ΓΕΝΕΤΙΚΗ ΒΕΛΤΙΩΣΗ. 11η ΙΑΛΕΞΗ

Transcript

1 ΓΕΝΕΤΙΚΗ ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΦΥΤΩΝ 11η ΙΑΛΕΞΗ ΓΕΝΕΤΙΚΗ ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΜΕ ΜΕΤΑΛΛΑΓΕΣ

2 Μεταλλαγή ή Μετάλλαξη Οποιαδήποτε αλλαγή του γενετικού υλικού που δεν οφείλεται σε ανασυνδυασµό ή σε διάσχιση των γονιδίων και η οποία µεταβιβάζεται στους απογόνους Φυσικές και Τεχνητές Μεταλλαγές Γιαναγίνειαντιληπτήθαπρέπειναπροκαλείµία φαινοτυπική διαφορά Ευκολότερα αντιληπτές, µεταλλαγές στα ποιοτικά χαρακτηριστικά (ευδιάκριτοι µορφολογικοί χαρακτήρες πχ χρώµα άνθους) παρά στα ποσοτικά (που επηρεάζονται περισσότερο από το περιβάλλον) υσκολότερα στα σταυρογονιµοποιούµενα

3 Είδη Μεταλλαγών Ταξινόµηση Ανάλογα µε την έκταση της αλλαγής στην κληρονοµικής ουσίας: Γονιδιακές ή Χρωµοσωµικές Ανάλογα µε τον τρόπο έκφρασης: Επικρατείς ή Υπολειπόµενες Ανάλογα µε το µέγεθος της αλλαγής στο φαινότυπο: Μακροµεταλλαγές ή Μικροµεταλλαγές Ανάλογα µε τον τρόπο που προκαλούνται: Φυσικές ή Τεχνητές

4 Σε ποια κύτταρα µπορεί να συµβούν µεταλλάξεις; Στα σωµατικά κύτταρα που είναι και τα περισσότερα και προκαλούν συνήθως την εµφάνιση όγκων (στα θηλαστικά) Στα γεννητικά κύτταρα γαµέτες και κατά συνέπεια µπορούν να µεταβιβάζονται στους απογόνους

5

6 Γονίδιο Τµήµα τουdna µε συγκεκριµένη αλληλουχία βάσεων υπεύθυνο για τη σύνθεση ενός τµήµατος RNA ή µιας πολυπεπτιδικής αλυσίδας

7 Κεντρικό όγµα Βιολογίας Αντιγραφή Μεταγραφή Μετάφραση

8 Κεντρικό όγµα Βιολογίας

9 Ροή της πληροφορίας Το DNA περιέχει µεγάλη ποσότητα πληροφορίας Ένα µέρος της χρησιµοποιείται κάθε φορά Κατά τη µεταγραφή η πληροφορία ενός γονιδίου µεταφέρεται σε ένα προσωρινό µικρό µόριο (mrna) Το mrna µεταφέρει την πληροφορία, από τον πυρήνα στο κυτταρόπλασµα, για τη σύνθεση της πρωτεΐνης (µετάφραση)

10 Κωδικοποίηση Η σειρά των νουκλεοτιδίων µεταφράζεται σε σειρά αµινοξέων Οµάδες τριών νουκλεοτιδίων (κωδικόνια ήκωδόνιαήτριπλέτες) κωδικοποιούν ένα αµινοξύ Γενετικός κώδικας

11 Ο γενετικός κώδικας

12 Γονιδιακές µεταλλάξεις Είναι οι αλλαγές που υφίσταται το γενετικό υλικό στο επίπεδο των νουκλεοτιδίων (αλλιώς και σηµειακές) Έλλειψη βάσης Προσθήκη βάσης Αντικατάσταση βάσης

13 Γονιδιακή µετάλλαξη αντικατάστασης Η αντικατάσταση µπορεί να οδηγήσει σε συνώνυµη τριπλέτα (Καµία επίπτωση στο γονιδιακό προϊόν) Η αντικατάσταση µπορεί να οδηγήσει σε διαφορετική τριπλέτα (Ενσωµάτωση διαφορετικού αµινοξέος στο γονιδιακό προϊόν µε αποτέλεσµα αλλαγή στερεοχηµικής διάταξης και αλλαγή λειτουργικότητας της πρωτεΐνης) Η αντικατάσταση µπορεί να οδηγήσει σε τριπλέτα λήξης (Τερµατισµός στη σύνθεση της πολυπεπτιδικής αλυσίδας και καταστροφή της λειτουργικότητας της πρωτεΐνης)

14 Γονιδιακή µετάλλαξη προσθήκης αφαίρεσης Προσθήκη και έλλειψη διαδοχικών βάσεων σε οποιοδήποτε αριθµό πολλαπλάσιο του τρία (Προκαλεί αντίστοιχα προσθήκη και έλλειψη ενός ή περισσότερων αµινοξέων στην παραγόµενη πρωτεΐνη) Προσθήκη και έλλειψη διαδοχικών βάσεων σε αριθµό διάφορο του τρία ή των πολλαπλασίων του ( ιαταράσσει τελείως το πλαίσιο ανάγνωσης των τριπλετών µε αποτέλεσµα να παράγεται διαφορετική πρωτεΐνη)

