ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΕΩΝ ΤΩΝ ΦΥΤΩΝ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΩΝ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΗΣΗ

Transcript

1 ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΕΩΝ ΤΩΝ ΦΥΤΩΝ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΩΝ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΗΣΗ

2 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΩΝ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΗΣ Η μελέτη των αλληλεπιδράσεων των παραγόντων καταπόνησης κρίνεται απολύτως αναγκαία Α. Σε όλα τα φυσικά οικοσυστήματα, ακόμη και σε καλλιέργειες, τα φυτά υποβάλλονται καθημερινά σε περισσότερες της μιας καταπονήσεις Β. Η ρύθμιση ζωτικών λειτουργιών όπως της φωτοσύνθεσης και κατά συνέπεια η ρύθμιση της ανάπτυξης επιτελείται μέσω αλληλεπιδράσεων περισσότερων του ενός παραγόντων καταπόνησης

3 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΩΝ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΗΣ Η μελέτη των αλληλεπιδράσεων των παραγόντων καταπόνησης κρίνεται απολύτως αναγκαία Γ. Περιορισμοί στη διάθεση ορισμένων πόρων επηρεάζουν τις αντιδράσεις των φυτών έναντι άλλων παραγόντων καταπόνησης Δ. Η ικανότητα αντιστάθμισης περισσότερων του ενός περιοριστικών παραγόντων ενός φυτικού είδους ενδεχομένως αποτελεί έναν σημαντικό ρυθμιστικό μηχανισμό

4 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΩΝ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΗΣ Η μελέτη των αλληλεπιδράσεων των παραγόντων καταπόνησης κρίνεται απολύτως αναγκαία Ε. Οι ανθρωπογενείς παράγοντες καταπόνησης (π.χ. ρύποι) οι οποίοι ήταν άγνωστοι στην ιστορία της εξέλιξης των οργανισμών, είναι δυνατό να έχουν συνεργιστική ή ανταγωνιστική επίδραση έναντι άλλων, βιοτικών ή/και αβιοτικών, παραγόντων καταπόνησης

5 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΩΝ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΗΣ Η έκφραση ορισμένων γονιδίων επάγεται από περισσότερους του ενός παράγοντες καταπόνησης Η μεταγραφή των γονιδίων τα οποία εμπλέκονται στην αντιμετώπιση των καταπονήσεων ρυθμίζεται μέσω της αλληλεπίδρασης ρυθμιστικών πρωτεϊνών (παράγοντες μεταγραφής) με ειδικές ρυθμιστικές ακολουθίες των υπεύθυνων προαγωγέων

6 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΩΝ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΗΣ Η έκφραση ορισμένων γονιδίων επάγεται από περισσότερους του ενός παράγοντες καταπόνησης Σε πολλές περιπτώσεις παρατηρείται επαγωγή διαφορετικών γονιδίων από το ίδιο ερέθισμα η οποία ρυθμίζεται από κοινούς μηχανισμούς διαβίβασης σήματος που ενεργοποιούν τους υπεύθυνους προαγωγείς

7 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΩΝ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΗΣ Η έκφραση ορισμένων γονιδίων επάγεται από περισσότερους του ενός παράγοντες καταπόνησης Από την άλλη πλευρά, το ίδιο γονίδιο μπορεί να περιλαμβάνει ρυθμιστικές ακολουθίες οι οποίες ενεργοποιούνται από διαφορετικά ερεθίσματα καταπόνησης

8 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΩΝ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΗΣ Η έκφραση ορισμένων γονιδίων επάγεται από περισσότερους του ενός παράγοντες καταπόνησης Το γονίδιο που κωδικοποιεί την οσμωτίνη επάγεται από τουλάχιστον 10 διαφορετικά ερεθίσματα: Αλατότητα, αφυδάτωση, ψύχος, τραυματισμούς, προσβολές από ιούς και μύκητες, το αιθυλένιο, το ABA και το ΙΑΑ. Φαίνεται ότι το κοινό σημείο μεταξύ των ερεθισμάτων αυτών είναι η απώλεια σπαργής του κυττάρου. Απώλεια σπαργής μπορεί να συμβεί π.χ. λόγω υδατικής ή οσμωτικής καταπόνησης, αλλά επίσης και λόγω λύσης του κυττάρου κατά τη προσβολή του από παθογόνα

