Informatie

Is het mogelijk om weefselkweekmateriaal uit een zaadje te extraheren?


Hier is het probleem: weefselkweek is klonen en alle planten van dezelfde moederplant zijn identiek. Aan de andere kant zijn planten die uit zaad zijn gekweekt allemaal verschillend. Als ouderplanten genetisch divers zijn (niet ingeteeld), is kweken uit zaad op de lange termijn het beste.

Het probleem begint wanneer sommige planten een lage kiemkracht hebben of moeilijk uit zaad te kweken zijn. We willen een groot aantal planten net zo snel laten groeien als weefselkweek, maar we willen diversiteit. Stel dat de plant een groot aantal zaden kan produceren of in ieder geval gemakkelijk kan produceren.

Kunnen we cellen uit het zaad halen en via weefselkweek laten groeien? Welk deel van het zaad moet worden gebruikt en hoe verschilt het van het gebruik van vegetatieve delen zoals het apicale meristeem?


Ja. Het is vrij gebruikelijk, in de mate dat het wordt gedaan door sommige hobbyistenveredelaars. Zie en.wikipedia.org/wiki/Embryo_rescue AFAIK (ik ben geen expert), zou echter niet worden gedaan voor het kweken van massa's planten, zoals weefselkweek.

Het wordt eerder gebruikt bij hybridisatie, waar je hybriden hoopt te produceren van planten die niet gemakkelijk hybridiseren. Normaal gesproken red je een aantal embryo's, laat je ze groeien tot ze volwassen zijn en gebruik je misschien weefselkweek om degenen met interessante eigenschappen massaal te verspreiden.


Cannabisdistillaat is een soort marihuana-extract dat, zoals de naam al doet vermoeden, is gedestilleerd. Een methode om dit te doen is Short Path Distillation. Deze methode ontdoet cannabis van alles behalve de kernverbinding, bekend als het cannabisdestillaat. Destillaten hebben geen smaak, smaak of aroma.

Hier wordt het lastig. Alle cannabisdestillaten zijn oliën, maar niet alle cannabisoliën zijn distillaten. Cannabisolie is pas een distillaat als het van alle andere materialen is ontdaan, op één na.

Hoewel distillaten terpenen en andere natuurlijk voorkomende smaken en aroma's missen, zijn ze nog steeds erg krachtig.


Wat is weefselkweek en het belang ervan in planten?

De productie van nieuwe planten uit een klein stukje plantenweefsel of cellen verwijderd uit de groeipunten van een plant in een geschikt groeimedium wordt weefselkweek of kweekoplossing genoemd. In dit proces is het groeimedium of de kweekoplossing erg belangrijk omdat het wordt gebruikt voor het kweken van plantenweefsel omdat het verschillende plantenvoedingsstoffen bevat in de vorm van 'gelei', bekend als agar en plantenhormonen die nodig zijn voor de groei van planten.
Het proces van weefselkweek voor het produceren van nieuwe planten is als volgt:
1. Van het groeipunt van de plant of van de punt van de plant wordt een klein stukje plantenweefsel genomen en op een steriele gelei geplaatst die voedingsstoffen en plantenhormonen bevat. De hormonen zorgen ervoor dat de cellen in het plantenweefsel zich snel delen en produceren veel cellen die een vormeloze massamassa vormen die 'callus' wordt genoemd.
2. De callus wordt vervolgens overgebracht naar een andere gelei die geschikte plantenhormonen bevat die de callus stimuleren om wortels te ontwikkelen.
3. Het eelt met ontwikkelde wortels wordt vervolgens op een andere gelei gelegd die verschillende hormonen bevat die de ontwikkeling van scheuten stimuleren.
4. De callus met wortels en scheuten scheidt zich in kleine plantjes. Op deze manier worden veel kleine plantjes geproduceerd uit slechts enkele originele plantencellen of weefsels.
5. De aldus geproduceerde plantjes worden overgeplant in potten of aarde waar ze kunnen uitgroeien tot volwassen planten.
Wat is het nageslacht van een zaadje en een kloon?
We weten dat zaden worden geproduceerd door seksuele reproductie van planten en elk zaad heeft zijn eigen genetisch materiaal dat uniek is van andere zaden en ook van de ouderplant. Over het algemeen zijn weefselkweekplanten microvermeerderde stekken of klonen, genetisch identiek aan de moeder- en alle dochterplanten.

Waarom zouden we 's nachts niet onder een boom slapen?
Gebruik van weefselkweektechniek
De weefselkweektechniek wordt steeds vaker toegepast voor de productie van sierplanten zoals orchideeën, dahlia's, anjers, chrysanten, etc. De productie van planten door middel van weefselkweek wordt ook wel microvermeerdering genoemd omdat er weinig plantmateriaal wordt gebruikt.

Voordelen van weefselkweek
1. Weefselkweek is een zeer snelle techniek. Uit een kleine hoeveelheid plantenweefsel kunnen in een paar weken tijd duizenden plantjes worden geproduceerd.
2. De nieuwe planten die door weefselkweek worden geproduceerd, zijn ziektevrij.
3. Met weefselkweek kunnen planten het hele jaar door groeien, ongeacht het weer of het seizoen.
4. Voor de ontwikkeling van nieuwe planten door weefselkweek is zeer weinig ruimte nodig.
5. Het helpt om de productie van nieuwe rassen op de markt te versnellen.
6. In het geval van de pootaardappelindustrie helpt deze techniek bij het in stand houden en aanleggen van virusvrije voorraad.
We hebben dus begrepen dat weefselkweek een techniek is die belangrijk is voor het transformeren van planten met nieuwe genen.


'Over 10 jaar kan gemakkelijk 30% van de smaakstoffenmarkt worden gemaakt van biotechproducten...' Synthetische biologie en de toekomst van smaak

FoodNavigator-USA's Elaine Watson (links) met Casey Lippmeier uit Conagen (midden) en Kathy Oglesby uit Blue California (rechts)

Maar heeft het altijd zin om smaken uit planten te halen als je ze efficiënter - en duurzamer - kunt produceren via microbiële fermentatie, en hoe zou de smaakproductie er aan het einde van de 21e eeuw uit kunnen zien?

