Βελτίωση Φυτών. Βιοτεχνολογικές προσεγγίσεις ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΜΟΡΙΑΚΗ ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΓΕΝΕΤΙΚΗ ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΣΗ ΙΣΤΟΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΑ

Transcript

1 ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΙΣΤΟΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΑ ΜΟΡΙΑΚΗ ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΓΕΝΕΤΙΚΗ ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΣΗ

2 Αξιοποίηση της ιστοκαλλιέργειας στη βελτίωση φυτών (Ι) Πιστή αναπαραγωγή επιθυμητών γονοτύπων ΑαΒΒcc ΑαΒΒcc ΑαΒΒcc ΑαΒΒcc

3 Αξιοποίηση της ιστοκαλλιέργειας στη βελτίωση φυτών (ΙΙ) Παραγωγή άνοσου πολλαπλασιαστικού υλικού κορυφαία μεριστώματα

4 Αξιοποίηση της ιστοκαλλιέργειας στη βελτίωση φυτών (ΙΙΙ) Ταχεία παραγωγή καθαρών σειρών 2n = (x) ABCD αβcd αbcd διπλασιασμός χρωμοσωμάτων ΑαΒΒCcDD 2n = (2x) AΑBΒCCDD ααβbccdd ααbbccdd

5 Αξιοποίηση της ιστοκαλλιέργειας στη βελτίωση φυτών (IV) Σωματοκλωνική παραλλακτικότητα λήψη και καλλιέργεια εκφύτων αναγέννηση φυτών In vitro επιλογή για αντοχή σε βιοτικούς και αβιοτικούς παράγοντες ανθεκτικός κλώνος Ωφέλιμα αποτελέσματα χρήσης της σωματοκλωνικής παραλλακτικότηταs στη Βελτίωση των φυτών Καλαμπόκι αντοχή στα ιμιδαζόλια Καπνός αντοχή στα άλατα Ρύζι αντοχή στα άλατα Ντομάτα αντοχή στο Φουζάριο Πατάτα αντοχή στη Phytophthora infestans

6 Αξιοποίηση της ιστοκαλλιέργειας στη βελτίωση φυτών (V) Σωματικός υβριδισμός απομόνωση πρωτοπλαστών σύντηξη πρωτοπλαστών συνδυασμός χρωμοσωμάτων, αλλοπολυπλοειδία, αποβολή χρωμοσώμων

7 Παραδείγματα αξιοποίησης σωματικού υβριδισμού Διασταύρωση Petunia hybrida x Petunia patadii (1976) Διασταύρωση Nicotiana tabacum x Niicotiana repanda Διασταύρωση Nicotiana tabacum x Nicotiana rustica Διασταύρωσεις Oryzae indica x Oryzae japonica Διασταύρωση Rhapanus sativus x Brassica napus Διασταύρωση Solanum tuberosum x Solanum brevidemns Διασταύρωση Solanum tuberosum x Lycopercicum esculentum Διασταύρωση Lycopercicum esculentum x L.penelli Διασταύρωση Solanum melongena x Solanum sisymbrifolium νέες αποχρώσεις ανθέων αντοχή στον ιό TMV μειωμένη περιεκτικότητα σε νικοτίνη ποιότητα πρωτεϊνης νέο είδος αντοχή στον ιό PLRV νέο είδος αντοχή στην ξηρασία αντοχή στους νηματώδεις

8 Αξιοποίηση της ιστοκαλλιέργειας στη βελτίωση φυτών (VΙ) Γενετική τροποποίηση Φυτών In vitro καλλιέργεια εκφύτων Λήψη εκφύτων Συγκαλλιέργεια εκφύτου - αγροβακτηρίου Μετασχηματισμένο αγροβακτήριο Καλλιέργεια σε υπόστρωμα επιλογής In vitro επιλογή Γενετικά τροποποιημένο φυτό

9 Μοριακοί Δείκτες Σύγχρονα εργαλεία που ανιχνεύουν διαφορές στις γενετικές πληροφορίες μεταξύ δύο ή περισσοτέρων ατόμων Κατεργασία DNA Απομόνωση DNA RFLPs RAPDs AFLPs SSRs SNPs.. Διαχωρισμός και εμφάνιση τμημάτων DNA