9 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΩΝ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΗΣ Η αλληλεπίδραση δύο ή περισσότερων παραγόντων καταπόνησης αποτελεί μια νέα κατάσταση καταπόνησης Η αντίδραση ενός φυτού όταν αλληλεπιδρούν δύο ή περισσότεροι αβιοτικοί παράγοντες καταπόνησης είναι μοναδική και δεν μπορεί να προβλεφθεί με βάση την αντίδραση του φυτού έναντι του κάθε ενός παράγοντα ξεχωριστά

10 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΩΝ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΗΣ μ ε τ α γ ρ α φ ή μ α τ α μ ε τ α β ο λ ί τ ε ς υ δ α τ ικ ή κ α τ α π ό ν η σ η υ ψ η λ έ ς θ ε ρ μ ο κ ρ α σ ίε ς υ δ α τ ικ ή κ α τ α π ό ν η σ η υ ψ η λ έ ς θ ε ρ μ ο κ ρ α σ ίε ς ( ) ( ) ( 2 3 ) ( 1 8 ) υ δ α τ ικ ή κ α τ α π ό ν η σ η + υ ψ η λ έ ς θ ε ρ μ ο κ ρ α σ ίε ς ( ) υ δ α τ ικ ή κ α τ α π ό ν η σ η + υ ψ η λ έ ς θ ε ρ μ ο κ ρ α σ ίε ς ( 2 8 ) Τα μοναδικά μεταγραφικά και μεταβολικά χαρακτηριστικά φυτών υπό συνδυασμό υδατικής και θερμικής καταπόνησης. Φαίνεται η επικάλυψη σε μεταγραφήματα και μεταβολίτες που δείχνουν μεταβολές κατά τη διάρκεια υδατικής ή θερμικής καταπόνησης ή σε συνδυασμό των δύο καταπονήσεων.

11 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΩΝ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΗΣ Η αλληλεπίδραση παραγόντων καταπόνησης μπορεί να είναι συνεργιστική ή ανταγωνιστική Εάν η αλληλεπίδραση έχει ως αποτέλεσμα η παρουσία ενός παράγοντα να επαυξάνει τη ζημιογόνο επίδραση ενός δεύτερου παράγοντα, ονομάζεται συνεργιστική Στην ανταγωνιστική αλληλεπίδραση, η παρουσία ενός παράγοντα καταπόνησης έχει ως αποτέλεσμα να ελαττώνει τη ζημιογόνο επίδραση ενός δεύτερου παράγοντα. Το φαινόμενο αναφέρεται και ως διασταυρούμενη ανθεκτικότητα

12 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΩΝ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΗΣ Η αλληλεπίδραση παραγόντων καταπόνησης μπορεί να είναι συνεργιστική ή ανταγωνιστική υ δατική καταπόνηση αλατότη τα υ ψηλή θε ρμοκρασία χαμηλή θερμοκρασία π αγετός όζον π αθογόνα UV ακτινοβολία θρ έψη υ δ α τ ικ ή κ α τ α π ό ν η σ η α λ α τ ό τ η τ α υ ψ η λ ή θ ερ μ ο κ ρ α σ ία χ α μ η λ ή θ ερ μ ο κ ρ α σ ία π α γ ετ ό ς ό ζ ο ν π α θ ο γ ό ν α UV α κ τ ιν ο β ο λ ία θ ρ έψ η δ υ ν η τ ικ ά α ν τ α γ ω ν ισ τ ικ ή α λ λ η λ επ ίδ ρ α σ η δ υ ν η τ ικ ά σ υ ν ερ γ ισ τ ικ ή α λ λ η λ επ ίδ ρ α σ η ά γ ν ω σ τ ο ς τ ύ π ο ς α λ λ η λ επ ίδ ρ α σ η ς κ α μ ία α λ λ η λ επ ίδ ρ α σ η

