Anda ülevaade kõrgemate taimede molekulaargeneetikast, raku- ja arengubioloogiast ning interaktsioonidest patogeenidega. Lisaks sellele, saavad üliõpilased põhiteadmisi taimede biotehnoloogiast alustades raku- ja koekultuuridest ning lõpetades uute aretustehnoloogiate ja sünteetilise bioloogiaga.

To give an overview about molecular genetics, cell and developmental biology of higher plants, including interactions with pathogens. In addition, students will learn the biotechnological use of plants, starting with cell and tissue culture, ending up with new plant breeding techniques and synthetic biology.

Üliõpilane omab esmaseid teadmisi kõrgemate taimede molekulaargeneetikast, raku- ja arengubioloogiast ning interaktsioonidest patogeenidega. Oskab lahti seletada tähtsamaid taimede kasutusalasid biotehnoloogias, alustades raku- ja koekultuuridest ning lõpetades uute aretustehnoloogiate ja sünteetilise bioloogiaga.

Students understand the molecular genetics, cell and developmental biology of higher plants, including interactions with pathogens. They know the basics concerning biotechnological use of plants, starting with cell and tissue culture, ending up with new plant breeding techniques and synthetic biology.

Taimerakk, selle eripärad. Õistaimede süstemaatika. Taimede genoomid. Transposoonid. Kromatiin. RNA süntees ja protsessing. Translatsioon ja valkude posttranslatsiooniline protsessing. Endoplasmaatiline retiikulum, Golgi kompleks ja valkude transport taimerakus. Vakuool, säilitusorganellid. Tuumatransport. Peroksüsoom. Plastiidid. Mitokonder. Tsütoskelett. Taimede retseptorid ja signaaliülekanne. Rakutsükli regulatsioon. Rakukest. Plasmodesmid. Mineraalainete ja vee transport. Pikamaatransport. Embrüonaalne areng. Lehe, juure ja õie arenemine. Viljastumine. Fotomorfogenees. Taimehormoonid. Programmeeritud rakusurm. Taimede vananemine. Taim- patogeen interaktsioonid. Lämmastiku sidumine. Taimede omavahelised interaktsioonid. Abiootiline stress.
Taime koekultuur. Totipotentsus. Kallus. Rakususpensioon-kultuurid. Protoplastid. Juure, meristeemi, embrüo ja mikrospoori kultuurid. Somaatiline embrüo- ja organogenees. Somaklonaalne varieeruvus. Isas- ja emassugurakkude haploidid, topelthaploidid. Apomiksis. Krüosäilitamine. Sordiaretuse ajalugu. Roheline revolutsioon. Klassikaline aretus. Rist- ja isetolmlejad. Hübriidid. Inbreeding, outcross, tagasiristamine. Heteroos. Manipulatsioonid kromosoomidega. Sordiaretus molekulaarsete markeritega. QTL-id. Geneetiline kaardistamine. Mutagenees. Taimede geenitehnoloogia ajalugu. Agrobakterid. Muud transformatsiooni meetodid. Transientne ekspressioon. Vektorid, marker- ja reportergeenid, promootorid. Plastiidide transformatsioon. Herbitsiidide, kahjurite, patogeenide resistentsed transgeensed taimed. Abiootilist stressi taluvad transgeensed taimed. Transgeensed taimed toiduaine- ja farmaatsiatööstuses, keskkonnakaitses jm. Transgeensete taimedega seotud seadusandlus, kasud ja ohud. Biokütused. T-DNA ja transposoonide insertsioonid, TILLING, RNAi, CRISPR/Cas9, ZFN, TALEN. Taimede sünteetiline bioloogia.
Praktikumid: agroinfiltratsioon ja ristatakse omavahel erinevaid müürlooga genotüüpe.

Plant cell. Systematics of angiosperms. Plant genomes. Transposons. Chromatin. RNA synthesis and processing. Translation and posttranslational modifications of proteins. Endoplasmic reticulum. Golgi complex and protein transport in plant cell. Vacuole, storage organelles. Nuclear transport. Peroxisomes. Plastids. Mitochondrion. Cytoskeleton. Plant receptors and signalling. Cell cycle regulation. Cell wall. Plasmodesmata. Transport of minerals and water. Long-distance transport. Embryonic development. Development of leaves, roots and flowers. Fertilization. Photomorphogenesis. Plant hormones. Programmed cell death. Ageing in plants. Plant-pathogen interactions. Rhizobium-plant interactions. Plant-plant interactions. Abiotic stress.
Plant tissue culture. Totipotency. Callus. Cell-suspension cultures. Protoplasts. Root, meristem, embryo and microspore cultures. Somatic embryogenesis and organogenesis. Somaclonal variation. Androgenic and gynogenic haploids, doubled haploids. Apomixis. Cryopreservation. Plant breeding. Green revolution. Methods of hybridization. Self-pollinated species, hybrid varieties, inbreeding, outcross, backcross. Heterosis. Chromosome manipulation. Marker-assisted selection. QTLs. Genetic mapping. Mutagenesis. History of transgenic plants. Agrobacterium tumefaciens and Agrobacterium rhizogenes. Other plant transformation methods. Transient expression. Vectors, marker and reporter genes, promoters. Plastid transformation. Genetic manipulation of herbicide tolerance and of pest resistance. Biotechnological approaches to disease resistance. Strategies for engineering stress tolerance. Improvement of crop yield and quality. Molecular farming. Concerns about and regulation of GM crops and products. Biofuels. T-DNA and transposon insertions, TILLING, RNAi, CRISPR/Cas9, ZFN, TALEN. Plant synthetic biology.
Practices in the lab: agroinfiltrations and crossing of different Arabidopsis genotypes is carried out.

Eksam

Exam

Töö loengumaterjalide ja õppekirjandusega.

Work with lecture materials and textbooks.

- Plant Biotechnology and Agriculture. Prospects for the 21st century 2012
- Plant Biotechnology. The genetic manipulation of plants. 2nd edition 2008
- B. B. Buchanan, W. Gruissem, R. L. Jones. Biochemistry and Molecular Biology of Plants. American Society of Plant Physiologists. 2nd edition 2015
- Teaduslikud artiklid antakse igal nädalal

-