10 Είδη μοριακών δεικτών Βιοχημικοί δείκτες - Ισοένζυμα DNA δείκτες RFLP - Πολυμορφισμός Μήκους Θραυσμάτων εκ Περιορισμού RAPD - Τυχαίως Πολλαπλασιαζόμενα Πολυμορφικά Τμήματα DNA STS - Μικροδορυφόροι AFLP - Πολλαπλασιασμός Πολυμορφικών Τμημάτων DNA εκ Περιορισμού SNP - Πολυμορφισμός ενός νουκλεοτιδίου

11 Μοριακοί δείκτες τύπου RFLP Ανάλυση διαφορών σε μήκος τμημάτων DNA μετά από την κοπή με περιοριστικά ένζυμα Εφαρμογή συνήθως στο σύνολο του κυτταρικού DNA Η τεχνική απαιτεί καθαρό DNA υψηλού μοριακού βάρους Πλεονεκτήματα Υψηλή επαναληψιμότητα Συγκυρίαρχοι δείκτες Απλή και αξιόπιστη μέθοδος Μειονεκτήματα Χρονοβόρος διαδικασία Υψηλό κόστος αναλύσεων Χρήση ραδιενέργειας

12 Μοριακοί δείκτες τύπου RFLP - Μεθοδολογία Κοπή DNA με ένζυμα περιορισμού Ηλεκτροφορητικός διαχωρισμός τμημάτων DNA Μεταφορά τμημάτων DNA σε μεμβράνες (Southern blotting) Εμφάνιση τμημάτων DNA Υβριδισμός με ή χωρίς ραδιενέργεια Ανάλυση αποτελεσμάτων (παρουσία μέγεθος ζωνών DNA)

13 Ερμηνεία αποτελεσμάτων ανάλυσης RFLP 1. Γονότυπος άγριου τύπου (wild type) 2. Μεταλλαγμένος γονότυπος με νέο σημείο κοπής στην περιοχή στόχο 3. Μεταλλαγμένος γονότυπος με νέο σημείο κοπής εκτός περιοχής στόχου 4. Ένθεση νέου τμήματος DNA μεταξύ των σημείων κοπής 5. Απαλοιφή τμήματος DNA μεταξύ των σημείων κοπής 6. Απαλοιφή τμήματος DNA που περιλαμβάνει ένα από τα σημεία κοπής

14 Μοριακοί δείκτες τύπου RAPD Πολλαπλασιασμός τυχαίων τμημάτων DNA με τη χρήση εκκινητών τυχαίας αλληλουχίας Εφαρμογή συνήθως στο σύνολο του κυτταρικού DNA Γρήγορη μέθοδος για την ανίχνευση πολυμορφισμών Πλεονεκτήματα Γρήγορη μέθοδος Χαμηλό κόστος Απλή μέθοδος Δυνατότητα αυτοματοποίησης Μειονεκτήματα Κυρίαρχοι δείκτες Πιθανά προβλήματα επαναληψιμότητας Πιθανά προβλήματα ερμηνείας

15 Μοριακοί δείκτες τύπου RAPD Μεθοδολογία Πολλαπλασιασμός DNA με τυχαίους εκκινητές (8-10 νουκλεοτίδια) Ηλεκτροφορητικός διαχωρισμός τμημάτων DNA Εμφάνιση τμημάτων DNA: - χρώση με EtBr Ανάλυση αποτελεσμάτων - έλεγχος για παρουσία ή απουσία ζώνης DNA - διαφορές στο προφίλ των ζωνών DNA αντανακλούν γενετικές διαφορές

16 Αλυσιδωτή αντίδραση πολεμεράσης (PCR) Εκκινητής 1 Κύκλος 1 Εκκινητής 2 Θερμική μετουσίωση Σύνδεση εκκινητών Πολυμερισμός νέας αλυσίδας DNA Προϊόν αρχικών κύκλων PCR Κύριο προϊόν PCR Κύκλος 1 Κύκλος 2 Κύκλος 3

17 Σχηματική παράσταση πολυμορφισμού τύπου RAPD 5 3 ΔΕΙΓΜΑ 1 ΔΕΙΓΜΑ PCR XΧ 3 5 Έκφραση πολυμορφισμού Εκκινητής : Πολυμορφική θέση : XΧ 1 2 Μάρτυρας μοριακού βάρους

18 Ερμηνεία αποτελεσμάτων ανάλυσης RAPD Γονότυπος άγριου τύπου (wild type) 2. Μεταλλαγμένος γονότυπος με νέο σημείο προσκόλλησης του εκκινητή 3. Μεταλλαγμένος γονότυπος με ένα λιγότερο σημείο προσκόλλησης του εκκινητή 4. Ένθεση νέου τμήματος DNA μεταξύ δύο σημείων προσκόλλησης του εκκινητή 5. Απαλοιφή τμήματος DNA μεταξύ δύο σημείων προσκόλλησης του εκκινητή