13 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΩΝ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΗΣ Η αλληλεπίδραση παραγόντων καταπόνησης μπορεί να είναι συνεργιστική ή ανταγωνιστική Υψηλή ένταση ακτινοβολίας-χαμηλές θερμοκρασίες- Συνεργιστική

14 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΩΝ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΗΣ Η αλληλεπίδραση παραγόντων καταπόνησης μπορεί να είναι συνεργιστική ή ανταγωνιστική Υψηλές εντάσεις ηλιακής ακτινοβολίας-υδατική καταπόνηση-συνεργιστική

15 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΩΝ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΗΣ Η αλληλεπίδραση παραγόντων καταπόνησης μπορεί να είναι συνεργιστική ή ανταγωνιστική Υδατική καταπόνηση-χαμηλές θερμοκρασίες- Ανταγωνιστική

16 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΩΝ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΗΣ Η αλληλεπίδραση παραγόντων καταπόνησης μπορεί να είναι συνεργιστική ή ανταγωνιστική Χαμηλές εντάσεις ηλιακής ακτινοβολίας-υδατική καταπόνηση-ανταγωνιστική

17 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΩΝ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΗΣ Η αλληλεπίδραση παραγόντων καταπόνησης μπορεί να είναι συνεργιστική ή ανταγωνιστική Μηχανικές καταπονήσεις-υδατική καταπόνηση- Ανταγωνιστική

18 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΩΝ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΗΣ Το αμυντικό δυναμικό των φυτικών ιστών έναντι βιοτικών παραγόντων καταπόνησης επηρεάζεται από το αβιοτικό περιβάλλον Η ποιοτική και η ποσοτική σύσταση σε δευτερογενείς μεταβολίτες των φυτικών ιστών (και επομένως και το αμυντικό τους δυναμικό) επηρεάζεται από τις μεταβολές της συγκέντρωσης των θρεπτικών στοιχείων στο έδαφος

19 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΩΝ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΗΣ Το αμυντικό δυναμικό των φυτικών ιστών έναντι βιοτικών παραγόντων καταπόνησης επηρεάζεται από το αβιοτικό περιβάλλον Η υδατική καταπόνηση και οι υψηλές εντάσεις φωτεινής ακτινοβολίας επηρεάζουν επίσης θετικά τη σύνθεση δευτερογενών μεταβολιτών

20 ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΕΩΝ ΤΩΝ ΦΥΤΩΝ ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΕΣ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΕΙΣ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ

21 Ένας από τους στόχους της βιοτεχνολογίας είναι η ανάπτυξη ανθεκτικών ποικιλιών έναντι παραγόντων καταπόνησης Η αντιμετώπιση ενός παράγοντα καταπόνησης απαιτεί τη συντονισμένη συνεργασία πολλών διαφορετικών γονιδίων των οποίων η έκφραση ρυθμίζεται από διαφορετικούς εξωτερικούς παράγοντες, μέσω των κατάλληλων κάθε φορά κυτταρικών αισθητήρων Επομένως δεν πρέπει να φαίνεται παράδοξο το γεγονός ότι η υπερέκφραση ενός συγκεκριμένου και μόνο γονιδίου δεν οδηγεί απαραίτητα και σε αυξημένη ανθεκτικότητα έναντι των παραγόντων καταπόνησης

22 Ένας από τους στόχους της βιοτεχνολογίας είναι η ανάπτυξη ανθεκτικών ποικιλιών έναντι παραγόντων καταπόνησης Ιδιαίτερο ενδιαφέρον για την αποκρυπτογράφηση των πολύπλοκων μονοπατιών αλληλεπίδρασης φυτικού οργανισμού και περιβάλλοντος σε μοριακό επίπεδο αλλά και την ανάπτυξη επιτυχημένων βιοτεχνολογικών εφαρμογών παρουσιάζει η μελέτη των μεταγραφικών παραγόντων Οι ρυθμιστικές αυτές πρωτεΐνες συμμετέχουν στη διαβίβαση σήματος από τους αισθητήρες των ερεθισμάτων και συντονίζουν την έκφραση ομάδων γονιδίων των οποίων τα προϊόντα σχετίζονται με τον εγκλιματισμό έναντι αντίστοιχων παραγόντων καταπόνησης

