Βιοτεχνολογία Φυτών
Θεωρία: 3 ώρες/εβδομάδα | Εργαστήρια: 2 ώρες/εβδομάδα | Μονάδες ECTS: 5
Περιεχόμενο – Σκοπός του μαθήματος
Η Βιοτεχνολογία Φυτών είναι ένας σχετικά νέος κλάδος των βιολογικών επιστημών, με ταχύτατη εξέλιξη και αντικείμενο τη διελεύκανση της μοριακής βάσης και του δικτύου των γονιδίων μέσω των οποίων ελέγχονται η αύξηση και ανάπτυξη, ο μεταβολισμός, η αναπαραγωγή και άλλες θεμελιώδεις διαδικασίες των φυτών. Έχει απώτερο στόχο τη χρήση της γνώσης αυτής και των διαγονιδιακών φυτών για τη βελτίωση της ζωής του ανθρώπου και του περιβάλλοντός του. Το μάθημα της Βιοτεχνολογίας Φυτών περιλαμβάνει τις βασικές έννοιες και μεθοδολογίες της γενετικής τροποποίησης των φυτών αλλά και τις σύγχρονες μεθοδολογίες που εφαρμόζονται για την εξυπηρέτηση της κλασικής γενετικής βελτίωσης των φυτών. Επίσης, οι φοιτητές θα ενθαρρυνθούν σε μια γενικότερη κριτική αποτίμηση της βιοτεχνολογίας φυτών στα οικονομικά, κοινωνικά και ηθικά ζητήματα που περιβάλλουν την επιστήμη αυτή.
Αναλυτικό Περίγραμμα του Μαθήματος
- Στοιχεία κύτταρο- και ιστο –καλλιέργειας (τύποι κυτταροκαλλιέργειας, θρεπτικά μέσα, αυξητικοί παράγοντες, αναγέννηση φυτών, σωματική εμβρυογένεση, σωμακλωνική παραλλακτικότητα, επιλογή και βελτίωση in vitro, παραγωγή δευτερογενών μεταβολιτών από καλλιεργούμενα φυτικά κύτταρα)
- Φυτά μοντέλα στη Βιοτεχνολογία Φυτών
- Xαρακτηριστικά διαγονιδίων (παράγοντες που επηρεάζουν την έκφραση τους, τροποποιήσεις, , προαγωγείς)
- Agrobacterium tumefaciens (βιολογία του βακτηρίου, Τi πλασμίδια, δημιουργία όγκων στα φυτά, μεταφορά του DNA και δημιουργία διαγονιδιακών φυτών, συστήματα φορέων, θέση ενσωμάτωσης και εισαγωγής πολλαπλών αντιγράφων, ανάλυση των δεδομένων)- Αgrobacterium rhizogenes
- Mεθολογίες άμεσης μεταφοράς γονιδίων
- Παραγωγή διαγονιδιακών φυτών ελεύθερων από γονίδια επιλογής
- Μεταμόρφωση χλωροπλαστών
- Συστήματα παροδικής έκφρασης γονιδίων σε διαγονιδιακά φυτά – Γονιδιακή σίγηση
- Εφαρμογές:
- Βελτίωση αγρονομικών χαρακτηριστικών (ανθεκτικότητα σε ζιζανιοκτόνα, έντομα, ασθένειες, περιβαλλοντικές καταπονήσεις)
- Βελτίωση ποιότητας και απόδοσης προϊόντων (τροποποίηση μεταβολισμού-λιπιδίων, υδατανθράκων, δευτερογενών μεταβολιτών, πρωτεϊνών, αμινοξέων)
- Διαγονιδιακά φυτά με τροποποιημένα αναπτυξιακά χαρακτηριστικά (μορφολογία, άνθηση, βλάστηση σπόρων, ανδροστειρότητα, φυτοχρώματα)
Διαγονιδιακά φυτά για παραγωγή προϊόντων-μοριακή αγροκαλλιέργεια (φαρμακευτικά προϊόντα, βιοπλαστικά, βιομηχανικά ένζυμα) - Διαγονιδιακά φυτά για απορρύπανση
- Εκτίμηση επικινδυνότητας και διαγονιδιακά φυτά
- Πατέντες- Κοινωνική αποδοχή των γενετικά τροποποιημένων φυτών
- Μοντέρνες μεθοδολογίες για την εξυπηρέτηση κλασικών μεθόδων γενετικής βελτίωσης –μοριακοί δείκτες
- Καθορισμός γονιδιακής λειτουργίας μέσω μεταλλαξιγένεσης (μεταλλάγματα Τ-DNA ένθεσης, «σήμανση» γονιδίων, φορείς «μαζικής ανάλυσης»)
Εργαστηριακές Ασκήσεις
- Γενετική μεταμόρφωση φυτών Arabidopsis thaliana μέσω Agrobacterium tumefaciens (in planta-εμβάπτιση άνθεων)- Επιλογή πιθανών γενετικά τροποποιημένων φυτών.
- Προσδιορισμός της έκφρασης του γονιδίου αναφοράς gus σε διαγονιδιακά φυτά Arabidopsis thaliana (ιστοχημική- ποσοτική ανίχνευση).
- Παροδική έκφραση γονιδίου αναφοράς gfp σε φυτά ή ιστούς φυτών Nicotiana benthamiana.
- Σίγηση γονιδίου αναφοράς gfp σε μετασχηματισμένα φυτά Nicotiana benthamiana.
- In silico διερεύνηση γονιδίων και εύρεση μεταλλαγμάτων σε διεθνείς βάσεις δεδομένων.
Τρόπος Αξιολόγησης
Kατά τη διάρκεια του εξαμήνου εκτός του βιβλίου διανέμονται άρθρα και πρόσφατες μελέτες από τη διεθνή βιβλιογραφία. Oι φοιτητές κατά ομάδες αναλαμβάνουν να ερευνήσουν μία συγκεκριμένη ενότητα που προτείνεται από το διδάσκοντα. Η βαθμολόγηση των φοιτητών γίνεται με βάση τις επιδόσεις τους στην εργασία που παρέδωσαν καθώς και στις εξετάσεις κατά την εξεταστική περίοδο.
Προτεινόμενα Συγγράμματα
- Βιοτεχνολογία Φυτών, Χατζόπουλος Π., EMBΡΥΟ Εκδ., 2001
- Plant Biotechnology, Slater Α., Nigel W.S, Fowler M.R.,Oxford University Press, 2003.
Εκπαιδευτικό Υλικό / E-class
Διδάσκοντες
Καλλιόπη Παπαδοπούλου (Υπεύθυνη)
