod

Identyfikuje zakażenia w laboratoriach roślinnych kultur in vitro opisuje ich sprawców

Poznaje, oznacza i systematyzuje bakterie, organizmy grzybopodobne i grzyby strzępkowe wywołujące zakażenia mikrobiologiczne w kulturach in vitro

Poznaje zasady monitoringu zakażeń w laboratoriach kultur tkankowych.

Uzasadnia konieczność stosowania biotyzacji (bakteryzacji i mykoryzacji) w kulturach in vitro.

Dobiera odpowiednie metody przygotowania testu wpływu białek Bt na wybrane organizmy

Potrafi przeprowadzić zadanie badawcze dotyczące wpływu białek Bt na wybrane organizmy

Kompiluje rezultaty zadań badawczych w prezentacji przedstawianej na forum grupy

Kompetencje społeczne

Pracuje i współdziała w grupie, przyjmując w niej różne role, określa priorytety służące realizacji określonego zadania

Rozumie potrzebę zdobywania aktualnej wiedzy z różnych dziedzin biotechnologii

Tłumaczy możliwości zastosowania biotechnologii w ogrodnictwie w kontekście odpowiedzialności społecznej, zawodowej i etycznej za produkcję żywności i stan środowiska naturalnego

Rozumie potrzebę przekazywania społeczeństwu obiektywnych informacji na temat możliwości technologicznych w zakresie doskonalenia roślin uprawnych odpornych na choroby, szkodniki i herbicydy

Akceptuje ryzyko i działania profilaktyczne w kierunku ograniczenia zagrożeń stosowania mikroorganizmów i ich metabolitów w ochronie roślin

707 test jednokrotnego wyboru)

701 egzamin pisemny ograniczony czasowo

721 demonstracja praktycznych umiejętności

203 zaliczenie raportu/sprawozdania z prac laboratoryjnych/ćwiczeń praktycznych (indywidualne, grupowe)