Hoe de smaakindustrie er in 2099 uit zal zien, is een raadsel, "Maar als je kijkt naar de komende 10 jaar, zou gemakkelijk 30% van de smaakmarkt kunnen worden gemaakt van biotech-producten," zei: Blue California's hoofd van smaken en geuren Katy Oglesby tijdens een panel gemodereerd door FoodNavigator-USA op de virtuele SynBioBeta voedsel- en landbouwconferentie​ deze week.

"De tijd voor biotechnologie is nu echt aangebroken."

uiteindelijk, “meer dan 100% van de huidige markt zou kunnen worden bediend door synthetische biologie,” ​voegde collega-panellid Casey Lippmeier, VP innovatie bij specialist in synthetische biologie, toe Conagen​, die de wetenschappelijke onderbouwing van producten levert die het rechtstreeks of via filialen zoals Blue California, Sweegen en BASF verkoopt.

Voor degenen die zich afvragen of de wiskunde van Lippmeier een beetje verkeerd is, verduidelijkte hij: "Laat me uitleggen wat ik daarmee bedoel... Het ding met synthetische biologie is dat je naast het maken van alle prachtige moleculen die in de natuur bestaan, ook gloednieuwe kunnen maken... en natuurlijk doe je alle veiligheidstests, maar uiteindelijk zouden ze een aantal zeer interessante smaak- en vooral geuroplossingen kunnen bieden die momenteel niet bestaan, dus daar komt de 'meer dan 100%' vandaan."

De sweet spot voor synthetische biologie in smaakproductie​

In de praktijk, zei Lippmeier, heeft het natuurlijk geen zin om te produceren elk​ smaak in een fermentatietank vandaag, ook al is de technologie er al om op deze manier een groot aantal smaken te creëren: "Voor alle duidelijkheid, ik probeerde niet te suggereren dat we zouden verhuizen alle​ botanische extracten, dat zie ik niet​.”


LANDBOUW GRONDSTOFFEN

Nieuwe toepassingen van biotechnologie leiden tot opmerkelijke verbeteringen in opbrengst en productiviteit bij gewassen en dieren (Jaworski, zie paper in deze bundel). Gewassen kunnen specifiek worden verbeterd op functionele kenmerken, zoals voeding, smaak, textuur en verwerkbaarheid. Deze verbeteringen resulteren in toegevoegde waarde voor zowel de keukenmachine als de consument.

Graangewassen

Figuur 3 geeft een perspectief van de voedingsindustrie op plantenbiotechnologie. Deze discussie richt zich op drie gebieden: de centrale rol van moderne veredelingsstrategieën in gewasontwikkeling, nieuwe genetische hulpmiddelen en hoe deze veredelingsstrategieën beïnvloeden, en de functionele eigenschappen van gewassen samen met het concept van genetica aan de gebruikszijde en toegevoegde waarde.

FIGUUR 3

Plantenbiotechnologie - perspectief van de voedingsindustrie.

Genetische verbeteringsstrategieën. De meeste hedendaagse benaderingen van gewasverbetering zijn gericht op moderne veredelingsstrategieën die een breed scala aan genetische hulpmiddelen en kiemplasmabronnen gebruiken om genetische variabiliteit en diversiteit te genereren voor interessante eigenschappen en om genotypen te construeren met nieuwe gencombinaties waaruit nieuwe plantenvariëteiten worden ontwikkeld en vervolgens geselecteerd door middel van een reeks proeven en evaluaties. Om effectief te zijn in hun cruciale strategische rol, moeten hedendaagse plantenveredelaars bekwaam zijn in de toepassing van een reeks genetische technieken, waaronder verschillende nieuwe technologieën die nu pas worden geïntegreerd in plantenveredelingsprogramma's. Deze technologieën hebben geleid tot een drastische heroriëntatie van de benadering van plantenveredelaars voor de introductie van nieuwe genen in bestaande variëteiten en hebben de potentiële bronnen waaruit nieuwe, bruikbare genen kunnen worden gehaald, aanzienlijk uitgebreid. Conventionele bronnen van kiemplasma, waaronder waardevolle populaties van wilde planten, zullen een primaire genenbron blijven. Technieken die intergenerieke genoverdracht vergemakkelijken, zullen het belang van deze kiemplasmabronnen vergroten. Toegang tot genen van buiten het plantenrijk (bijvoorbeeld van bacteriën en dieren) is nu mogelijk en vereist dat plantenveredelaars een breder, interdisciplinair perspectief innemen.

Nieuwe hybridisatiesystemen voor de productie van hybride zaden worden ontwikkeld. Deze omvatten manipulatie op celniveau van organellaire genomen voor cytoplasmatische mannelijke steriliteit (Cocking, 1985) en de introductie van genen die zelfincompatibiliteit regelen (Nasrallah en Nasrallah, 1985). Er zijn ook nieuwe productieschema's voor hybride zaden ontwikkeld, deze omvatten gekloonde ouderlijnen die zijn geproduceerd door weefselkweektechnieken (Lawrence en Hill, 1982, 1983). Het vermogen om planten op grote schaal te klonen door middel van somatische embryogenese (Lawrence, 1981) en inkapseling om synthetische zaden te vormen (Lutz et al., 1985 Redenbaugh et al., 1986) maakt het mogelijk gewassen te produceren van unieke genotypen, die economisch niet kunnen worden gereproduceerd door zaden. Bij het ontwikkelen van veredelingsstrategieën moeten dus nieuwe opties voor de vestiging van gewassen worden overwogen.