23 Ένας από τους στόχους της βιοτεχνολογίας είναι η ανάπτυξη ανθεκτικών ποικιλιών έναντι παραγόντων καταπόνησης Η ύπαρξη συντηρημένων χαρακτήρων σε γονίδια τα οποία επάγονται σε συνθήκες καταπόνησης δίδει τη δυνατότητα βελτίωσης της ανθεκτικότητας των φυτών με μεθόδους ανασυνδυασμένου DNA Με κατάλληλους γενετικούς χειρισμούς των ρυθμιστικών στοιχείων του γονιδιώματος και μεταφορά γονιδίων μεταξύ -ακόμα και εντελώς διαφορετικών μεταξύ τους- φυτών είναι δυνατή η απόκτηση ποικιλιών με επιθυμητά χαρακτηριστικά

24 Ένας από τους στόχους της βιοτεχνολογίας είναι η ανάπτυξη ανθεκτικών ποικιλιών έναντι παραγόντων καταπόνησης Σε πολλές περιπτώσεις η έκφραση τέτοιου είδους γονιδίων στα φυτικά κύτταρα προσέδωσε αυξημένη ανθεκτικότητα σε αυτά. Ωστόσο σε άλλες περιπτώσεις δεν επηρέασε την ανθεκτικότητα των φυτών έναντι του παράγοντα καταπόνησης Στο σημείο αυτό θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι ο επιμερισμός των πόρων προς την άμυνα, μέσω ενός νέου γονιδίου, απαιτεί ποσά ενέργειας τα οποία αναγκαστικά θα οδηγήσουν σε πτώση της παραγωγικότητας

25 Ανάπτυξη ανθεκτικών ποικιλιών έναντι παραγόντων καταπόνησης - Παραδείγματα Η υπερέκφραση της πρωτεΐνης DREB1/CBF στο Arabidopsis οδήγησε στην έκφραση 40 και πλέον γονιδίων των οποίων η έκφραση επάγεται σε συνθήκες καταπόνησης, με αποτέλεσμα την απόκτηση πολλαπλής ανθεκτικότητας έναντι υδατικής καταπόνησης, υψηλής αλατότητας και παγετού

26 Ανάπτυξη ανθεκτικών ποικιλιών έναντι παραγόντων καταπόνησης - Παραδείγματα Η μεταφορά των ρυθμιστικών γονιδίων HDG11 (στον καπνό) και HRD (στο ρύζι) οδήγησαν στη δημιουργία φυτών με αυξημένη ανθεκτικότητα στην ξηρασία μέσω αλλαγών στην αρχιτεκτονική του ριζικού συστήματος, μείωσης της στοματικής πυκνότητας, σύνθεσης ABA και προλίνης, σύνθεσης μεταφορέων ιόντων και τροποποίησης της ευαισθησίας των στομάτων στο ABA

27 Ανάπτυξη ανθεκτικών ποικιλιών έναντι παραγόντων καταπόνησης - Παραδείγματα Η υπερέκφραση των υπομονάδων NF-YA και NF-YB του τριμερούς συμπλόκου NF-Y (Nuclear Factor-Y) στο Arabidopsis και στον αραβόσιτο είχε ως αποτέλεσμα αυξημένη ανθεκτικότητα στην ξηρασία και υψηλότερη φωτοσύνθεση και παραγωγικότητα υπό συνθήκες καταπόνησης

28 Ανάπτυξη ανθεκτικών ποικιλιών έναντι παραγόντων καταπόνησης - Παραδείγματα Η εισαγωγή στο σιτάρι του γονιδίου HVA1 το οποίο κωδικοποιεί μια πρωτεΐνη της ομάδας 3 των LEA, είχε ως αποτέλεσμα τη δημιουργία φυτών με αυξημένη παραγωγικότητα και υψηλότερη WUE υπό συνθήκες υδατικής καταπόνησης