15 Καταστροφή πλαισίου ανάγνωσης Έστω ότι στην πρόταση: ΕΣΥ ΛΕΣ ΟΤΙ ΕΓΩ ΕΝ ΕΧΩ ΦΩΣ 1. προσθέτουµε τογράµµα Μµεταξύ των γραµµάτων Ε και Γ του ΕΓΩ και η πρόταση γίνεται: ΕΣΥ ΛΕΣ ΟΤΙ ΕΜΓ Ω Ε ΝΕΧ ΩΦΩ Σ 2. αφαιρούµε τογράµµα ΛαπότοΛΕΣκαιηπρόταση γίνεται: ΕΣΥ ΕΣΟ ΤΙΕ ΓΩ ΕΝΕ ΧΩΦ ΩΣ 3. Αλλαγές στο νόηµα της πρότασης θα έχουµε καιµε αντικατάσταση κάποιου γράµµατος από άλλο (πχ του Ε µε τοα) οπότε η πρόταση γίνεται : ΑΣΥ ΛΑΣ ΟΤΙ ΑΓΩ ΑΝ ΑΧΩ ΦΩΣ

16 Χρωµοσωµικές ανωµαλίες (Μεγάλες σε έκταση αλλαγές του γενετικού υλικού) Είναι οι αλλαγές που υφίσταται το γενετικό υλικό σε µεγαλύτερο τµήµα του χρωµοσώµατος οµικές χρωµοσωµικές ανωµαλίες (αφορούν την δοµή των χρωµοσωµάτων) Αριθµητικές χρωµοσωµικές ανωµαλίες (αφορούν τον αριθµό τωνχρωµοσωµάτων)

17 οµικές χρωµοσωµικές ανωµαλίες Έλλειψη ιπλασιασµός Αναστροφή Μετατόπιση

18 Αριθµητικές χρωµοσωµικές ανωµαλίες Ανευπλοειδίες: περίσσεια ή έλλειψη µικρού αριθµού χρωµοσωµάτων (Μονοσωµίες, τρισωµίες) Πολυπλοειδίες: τριπλασιάζεται ή τετραπλασιάζεται όλη η σειρά των χρωµοσωµάτων (Τριπλοειδίες, τετραπλοειδίες)

19 Φυσικοί παράγοντες που προκαλούν µεταλλαγές 1. Ηκοσµική ακτινοβολία 2. Φυσικά φαινόµενα (πχ θερµοκρασία) 3. Η επίδραση της ηλικίας του φυτού 4. Η επίδραση χηµικών ουσιών που υπάρχουν στη φύση Συχνότητα των µεταλλαγών Εξαρτάται από το γονίδιο (το χαρακτηριστικό) Κατά µέσο όρο είναι 10-6 (µία στο εκατοµµύριο) Αυξάνεται µε τηνχρήσηµεταλλαξιγόνων παραγόντων (ακτίνες Χ την εκατονταπλασιάζουν)

20 Τεχνητές Μεταλλαγές Πρωτοπαρατηρήθηκαν το 1927 µετά από τη χρήση ακτίνων Χ από τον Muller στη δροσόφιλα και ταυτόχρονα από τον Stadler στα φυτά Στην αρχή υπερεκτιµήθηκε η σηµασία τους για την αύξηση της γενετικής παραλλακτικότητας σε ένα πρόγραµµα Βελτίωσης αλλά αργότερα τα περιορισµένα αποτελέσµατά τους έκαναν τους βελτιωτές περισσότερο σκεπτικούς

21 Τεχνητή ηµιουργία Μεταλλαγών Ο µηχανισµός είναι ο ίδιος µε τωνφυσικών, απλώς η επίδραση του µεταλλαξιγόνου παράγοντα αυξάνει το ρυθµό εµφάνισής τους Η επέµβαση µπορεί να γίνει σε διάφορους ιστούς ή όργανα του φυτού αρκεί να έχει τη δυνατότητα ανάπτυξης οφθαλµών (συνήθως στον σπόρο) Χίµαιρες Μ 1 Μ 2 Μ 3 Η δόση καθορίζει τη συχνότητα

22 Μεταλλαξιογόνοι Παράγοντες 1. Ιονίζουσες ακτινοβολίες Ακτίνες Χ Ακτίνες γ Νετρόνια 2. Χηµικές ουσίες Αιθυλ-σουλφονικό-µεθάνιο (ΕΜS) Παράγοντες αλκυλίων (εποξείδια, ιµίνες αιθυλενίου) Αλκαλοειδή, περοξείδια, ουρεθάνη, νιτρώδες οξύ

23 Μειονεκτήµατα Τεχνητών Μεταλλαγών 1. Αλλοιώσεις που δηµιουργούνται σε άλλα χαρακτηριστικά των φυτών τα κάνουν µη άµεσα χρησιµοποιήσιµα στη γεωργία 2. Είναι απαραίτητος ο έλεγχος µεγάλου αριθµού φυτού γεγονός που καθιστά τη µέθοδο δαπανηρή 3. Λόγω του ότι οι περισσότερες µεταλλαγές είναι υπολειπόµενες, είναι απαραίτητο να γίνουν αυτογονιµοποιήσεις και να επιλέξουµε το καινούριο χαρακτηριστικό στην Μ 2 γενιά πράγµα που κάνει τη διαδικασία χρονοβόρα και αντιοικονοµική