19 Μικροδορυφόροι Οι μικροδορυφόροι αποτελούν απλες επαναλαμβανόμενες αλληλουχίες (Simple Sequence Repeats - SSRs) πχ. (GATAGA) n O πολυμορφισμός συνίσταται στο διαφορετικό αριθμό επαναλήψεων (n) Οι μικροδορυφόροι βρίσκονται τυχαία κατανεμημένοι σε όλο το φυτικό γονιδίωμα και αποτελούν συνήθως μη πληροφοριακές αλληλουχίες Η ανάλυση τους βασίζεται στην τεχνική της PCR Οι μικροδορυφόροι επιτρέπουν την εύρεση μέχρι και 14 διαφορετικών αλληλομόρφων στην ίδια γενετική θέση

20 Πλεονεκτήματα & Μειονεκτήματα των μικροδορυφόρων Πλεονεκτήματα Συγκυρίαρχοι μοριακοί δείκτες Υψηλή επαναληψιμότητα Δυνατότητα αυτοματισμού Κατανομή σε όλο το φυτικό γένωμα Είναι δυνατή η ανίχνευση πολλών αλληλομόρφων Μειονεκτήματα Ανάγκη προηγούμενης γνώσης της αλληλουχίας των κατάλληλων εκκινητών Αναλύονται μη πληροφοριακές αλληλουχίες Σχετικά υψηλό κόστος

21 Μικροδορυφόροι - Μεθοδολογία Εύρεση των κατάλληλων εκκινητών (primers) για τον πολλαπλασιασμό της περιοχής του μικροδορυφόρου Πολλαπλασιασμός περιοχής μικροδορυφόρου με τους παραπάνω εκκινητές στην PCR Ηλεκτροφορητικός διαχωρισμός των πολλαπλασιασμένων τμημάτων DNA Εμφάνιση τμημάτων DNA - αυτοραδιογραφία - φθορισμομετρικός προσδιορισμός - χρώση με άργυρο Ανάλυση αποτελεσμάτων - έλεγχος για το μέγεθος των ανιχνευόμενων ζωνών DNA - διαφορές στο προφίλ των ζωνών DNA αντανακλούν γενετικές διαφορές

22 Ερμηνεία αποτελεσμάτων ανάλυσης μικροδορυφόρων Μικροδορυφόρος Α Μικροδορυφόρος Β Γονότυπος με αλληλόμορφα 1, 2 στη θέση Α και 1, 1 στη θέση Β 2. Γονότυπος με αλληλόμορφα 1, 1 στη θέση Α και 1, 3 στη θέση Β 3. Γονότυπος με αλληλόμορφα 2, 2 στη θέση Α και 2, 4 στη θέση Β 4. Γονότυπος με αλληλόμορφα 1, 3 στη θέση Α και 3, 3 στη θέση Β

23 Μοριακοί δείκτες τύπου AFLP Συνδυασμός κοπής με περιοριστικά ένζυμα και πολλαπλασιασμού τμημάτων DNA με τη χρήση εκκινητών συγκεκριμένης αλληλουχίας Εφαρμογή συνήθως στο σύνολο του κυτταρικού DNA Εντοπισμός σύνθετων πολυμορφισμών με μία διεργασία Ευρύτατα διαδεδομένη μέθοδος ανίχνευσης πολυμορφισμών Πλεονεκτήματα Μέθοδος με υψηλή ευαισθησία Υψηλή επαναληψιμότητα Ευρεία εφαρμογή Δυνατότητα διάκρισης ετεροζυγωτών Μειονεκτήματα Υψηλό κόστος αναλύσεων Τεχνικές απαιτήσεις Χρήση ραδιενέργειας Πιθανά προβλήματα ερμηνείας

24 Μοριακοί δείκτες τύπου AFLP Μεθοδολογία Κοπή DNA με ένζυμα περιορισμού και σύνδεση προσαρμοστών Πολλαπλασιασμός τμημάτων DNA με εκκινητές προεπιλογής και επιλογής Ηλεκτροφορητικός διαχωρισμός τμημάτων DNA Εμφάνιση τμημάτων DNA - αυτοραδιογραφία - φθορισμομετρικός προσδιορισμός - χρώση με άργυρο Ανάλυση αποτελεσμάτων - έλεγχος για παρουσία ή απουσία ζώνης DNA - διαφορές στο προφίλ των ζωνών DNA αντανακλούν γενετικές διαφορές