29 Απόκτηση ανθεκτικότητας διαγονιδιακών φυτών σε συγκεκριμένους παράγοντες καταπόνησης μέσω μόνιμης (υπερ)έκφρασης μεταγραφικών παραγόντων

30 Απόκτηση ανθεκτικότητας διαγονιδιακών φυτών σε συγκεκριμένους παράγοντες καταπόνησης μέσω μόνιμης (υπερ)έκφρασης μεταγραφικών παραγόντων

31 Ανάπτυξη ανθεκτικών ποικιλιών έναντι παραγόντων καταπόνησης Η δημιουργία καλλιεργουμένων φυτών ανθεκτικών σε παθογόνα, εχθρούς και παρασιτικά φυτά απαιτεί εκτεταμένη μελέτη των γονιδίων και των αντίστοιχων προϊόντων τους τα οποία σχετίζονται με τη λειτουργία αμυντικών μηχανισμών

32 Ανάπτυξη ανθεκτικών ποικιλιών έναντι παραγόντων καταπόνησης Η δημιουργία καλλιεργουμένων φυτών ανθεκτικών σε παθογόνα, εχθρούς και παρασιτικά φυτά απαιτεί εκτεταμένη μελέτη των γονιδίων και των αντίστοιχων προϊόντων τους τα οποία σχετίζονται με τη λειτουργία αμυντικών μηχανισμών Τα γονίδια τα οποία ενεργοποιούνται μετά την προσβολή (R-genes) και τα οποία προσδίδουν την επίκτητη ανθεκτικότητα, παρουσιάζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον

33 Ανάπτυξη ανθεκτικών ποικιλιών έναντι παραγόντων καταπόνησης Εξαιρετικό βιοτεχνολογικό ενδιαφέρον παρουσιάζει η μελέτη τόσο των γονιδίων αμολυσματικότητας παθογόνων, όσο και των γονιδίων ανθεκτικότητας των φυτών. Τα προϊόντα των γονιδίων avr αποτελούν ουσιαστικά διεγέρτες, οι οποίοι αναγνωρίζονται από το σύστημα επιτήρησης του ξενιστή

34 Ανάπτυξη ανθεκτικών ποικιλιών έναντι παραγόντων καταπόνησης Η μεταφορά γονιδίων τα οποία κωδικοποιούν τα ένζυμα βιοσύνθεσης του κυανογόνου γλυκοσιδίου δουρίνης από το σόργο στο Arabidopsis. Τα διαγονιδιακά φυτά είναι ικανά να συνθέτουν και να συσσωρεύουν το δευτερογενή αυτό μεταβολίτη σε συγκεντρώσεις ικανές ώστε να προστατεύονται από ορισμένα έντομα

35 Ανάπτυξη ανθεκτικών ποικιλιών έναντι παραγόντων καταπόνησης Η ενίσχυση της άμυνας έναντι παθογόνων μπορεί να πραγματοποιηθεί και μέσω κατάλληλων ουσιών οι οποίες επάγουν αμυντικούς μηχανισμούς σε διασυστηματικό επίπεδο Ορισμένες από τις ουσίες αυτές, όπως το ΒΙΟΝ (acibenzolar-s-methyl), μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως εμπορικά σκευάσματα και σε συνθήκες αγρού

36 Ανάπτυξη ανθεκτικών ποικιλιών έναντι παραγόντων καταπόνησης Τα παρασιτικά φυτά Cuscuta sp. και Orobanche sp. σε σοβαρές περιπτώσεις μπορεί να προκαλέσουν σημαντική μείωση της παραγωγής. Το βαμβάκι μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως φυτοπαγίδα, αφού μέσω της στριγκόλης μπορεί να προκαλέσει τη βλάστηση των σπερμάτων του Striga sp. σε έναν αγρό, χωρίς να υπάρχει κίνδυνος να γίνει ξενιστής

37 Ανάπτυξη ανθεκτικών ποικιλιών έναντι παραγόντων καταπόνησης Γίνονται προσπάθειες να παραχθούν με χημική σύνθεση ενώσεις ανάλογης δομής και δραστικότητας προς τη στριγγόλη με σκοπό τη βλάστηση των σπερμάτων των παρασιτικών φυτών ώστε κατά την επόμενη καλλιεργητική περίοδο ο αγρός να είναι περισσότερο καθαρός για την καλλιέργεια ευαίσθητων φυτών-ξενιστών (π.χ. σόργου)