Plantenveredelingsprogramma's maken uitgebreid gebruik van proeven en evaluaties, meestal in kassen en veldpercelen, voor de karakterisering van genotypen en voor het maken van selecties die onderhevig zijn aan vooruitgang in de veredeling of vrijgegeven voor gebruik in de landbouw. In ontwikkeling zijn verschillende diagnostische hulpmiddelen waarmee evaluaties en selecties in het laboratorium kunnen worden gemaakt (Frey, 1984). Deze hulpmiddelen omvatten isozymanalyse en DNA-sondes voor eiwitelektroforese, moleculaire markers en polymorfismen van de restrictiefragmentlengte (RFLP's) en immunodiagnostiek. Toepassingen van deze technieken in de plantenveredeling zijn van waarde bij het bereiken van verschillende doelstellingen: (1) veredeling op kwantitatieve eigenschappen (2) rasidentificatie en zuiverheidscontroles van zaadpartijen (3) screening op kwalitatieve eigenschappen door middel van merkerkoppeling (4) variëteit en genotypekarakterisering voor octrooi- en plantenrassenbeschermingscertificaataanvragen (5) voorspellingen van het combineren van het vermogen om de veredelingsproductiviteit te verbeteren en (6) karakterisering van de expressie van genen geïntroduceerd door moleculaire technieken (Frey, 1984).

Nieuwe genetische technieken. Verschillende van de nieuwe genetische technieken die momenteel in de plantenveredeling worden toegepast, vergroten het potentieel om gewassen genetisch met grotere efficiëntie en precisie te manipuleren aanzienlijk. Deze technologieën omvatten somaklonale variatie, somatische celgenetica, gametencultuur, protoplastfusie en moleculaire benaderingen voor genoverdracht (Figuur 3).

Hoewel een aanzienlijke onderzoeksinspanning in de fundamentele cellulaire en moleculaire biologie nodig is geweest om deze technieken als praktische genetische hulpmiddelen te ontwikkelen, moet hun strategische waarde in de veredeling worden beschouwd in de context van de specifieke veredelingsdoelstellingen voor een bepaald gewas. Een succesvol programma voor gewasverbetering vereist over het algemeen een evenwicht in het gebruik van meer conventionele benaderingen met voorspelbare resultaten, gecombineerd met meer geavanceerde tools met hogere risico's en minder voorspelbare bruikbaarheid. Beide vereisen een duidelijke definitie van eigenschappen die voor verbetering vatbaar zijn en een zorgvuldige beoordeling van hun commerciële waarde.

Alle volgende technieken zijn sterk afhankelijk van het universele vermogen van plantencellen en weefsels om te groeien en te manipuleren in vitro. Literatuur over dit onderwerp vormt een uitgebreide kennisbasis. De waarde van plantencel- en weefselkweek ligt in het vermogen om niet alleen toegang te krijgen tot moleculaire en cellulaire genetische strategieën, maar ze ook op een praktische manier te gebruiken. De sleutel is het vermogen om intacte planten te regenereren die nieuwe genetische mogelijkheden bevatten die terug kunnen worden gekoppeld aan conventionele plantenveredeling - het mechanisme om commerciële waarde te bereiken.

Somaklonale variatie is een vaak waargenomen fenomeen bij planten die zijn geregenereerd uit gekweekte cellen of weefsels in vitro. Aangenomen wordt dat de verkregen genetische variabiliteit een combinatie is van genetische veranderingen die optraden in de oorspronkelijke plantenweefsels of mutaties die in de weefselkweekcyclus werden geïnduceerd. Evans en Sharp (1986) hebben de unieke aspecten van het somaklonale variatieproces en het praktische nut ervan in plantenveredeling besproken. Deze aspecten omvatten de volgende: (1) De frequentie van genetische variatie is significant hoger dan spontane mutatie. (2) Genetische mozaïeken komen met een lage frequentie voor. (3) Een somaklonale variant kan over het algemeen in één generatie genetisch worden gestabiliseerd. (4) Schadelijke genetische veranderingen worden gewoonlijk geëlimineerd door de striktheid van de regeneratiegebeurtenis. (5) Cytoplasmatische genetische veranderingen zijn waargenomen. (6) Zowel dominante als recessieve mutante allelen worden gegenereerd. Somaklonale variatie lijkt dus een efficiënte methode te zijn om bruikbare genetische variabiliteit te genereren in verschillende gewassen, met name tomaten (Evans en Sharp, 1983) en tarwe (Larkin et al., 1984).

Onlangs hebben Scowcroft en collega's (1985) gerapporteerd over de genetische en moleculaire analyse van somaklonale varianten in tarwe. Ze observeerden veel genetische veranderingen: toename van ploïdie, grove chromosomale herschikkingen, translocaties en substituties van enkelvoudige nucleotiden. Voor verschillende genetische loci werden nieuwe varianten waargenomen die niet met andere benaderingen verkrijgbaar waren. Bovendien bleek een hoge frequentie van translocatie tussen chromosomen een nuttig mechanisme te zijn om buitenaardse genen in commerciële variëteiten in te voeren. Het is duidelijk dat de celcultuurcyclus onder bepaalde omstandigheden kan lijken op een genomische aardbeving en een breed scala aan variaties kan genereren.

Somatische celgenetische methoden zijn ook afhankelijk van door celcultuur gegenereerde variabiliteit. Een extra stap is opgenomen om selectie op specifieke eigenschappen op cellulair niveau mogelijk te maken. Deze benadering is nuttig geweest bij het genereren van eigenschappen voor tolerantie voor toxische selectiemiddelen, zoals herbiciden (Miller en Hughes, 1980, Shaner en Anderson, 1985), aminozuuranalogen (Harms et al., 1982), of toxines van pathogenen ( Carlson, 1973 Gengenbach et al., 1977).

Horsch et al. (1987) hebben onlangs de waarde aangetoond van de somatische celgenetische benadering bij de genetische manipulatie van plantenresistentie tegen het herbicide glyfosaat. Wanneer geïsoleerd, als resultaat van een 20-voudige amplificatie van het gen, werd aangetoond dat een glyfosaat-tolerante cel van petunia-hybride het enzym (EPSP-synthase) dat verantwoordelijk is voor tolerantie, overmatig produceert. Een cDNA-kloon die codeert voor het enzym werd geïsoleerd uit een cDNA-bibliotheek van de tolerante cellijn en gebruikt om herbicidegevoelige lijnen om te zetten in tolerante cellijnen.

Gametencultuur kan worden gebruikt om haploïden en verdubbelde haploïden te genereren voor een snelle ontwikkeling van homozygote foklijnen (Baenziger et al., 1984). Verschillende nieuwe variëteiten van rijst, tabak en gerst zijn ontwikkeld met andere kweektechnieken.