25 Διαδικασία ανάπτυξης δεικτών AFLP Προσαρμοστές Ι, ΙΙ Απομόνωση γενωμικού DNA Κοπή με ένζυμο περιορισμού Εκκινητές προεπιλογής Σύνθεση προσαρμοστών Τμήματα DNA διαφορετικού μήκους Τμήματα DNA με ενωμένους προσαρμοστές P C R Προεπιλεκτική PCR Εκκινητές επιλογής P C R Προϊόντα της PCR Επιλεκτική PCR Προϊόντα της PCR

26 Ερμηνεία αποτελεσμάτων ανάλυσης AFLP Γoνότυπος άγριου τύπου (wild type) 2. Μεταλλαγμένος γoνότυπος με νέο σημείο κοπής 3. Μεταλλαγμένος γoνότυπος με ένα λιγότερο σημείο κοπής

27 Προϋπόθεσης για την επιλογή κατάλληλων μοριακών δεικτών Είδος πληροφοριών που απαιτούνται για την συγκεκριμένη εφαρμογή (π.χ. κατασκευή φυλογενετικών δένδρων, κατασκευή γενετικών χαρτών, κλπ.) Απαιτούμενο επίπεδο διαχωρισμού (π.χ. διαφορές μεταξύ πληθυσμών, γενών, ειδών, κλπ.) Πόσες γενετικές θέσεις (loci) απαιτούνται για την συγκεκριμένη ανάλυση Τρόπος κληρονόμησης των δεικτών που θα χρησιμοποιηθούν στην ανάλυση (π.χ. κυρίαρχοι ή συγκυρίαρχοι δείκτες) Ταχύτητα ανάπτυξης μεθοδολογίας Κόστος Δυνατότητα αυτοματοποίησης

28 Αξιοποίηση μοριακών δεικτών στη βελτίωση φυτών ( Ι ) Επιλογή Χαρακτήρων με Μοριακούς Δείκτες (MAS) Ανθεκτικό φυτό Άγνωστο φυτό Εμφάνιση τμήματος DNA στον ανθεκτικό γενότυπο

29 Επιλογή γνωρισμάτων με τη χρήση μοριακών δεικτών (MAS) Προϋποθέσεις Στενή σύνδεση με επιθυμητό γνώρισμα Αποτελεσματικότητα μεθοδολογίας Επαναλήψιμη, να έχει χαμηλό κόστος και να εύκολη η εφαρμογή της Προβληματισμοί Η γενετική απόσταση να είναι όσο το δυνατόν μικρότερη (<1cM) Ο έλεγχος σε διαφορετικούς διασπώμενους πληθυσμούς

30 Σήμανση ποιοτικών και ποσοτικών (QTL) γνωρισμάτων με μοριακούς δείκτες Παράδειγμα: Γενετικός Χάρτης του Χρωμοσώματος 1 του Κριθαριού Μοριακός δείκτης στενά συνδεδεμένος με γονίδιο αντοχής στη σκωρίαση Περιοχή με γονίδιo ποσοτικού γνωρίσματος (QTL) που επηρεάζει την ημερομηνία άνθησης

31 Αξιοποίηση μοριακών δεικτών στη βελτίωση φυτών ( ΙΙ) Συγκέντρωση διαφορετικών γονιδίων ανθεκτικότητας σε βιοτικούς παράγοντες (πυραμίδωση) Πηγή Ανθεκτικότητας 1 Πηγή Ανθεκτικότητας 2 Πηγή Ανθεκτικότητας 3 Επιθυμητός Γενότυπος Ανθεκτικότητες 1, 2 & 3

32 Αξιοποίηση μοριακών δεικτών στη βελτίωση φυτών ( ΙΙΙ) Επιτάχυνση ενσωμάτωσης χαρακτηριστικών σε elite γενότυπους Elite Γενεά BC Δότης

33 Αξιοποίηση μοριακών δεικτών στη βελτίωση φυτών ( ΙV) Γενετική Ταυτοποίηση (DNA Fingerprinting) - Κατοχύρωση νέων ποικιλιών Νέα ποικιλία Α Ποικιλία Μάρτυρας Νέα ποικιλία Β Όμοια Mη αποδεκτή Διαφορετική Aποδεκτή