38 Άλλοι στόχοι της Βιοτεχνολογίας: τα φυτά ως μηχανικοί περιβάλλοντος και ως χημικοί μηχανικοί Στη χρήση φυτών-υπερσυσσωρευτών βαρέων μετάλλων με σκοπό την αποκατάσταση διαταραγμένων και επιβαρυμένων με βαρέα μέταλλα περιοχών (φυτοαποκατάσταση), καθώς και στην εξόρυξη επιλεγμένων μετάλλων (φυτοεξόρυξη).

39 Άλλοι στόχοι της Βιοτεχνολογίας: τα φυτά ως μηχανικοί περιβάλλοντος και ως χημικοί μηχανικοί Στη παραγωγή δευτερογενών μεταβολιτών και υλικών φυτικής προέλευσης με ιδιαίτερα χαρακτηριστικά Το ενδιαφέρον για τα προϊόντα του δευτερογενούς μεταβολισμού (αναφέρονται και ως φυτικά φυσικά προϊόντα) δεν εξαντλείται μόνο στο πεδίο της βασικής έρευνας

40 Άλλοι στόχοι της Βιοτεχνολογίας: τα φυτά ως μηχανικοί περιβάλλοντος και ως χημικοί μηχανικοί Στη παραγωγή δευτερογενών μεταβολιτών και υλικών φυτικής προέλευσης με ιδιαίτερα χαρακτηριστικά Επεκτείνεται κυρίως στον τομέα των βιοτεχνολογικών εφαρμογών, αφού χρησιμοποιούνται είτε ως πρώτες ύλες είτε ως συστατικά στη φαρμακευτική, την κοσμετολογία, την υφαντουργία, τη χρωματουργία, την ελαιουργία, στον τομέα των πολυμερών και αλλού

41 Άλλοι στόχοι της Βιοτεχνολογίας: τα φυτά ως μηχανικοί περιβάλλοντος και ως χημικοί μηχανικοί Στη παραγωγή δευτερογενών μεταβολιτών και υλικών φυτικής προέλευσης με ιδιαίτερα χαρακτηριστικά Σύνθεση και συσσώρευση δευτερογενών μεταβολιτών είναι δυνατό να πραγματοποιηθεί και in vitro, σε καλλιέργειες φυτικών κυττάρων ή κάλλων

42 Άλλοι στόχοι της Βιοτεχνολογίας: τα φυτά ως μηχανικοί περιβάλλοντος και ως χημικοί μηχανικοί Στη παραγωγή δευτερογενών μεταβολιτών και υλικών φυτικής προέλευσης με ιδιαίτερα χαρακτηριστικά Το φαρμακευτικό φυτό Catharanthus roseus το οποίο παράγει βιοδραστικές ουσίες σε βιοαντιδραστήρες, κυρίως της ομάδας των αλκαλοειδών. Ορισμένες από αυτές, όπως η βινβλαστίνη και η βινκριστίνη αποτελούν αποτελεσματικούς αντικαρκινικούς παράγοντες

43 Άλλοι στόχοι της Βιοτεχνολογίας: τα φυτά ως μηχανικοί περιβάλλοντος και ως χημικοί μηχανικοί Στη παραγωγή δευτερογενών μεταβολιτών και υλικών φυτικής προέλευσης με ιδιαίτερα χαρακτηριστικά Το πράσινο μονοκύτταρο φύκος Dunalliella salina επιβιώνει σε συνθήκες υψηλής αλατότητας, ακόμη και μεταξύ των κρυστάλλων αλατιού που σχηματίζονται στις αλυκές. Ως συμβατό οσμωλύτη συνθέτει γλυκερίνη, ενώ επίσης συσσωρεύει β- καροτένιο σε υψηλές συγκεντρώσεις. Και οι δύο αυτές ουσίες που παράγει απομονώνονται και αξιοποιούνται εμπορικά