Protoplastfusietechnieken worden gebruikt om somatische hybriden te produceren door de gebruikelijke seksuele barrières tussen soorten te omzeilen en zo nieuwe gencombinaties te genereren (bijvoorbeeld intergenerieke combinaties). Dudits en Praznovszky (1985) hebben aangetoond dat de productie van asymmetrische hybriden door fusie met bestraalde protoplasten een effectieve techniek is om nieuwe gencombinaties te creëren tussen ver verwante plantensoorten. Het gebruik van protoplasten om cytoplasma's te vervangen of uit te wisselen om cytoplasmatische mannelijk steriele (CMS) lijnen te genereren, is van grote praktische waarde voor plantenveredelaars. Deze aanpak is een werkbaar alternatief voor de generaties terugkruising die gewoonlijk nodig zijn om een ​​vruchtbare lijn om te zetten in een CMS-lijn. Fusietechnieken maken andere genetische manipulatiebenaderingen van organellen mogelijk (bijv. recombinatie). Organellen zijn voor het grootste deel ontoegankelijk voor genetische verbetering met conventionele kweekmethoden.

Genoverdrachttechnologie biedt de meest nauwkeurige manipulatie van genetische eigenschappen. De meeste gewassen kunnen nu efficiënt worden getransformeerd door ofwel Agrobacterium- gemedieerde genoverdracht (Horsch et al., 1985), directe DNA-overdracht door opname in protoplasten (Potrykus et al., 1985), of micro-injectie (Crossway et al., 1986). Het praktische nut van de moleculaire overdracht van specifieke genen en hun stabiele integratie in het plantengenoom is duidelijk aangetoond (Jaworski, zie artikel in dit boekdeel). Deze technologie breidt het scala aan bronnen voor genen buiten het bereik van conventionele veredeling aanzienlijk uit en voegt een nieuwe dimensie toe aan strategieën voor het verbeteren van gewassen. Deze bronnen omvatten virale genen (bijv. , EPSP-synthase) voor herbicidetolerantie (Comai et al., 1983), en insectengenen (bijv. luciferase) voor visuele tracking en expressie van overgedragen genen in situ (Ow et al., 1986). Het vermogen om de juiste expressie van geïntroduceerde genen te controleren is van cruciaal belang voor het nut van deze technologie. Enkele recente rapporten zijn in dat opzicht bemoedigend. Er werd aangetoond dat een zaadopslageiwitgen van een op tabak overgebrachte boon op een weefselspecifieke manier correct tot expressie wordt gebracht in tabakszaden (Sengupta-Gopalan et al., 1985). Er is aangetoond dat regulerende sequenties van zaadopslageiwitten van peulvruchten en een niet-zaadeiwitgencluster correct werken wanneer ze worden overgebracht naar tabak. Het is veilig om aan te nemen dat de routinematige introductie en expressie van vreemde genen in planten nabij is. Wat niet zo ver gevorderd is, is kennis van de genen die functionele eigenschappen bepalen in gewassen voor voedselgebruik.

Functionele eigenschap genetica. Onderzoek naar de functionele eigenschappen van gewassen is ernstig verwaarloosd. Verreweg het leeuwendeel van zowel fundamenteel als toegepast onderzoek voor gewasverbetering is gerelateerd aan de productiekant: omgaan met de agronomische eigenschappen, waaronder ziekte- en insectenresistentie, biochemische factoren die de opbrengst beïnvloeden, en stress- en herbicidetolerantie. Deze genetica aan de productie- of aanbodzijde heeft invloed op het aanbod, de beschikbaarheid en de kosten van grondstoffen. Aan de andere kant bepaalt genetica aan de kant van het gebruik of met toegevoegde waarde de verwerkbaarheid, voeding, gemak en kwaliteit van onze grondstoffen en voedingsproducten. De voedingsindustrie is van oudsher begonnen met basisgrondstoffen, zoals tarwe, maïs en rijst (Figuur 3) en toegevoegde waarde door verwerkingstechnologie om consumentenproducten te ontwikkelen. We betreden nu een tijdperk in de voedingsindustrie waarin meer nadruk zal worden gelegd op het toevoegen van waarde verder terug in de voedselketen. Hoewel dit zal worden vergemakkelijkt door de nieuwe genetische hulpmiddelen die hierboven zijn besproken, wordt het ernstig beperkt door ons huidige gebrek aan begrip van functionele kenmerken op biochemisch niveau. Ook zijn veel van de functionele kenmerkkenmerken multigeen, wat genetische strategieën voor hun verbetering bemoeilijkt. Ondanks deze beperkingen kunnen we een veel grotere nadruk verwachten op grondstoffen van gewassen die genetisch op maat zijn gemaakt voor de voedselverwerker en de consument. Het resultaat zal “noncommodity” (Klausner, 1986), gedifferentieerde grondstoffen zijn.

Een duidelijk bewijs hiervan is het recente werk met high-solid tomaten. Het verhogen van het vastestofgehalte van tomaten van 5% vaste stoffen tot een niveau van 6% vaste stoffen heeft een waarde in de verwerkte tomatenindustrie van $ 80-100 miljoen per jaar. Er worden verschillende benaderingen gevolgd, maar tot op heden is alleen de somaklonale variantlijn van DNA Plant Technology, genaamd DNAP-9 (Certificate of Plant Variety Protection No. 8400146), vrijgegeven. DNAP-9 is afgeleid van UC82B, een standaard, open bestoven verwerkingsvariëteit, door planten te regenereren uit gekweekte weefsels. Gegevens die zijn ingediend bij de DNAP-aanvraag die in augustus 1984 is ingediend, geven aan dat het enige belangrijkste verschil een toename van oplosbare vaste stoffen met ongeveer 20% is in vergelijking met die van UC82B. Hoewel dit het nut van de somaklonale variatiebenadering lijkt aan te tonen, is DNAP-9 mogelijk niet concurrerend met recent ontwikkelde F1 hybriden, die hogere opbrengsten en een ongeveer gelijkwaardig gehalte aan vaste stoffen hebben. DNAP en andere bedrijven evalueren andere van somaklonale varianten afgeleide hybriden. Moleculair genetische benaderingen voor het verhogen van oplosbare vaste stoffen in tomaten hebben tot nu toe geen vooruitgang laten zien.

Het effect van mutante allelen op het koolhydraatmetabolisme is goed gedocumenteerd (Shannon en Garwood, 1984). Met de genetische technologieën die worden ontwikkeld, moet het mogelijk zijn om het koolhydraatmetabolisme in graangewassen specifiek op moleculair niveau te manipuleren. Voorbeelden van toepassingen in de voedingsindustrie zijn verbeterde textuur en kookeigenschappen van rijst, verbeterde zoetheid en mondgevoel, bijvoorbeeld de romigheid van suikermaïs, en anti-verouderingseigenschappen van tarwemeel voor gebakken goederen. Vanuit een iets ander perspectief zou het mogelijk moeten zijn om de textuur van groenten en fruit te verbeteren door de expressie van cellulase en pectinase tijdens het rijpen te remmen (Wasserman et al., 1986).

Er worden verschillende strategieën gevolgd om de essentiële aminozuurbalans van granen en peulvruchten die nodig zijn in de voeding van mens en dier te verbeteren. Meestal hebben granen een tekort aan lysine en hebben peulvruchten een tekort aan zwavelaminozuren, methionine en cysteïne. Schaeffer (1986) en Hibberd et al. (1986) hebben het gebruik van somatische celgenetica gerapporteerd om cellen te selecteren die resistent zijn tegen aminozuuranalogen en die de deficiënte aminozuren overmatig produceren. Van maïs- en rijstplanten die uit deze cellen zijn geregenereerd, is aangetoond dat ze hogere niveaus van de specifieke aminozuren in het graan hebben. Moleculaire benaderingen boeken ook vooruitgang. Larkins (1987) rapporteerde dat verschillende laboratoria zaadopslageiwitgenen modificeren door specifieke sequenties in te voegen of specifieke basesubstituties aan te brengen om endogene zaadopslageiwitten te produceren die hogere niveaus van de beperkende aminozuren bevatten. Een andere benadering omvat ofwel het verhogen van de expressie van endogene genen die coderen voor voedingsrijke eiwitten of het introduceren van zaadopslageiwitgenen van heterologe soorten om de aminozuurbalans te verbeteren (Rao en Singh, 1986). (De laatste strategie wordt ook geprobeerd voor genen die coderen voor de productie van dierlijke eiwitten, zoals ovalbumine.) Tot op heden heeft geen van deze strategieën een verbeterde korrel opgeleverd. In tarwe bepalen zaadopslageiwitten de deegkwaliteit voor gebakken goederen, en deze zijn vatbaar voor vergelijkbare genetische strategieën.

Uiteraard zijn er nog tal van andere mogelijkheden om de functionele eigenschappen van gewassen voor de voedingsindustrie te verbeteren. Verschillende groepen (Rattray, 1984, Sharp, 1986) manipuleren de biosynthese van lipiden om het oliegehalte te verbeteren en om de triglyceridensamenstelling te wijzigen om de waarde te verhogen (bijv. de productie van kokosolie in sojabonen of raapzaad). Unilever, Sime Darby en de DNAP/United Fruit joint venture zijn momenteel bezig met het opzetten van plantages van elite-oliepalmselecties op basis van weefselkweekklonen (Sharp, 1986). Er wordt een stijging van de olieopbrengst met 25 tot 30% voorspeld.

In de plantenbiotechnologie zijn er verschillende zeer belangrijke vorderingen gemaakt die ons vermogen om functionele eigenschappen te wijzigen, zullen beïnvloeden. De belangrijkste is het recente rapport van Ecker en Davis (1986) dat antisense RNA (minus-streng RNA) specifieke genexpressie in planten remt. Soortgelijke waarnemingen zijn gerapporteerd in bacteriële en dierlijke systemen (Green et al., 1986). Het praktische belang van de antisense RNA-benadering voor het (in feite) genereren van instant mutante allelen is aanzienlijk. Niet alleen kunnen specifieke genen worden geblokkeerd op een manier die vergelijkbaar is met mutaties, maar één antisense-gen zou ook kunnen worden gebruikt om een ​​multigenfamilie te blokkeren. Bovendien zou de antisense-benadering kunnen worden gebruikt om een ​​homozygoot mutant allel te simuleren, dat van grote waarde zou zijn in polyploïde soorten zoals gewone broodtarwe, die hexaploïde is.

In de plantenceltechnologie zijn recentelijk methoden beschreven om graangewassen zoals rijst en maïs te transformeren (Fromm et al., 1986 Potrykus et al., 1985) en om planten te regenereren uit protoplasten (Abdullah et al., 1986). Sojabonen, die zeer resistent zijn gebleken tegen celcultuurmanipulatie, kunnen ook worden geregenereerd (Collins et al., 1985). Zo zijn er nu sleuteltechnieken voor de meeste belangrijke voedselgewassen.

Genetica aan productiezijde versus gebruikszijde

In dit boek heeft senator Albert Gore, Jr. (D-Tenn) de serieuze kwestie van het netto-effect van nieuwe toepassingen van biotechnologie op de Amerikaanse landbouw besproken. Wat betreft de risico's, verklaarde hij: "Gezien onze staat van dienst op het gebied van landbouw, is de kans veel groter dat we ons per ongeluk verdrinken in een zee van overtollig graan", en hij wees erop dat we een tijdperk van hardnekkige overproductie verder kunnen ontwikkelen, het bevorderen van grootschalige agrarische landbouw ten koste van kleine boerderijen. Hij vroeg: “Is de familieboerderij op het punt om genetisch te worden veranderd?” En hij concludeerde dat met zo'n uitkomst 𠇋iotechnologie een holle overwinning voor de wetenschap of voor de samenleving zal zijn. . . .” Dit zijn geldige punten die een beeld weerspiegelen dat wordt gedeeld door veel collega's van senator Gore die betrokken zijn bij landbouwplanning. Deze perceptie is grotendeels gebaseerd op de historisch onevenwichtige nadruk op landbouwonderzoek en -ontwikkeling op productie- of aanbodgenetica (d.w.z. een focus op de productiecomponent van de landbouw om hogere opbrengsten en lagere productiekosten te bereiken). Het merendeel van de gewasbiotechnologie wordt toegepast om de agronomische eigenschappen te verbeteren. Dit geldt met name voor zowel grote bedrijven als kleine biotechbedrijven, waarvan de primaire klant de boer is.

In de voedingsindustrie bouwt de recente toename van onderzoek naar biotechnologie voor gewassen echter een momentum op aan de andere kant van de vergelijking - gebruikskant of genetica met toegevoegde waarde. Het onderzoek is hier gericht op het eindgebruik van agrarische grondstoffen, met een focus op toegevoegde waarde en hoger rendement. Er zijn grote kansen om de component van de voedingsindustrie met toegevoegde waarde terug te brengen naar de boerderij (Figuur 3). Genetische verbetering van specifieke gewassen voor maximaal rendement volgens eindgebruik creëert gedifferentieerde of niet-commodity grondstoffen. De sleutel tot vooruitgang op dit gebied zal onderzoek zijn om een ​​kennis van de functionaliteit van grondstoffen te ontwikkelen die voldoende is om te worden vertaald naar genetische manipulatiestrategieën. Bedrijven die hierin succesvol zijn, kunnen een belangrijke nieuwe factor in technische hefboomwerking genereren. Hetzelfde kan ook gelden op internationaal niveau.

Genetica aan de gebruikskant of met toegevoegde waarde zal een zekere mate van herstructurering in landbouwpraktijken teweegbrengen (bijvoorbeeld door de nadruk te leggen op de productie van contractgewassen en kanalen voor de identiteit van grondstoffen). Of deze veranderingen een gunstig effect zullen hebben op het familiebedrijf, is een belangrijke vraag voor landbouweconomen. Ongeacht welke kant van de gewasverbeteringsvergelijking wordt nagestreefd, de vraag blijft: welke specifieke genen of eigenschappen moeten worden geselecteerd als economisch haalbare doelen?

Plantencelbioreactoren

Dertig jaar geleden ontvingen Routier en Nickell (1956) van Pfizer een Amerikaans patent voor het gebruik van plantencelculturen voor de industriële productie van natuurlijke producten. Sindsdien is er op verschillende gebieden aanzienlijke vooruitgang geboekt: (1) in het aantal plantensoorten dat in cultuur kan worden gekweekt, (2) in de productie van een breed scala aan secundaire metabolieten (Dougall, 1985), (3 ) in ons begrip van de betrokken biochemische routes en hun regulatie, en (4) in bioreactorontwerp- en kweekprotocollen (Shuler en Hallsby, 1985). Ondanks deze vooruitgang zijn er slechts twee commerciële toepassingen, en dit zijn zeer hoogwaardige medicinale en cosmetische ingrediënten - shikonine (Tabata en Fujita, 1985) en ginsengoside (Ushiyama et al., 1986).

Langetermijnprojecties voor goedkope productie van secundaire metabolieten, gebaseerd op toekomstige technische ontwikkelingen, zijn gerapporteerd (Sahai en Knuth, 1985). De vooruitzichten voor de economische productie van voedselingrediënten door celcultuur zijn echter niet optimistisch voor de korte termijn. Dit komt voornamelijk door hun relatief lage waarde, lage productieniveaus door cellen en de hoge kosten van de plantencelbioreactorbenadering. De meest recente schatting bij de huidige stand van de technologie is ongeveer $ 3.000/kg (Drapeau et al., 1987). Dit lijkt een belangrijk gebied te zijn voor het toepassen van rDNA-technieken om de dramatische verbeteringen te bereiken die nodig zijn voor commercieel succes.


Er zijn hier veel opties, maar het klinkt alsof je iets landbouwbaars wilt. Hier zijn er een paar die ik op internet heb gevonden en terwijl sommigen je nodig zouden hebben om je verbeeldingskracht uit te rekken, zouden anderen dat niet doen.

Gefermenteerde Wijn Joe is een boer die door velen als gek werd beschouwd, maar toen hij rode wijn onder de grond begon te begraven, begonnen veel mensen hem te mijden. Sommige kinderen die Joe nog bezochten, vertelden fantastische verhalen over Joe die wijn veranderde in kleding van alle dingen behalve kinderen die je kent? Het bleek dat ze niet verkeerd waren.

Blijkt dat Joe erachter was gekomen hoe hij een paar mooie bacteriën moest gebruiken, niet dat de stadsmensen weten wat dat is, in het geslacht Acetobacter om azijn te maken. Aan de positieve kant is een bijproduct vezels die in doek kunnen worden omgezet. Hoewel het vrij vreemd is, is het haalbaar met middeleeuwse Europese technologie en zelfs waarschijnlijk onder de wijn begraven onder de grond om het lang genoeg op een relatief constante temperatuur te houden zodat de bacteriën hun werk kunnen doen. Azijn was ook nuttig voor andere dingen. En waarom besloot Joe dat hij zijn rode wijn liever zou begraven in plaats van er dingen mee te doen? Misschien is de prijs gedaald. Misschien werd hij onder druk gezet om het te verkopen en besloot hij in plaats daarvan azijn te maken.

Wat betreft hoe Joe zich realiseerde dat hij stof van de wijn kon maken of zelfs dat er rare dingen waren, Acetobacter heeft zuurstof nodig om het beste te werken en aangezien Joe azijn probeerde, zou dat het beste werken. Waarom azijn? Misschien is hij gek. Hij heeft er in ieder geval een of andere rare stof uit gehaald.

Spin zijde Deze vereist handzwaaien en ofwel echt rare spinnen of gigantische spinnen. Either way we have giant spider eggs sacks that are buried under the ground like turtles for the spiders to burst forth and do spider things. Then we have Maria, who say lives near the woods, and decides to pull a chinese silk farming method (Idk why or how maybe she has spies that told her about silk worms.) and she killed off the baby spiders and used the silk for spider silk. I'm not certain but it's a possibility of digging up spider silk and weaving it.

Plant roots? This one would require more hand waving in my opinion but I don't see why it wouldn't be possible to get textiles out of it. More likely it would be some type of novelty lace that would fade away quickly though.

Sarah the nun was tending to the gardens when she thought to herself, 'You know I bet if I made the soil in weird shapes I could get the roots to make pretty patterns.' https://www.designboom.com/art/diana-scherer-manipulated-plant-roots-patterns-01-21-2017/

This took her a long time, and depending on the level of communication people have and how likely they are to listen to Sarah the low level gardener might increase the field of agriculture, but she could make some pretty patterns and probably sell them about. Maybe even teach a few people how to do it and make it the latest trend. If you hand wave it then the roots could theoretically become short term clothing.

Strange breeds Most aren't aware the bees make silk but they do in order to make their hives. Do some hand waving and you could say that some wild bees made collectable silk that could be turned into fabric with a little bit of work. Include a few bee caves and wabam.

You could also make upside down cotton, or some such thing, that grows a pod underneath the ground to keep it safe until a human comes along to dig it up and gather it. There's a bunch of different options but these are some that I gathered.


Is it possible to extract tissue-culture material from a seed? - Biologie

The improvement of crops with the use of genetics has been occurring for years. Traditionally, crop improvement was accomplished by selecting the best looking plants/seeds and saving them to plant for the next year s crop.

Once the science of genetics became better understood, plant breeders used what they knew about the genes of a plant to select for specific desirable traits. This type of genetic modification, called traditional plant breeding, modifies the genetic composition of plants by making crosses and selecting new superior genotype combinations. Traditional plant breeding has been going on for hundreds of years and is still commonly used today.

Plant breeding is an important tool, but has limitations. First, breeding can only be done between two plants that can sexually mate with each other. This limits the new traits that can be added to those that already exist in that species. Second, when plants are mated, (crossed), many traits are transferred along with the trait of interest including traits with undesirable effects on yield potential.

Step 1: DNA Extraction
The process of genetic engineering requires the successful completion of a series of five steps.

Step 4 : Transformation
The modified gene is now ready for the fourth step in the process, transformation or gene insertion.

Since plants have millions of cells, it would be impossible to insert a copy of the transgene into every cell. Therefore, tissue culture is used to propagate masses of undifferentiated plant cells called callus. These are the cells to which the new transgene will be added.

The Process of Plant Genetic Engineering
The entire genetic engineering process is basically the same for any plant. The length of time required to complete all five steps from start to finish varies depending upon the gene, crop species, available resources and regulatory approval. It can take anywhere from 6-15+ years before a new transgenic hybrid is ready for release to be grown in production fields.


Different Fields of Agriculture Implementing Biotechnology

Both the field of agriculture and biotechnology covers a lot of ground. Likely, the integration of both and their applications are many.

1. Biofertiliser Technologies

A bio-fertilizer is a substance that contains living organisms that, when applied to seed, plant, surfaces, or soil, colonize the rhizosphere or the interior of the plants and promotes growth by increasing the supply or availability of primary nutrients to the host plants.

Bio-fertilizers are eco-friendly and do not contain substances that harm the living soil. It acts indirectly helping the plants or the crops in proper stimulation through natural processes like nitrogen fixation, phosphorylation, enhancing the growth by the provision of the growing substances — for example, Rhizobium, Azotobacter, Azospirillum, Frankia, Blue-green algae.

Some of these bio-fertilizers, like Rhizobium and Frankia, cannot independently work as fertilizer. Hence, it establishes itself inside the root nodules of leguminous plant species. Whereas, blue-green algae are free-living and help in nitrogen fixation in moist soil. These biofertilizers help in the synthesis of organic compounds that contain nitrogen, such as amino acids, proteins, nucleic acids, etc. It has been gaining popularity and mostly used for crops such as Wheat, Maize, Cotton, Mustard, etc.

2. Molecular Breeding

Marker-assisted selection or molecular breeding is cutting edge technology among today’s biotech companies. Plant breeders can use this technique to locate and assemble desirable traits to speed up the process of developing the new commercial hybrids.

Unlike GMOs, new crop varieties produced by marker-assisted selection are spared the regulatory trials and the public opposition mainly because the plant’s natural genetic boundaries are not crossed.

When a marker is genetically linked to a treat, its use can speed up the identification of genetically superior plants. Then, these superior plants are used to develop disease-resistant plants and have resistant to the adverse effect of climate change. As a result, it helps in making improved plants and increases the productivity of agriculture.

3. Disease Diagnostics and Vaccines

Disease in agriculture is one of the most problematic issues. Thus, biotechnology techniques can be an effective measure for disease management.

Biotechnology has a significant application in pharmacogenomics, genetic testing, serological tests, and genetic therapy. It has developed certain feed additives or enzymes like prebiotics, single-cell protein, etc. provided as nutrients for animals. In contrast, Recombinant vaccines, Sterile Insect Techniques (STI), etc. are usually practiced to maintain the health of animals. It also helps in the identification of multiple pathogens, distinguishes antibiotic-resistant genotype and to confirm complex multispecies infection.

Clostridium chauvoei, Pasteurella multocida, Brucella abortus, Bacillus anthracis, rabies virus, etc. are certain microorganisms used in vaccines and serological tests.

4. Biofuels

The agricultural industry plays an important role in the production of biofuels and consuming resources and also as the feedstock for fermentation and cleaning of biofuel, biodiesel, and bio-ethanol. Genetic engineering and enzyme optimization techniques are being used to develop improved quality feedstock for more efficient change, and higher BTU ( British Thermal Unit) outputs for resulting better fuel products.

High yielding, energy-dense crops can minimize relative costs associated with harvesting and transportation, resulting in higher value fuel products.

5. Nutrient Supplement

To get better health and free from diseases, the correct amount of nutrition is essential. So, scientists are creating hereditary distorted foods that hold nutrients that help to fight disease and starvation.

An example of this is golden rice with beta-carotene, which helps in the manufacture of vitamin A in our bodies. It was found that people who eat rice helps to manufacture more vitamin A and necessary nutrients lacking in the diets of people of developing Asian countries.

6. Plant and Animal Reproduction

Using traditional methods like cross-pollination, grafting, and crossbreeding to enhance plant and animal behavior is time-consuming. Biotech advance allows for specific changes to be made rapidly, on a molecular level through the removal of genes, or the introduction of foreign genes.

This is possible using gene expression control mechanisms such as specific gene promoters and transcription factors. Methods like marker-assisted selection improve the efficiency of “directed” animal breeding, without the controversy normally associated with GMOs. Gene cloning methods must also address species differences in the genetic code, the presence or absence of introns, and post-translational modifications such as methylation.

7. Improvement In Floriculture

Floriculture is associated with the cultivation of flowering and ornamental plants for gardens and floristry, comprising the floral industry. Biotechnology is playing a key role in the generation of new varieties with the change in color, scent, size, and flower through gene manipulation technique. Through biotechnological approaches such as tissue culture and micropropagation techniques, polyploidy induction, mutation, breeding, and genetic engineering. Many varieties of ornamental plants have been developed. More than 50 ornamental plants are now being transformed using Agrobacterium-mediated transformation and particle bombardment techniques. ( Chandler and Sanchez, 2012).

8. Micropropagation

Micropropagation is one of the tools of tissue culture, used to increase the growing stock of required plant material rapidly. The propagated plants are generally disease resistant. It is an advanced Vegetative Propagation Technology.

Micropropagation can be used commercially for asexual propagation to produce a large number of the same plant with the same genetic makeup from small pieces of plant tissues. The technique is useful for seed production in certain crops as genetic conservation is highly important during the seed production processes. A large number of plants can be produced in a short period and can also be maintained in small spaces saving some of the endangered species and germplasm.


Science Experiment for Kids: Seeing Your DNA

When people think of DNA they usually visualize the elegant “twisted ladder” shape seen in everything from advertising logos to Biology textbooks. This visual is actually a kind of artist’s conception. It is a kind of scientific model, useful in helping us understand how DNA functions, but in reality impossible to see.

The structure of a molecule is far too small to be seen with even the most powerful of microscopes. Rosalind Franklin used the process of X-ray crystallography to make an image of the DNA molecule that was used by Watson and Crick to build that first model but X-ray crystallography is a bit complex for most students to do at home.

Still, some of you might want to do something a bit more dramatic than building a DNA model out of toothpicks and gumdrops. You might not be able to actually see little A,C,T and G pieces, or even a single DNA strand, but did you know that you can use some common kitchen ingredients to extract DNA from your own cells &mdash DNA that you CAN see? First, read this related article: DNA: Definition, Structure & Discovery.

Wat je nodig hebt:

  • Small paper cups (You want the smallest sized cups.)
  • 1 bottle of colorless sports drink (You can also use a strong salt water solution, but “Lemon Ice” flavored Gatorade tastes better &mdash and you can use the leftovers for refreshments after the lab!)
  • Liquid dish soap (You want to use the lightest color or colorless brand you can find)
  • A few drops of pineapple juice (You could also try using a quarter-teaspoon of meat tenderizer dissolved in a half-cup of water)
  • 1 wood skewer (You want the kind that looks like a very long toothpick. Look in the baking aisle at the grocery store &mdash many people use them to test cakes for doneness.)
  • Alcohol (You can use regular rubbing alcohol, but if you can find 91-percent isopropyl alcohol at the drugstore get that. The closer to 100-percent alcohol you use, the better this will work.)
  • Narrow container with a lid (You can use a test tube with a stopper if you have one. You could also use a small jar like you buy spices in. Make sure it is clean and dry.)
  1. 24 hours before you start, put the alcohol in the kitchen freezer. Don’t worry, it won’t freeze, but it should be ice cold before you do your experiment.

Why you did what you did:

1. Why did I have to swish so long?

First you had to collect enough cells to work.You are also using the salts in the sports drink to begin to break the cell membrane and the membrane around the nucleus to free the DNA.

2. Why did I use the soap?

Cell membranes are made up of two layers consisting of fats, sugars and salts. The fats are on the inside of the membrane where they can avoid touching the water that surrounds the cell. Detergent molecules have two ends. One end of a detergent molecule is attracted to fat and the other end is attracted to water. When you wash your dinner plate the fat-loving end of the dish detergent molecule attaches to the grease from your hamburger and the water-loving end attaches to the water in the sink. In the cheek solution, you were using the detergent to move the broken up cell membranes away from the DNA.

3. Why did I use pineapple juice?

Pineapple juice and meat tenderizer both contain enzymes that further help to break down the cell membrane.

4. Why did I use ice cold alcohol?

The DNA was dissolved in the water contained in the sports drink. DNA does not dissolve in alcohol. When the cold alcohol was layered on top of the cheek cell solution the DNA precipitated out of solution.

5. Why did I twirl the skewer?

Remember that famous DNA model. The DNA molecule is a very long strand with a gentle twist. Your visible DNA material is actually many thousands of these strands clumped together. Gently twirling the skewer allowed many of these strands to wind around your skewer like thread around a spool.

6. What else can I try?

Try extracting DNA from fruits like bananas or strawberries. Try leafy vegetables like spinach or kale. Take DNA from seeds like raw nuts or peas. Use about 2 cups of plant material and about half a cup of water and a tablespoon of salt instead of Gatorade. You will probably need to mix it in a blender as swishing that much in your mouth would be kind of hard!


HOW TO USE RQS STARTERS KIT

1. To begin the process, mix the contents of the Bacto packet with 1 liter of lukewarm water. Once dissolved, place the tray of Easy Start pots in the water to allow the bacteria to colonize the substrate.

2. Next, place a layer of perlite on the bottom of the Propagator Pro. Perlite is a form of volcanic glass that holds water extremely well. It works wonders to keep humidity levels high. After a good soaking, place the tray of Easy Start pots on top of the perlite layer. Use a pencil or skewer to widen the hole on top of each pot and place a seed of your choice in each one.

3. Finally, add the lid to the propagator to create a dark and moist environment. Your seeds will germinate within the next 1&ndash6 days.


Watch the video: Plantengroei timelapse. Hortilight (December 2021).