34 Αξιοποίηση μοριακών δεικτών στη βελτίωση φυτών ( V) Γενετική Ταυτοποίηση (DNA Fingerprinting) - Έλεγχος πιστότητας σπόρου Σπόρος Αναφοράς Σπορομερίδα 1, 2,... Σπορομερίδα n Αποδεκτή Μη αποδεκτή

35 Αξιοποίηση μοριακών δεικτών στη βελτίωση φυτών ( ΙV) Εκτίμηση γενετικών αποστάσεων (Genetic Distances) Επιλογή γονικών σειρών υβριδίων Σειρά B Σειρά A Σειρά Γ Υβρίδιο 1 Χαμηλή αναμενόμενη Ετέρωση Υβρίδιο 2 Υψηλή αναμενόμενη Ετέρωση

36 Γενετική Τροποποίηση Διάφορες τεχνικές Κύτταρα «στόχος» rdna με επιθυμητό γονίδιο και ρυθμιστικά στοιχεία ΓΤ οργανισμός Πιστοποίηση μεταφοράς του γονιδίου

37 Γενετική Τροποποίηση vs Συμβατική μεταφορά γνωρισμάτων Ακριβέστερος χειρισμός γονιδίων - μεταφορά συγκεκριμένης αλληλουχίας DNA Αξιοποίηση γονιδίων ανεξάρτητα από ταξινομικά εμπόδια Απλά κυρίως γονίδια - ποιοτική κληρονόμηση Δυνατότητα ταχύτερης ενσωμάτωσης γνωρίσματος σε συγκεκριμένο γενότυπο

38 Αξιοποίηση της γενετικής τροποποίησης στη βελτίωση φυτών (I) Εισαγωγή ανθεκτικότητας σε βιοτικούς και αβιοτικούς παράγοντες Αντοχή σε ζιζανιοκτόνα Αντοχή σε εχθρούς και ασθένειες Αντοχή σε αντίξοες περιβαλλοντικές συνθήκες

39 Αξιοποίηση της γενετικής τροποποίησης στη βελτίωση φυτών (IΙ) Βελτίωση ποιοτικών και ποσοτικών γνωρισμάτων χρόνος ωρίμανσης περιεκτικότητα και σύσταση ελαίων περιεκτικότητα και σύσταση αμύλου περιεκτικότητα πρωτεϊνών ποσότητα σακχάρων απόδοση

40 Αξιοποίηση της γενετικής τροποποίησης στη βελτίωση φυτών (ΙIΙ) Παραγωγή νέων προϊόντων Ποικιλίες φυτών πλούσιων σε συστατικά με φαρμακευτικές ιδιότητες ή/και ιδιότητες λειτουργικών τροφίμων αντισώματα πρωτεΐνες βιταμίνες αντιοξειδωτικά διαιτητικές ίνες ολιγοσακχαρίτες

41 Μεθοδολογία γενετικής τροποποίησης Α. Μεταφορά γονιδίων με κατάλληλο φορέα π.χ. A. tumefaciens B. Απευθείας μεταφορά γονιδίων Μεταμόρφωση πρωτοπλαστών καταφρακτικών κυττάρων στοματίων με χρήση πολυαιθυλικής γλυκόλης (PEG) Βαλλιστικές μέθοδοι

42 Αντοχή σε ζιζανιοκτόνα 1) Glufosinate ammonium Γονίδιο : PAT από Streptomyces viridochrcromogenes Δράση : απενεργοποίηση (ακετυλίωση) δραστικής ουσίας 2) Bromoxynil Γονίδιο : νιτριλάση / υδρολάση από Klebsiella ozaenae Δράση : απενεργοποίηση (υδρόλυση) δραστικής ουσίας 3) 2, 4 - D Γονίδιο : μονοξυγoνάση από Alcaligenes eutrophous Δράση : απενεργοποίηση (οξείδωση) δραστικής ουσίας

43 Αντοχή σε ζιζανιοκτόνα Γενετικά τροποποιημένες ποικιλίες φυτών - αραβόσιτος, σόγια, ελαιοκράμβη, ζαχαρότευτλα (αντοχή στο Glufosinate ammonium ) - αραβόσιτος, σόγια, βαμβάκι, ελαιοκράμβη, ζαχαρότευτλα (αντοχή στο Glyphosate) - καπνός, βαμβάκι, ελαιοκράμβη (αντοχή στο Bromoxynil) - βαμβάκι, λινάρι, ελαιοκράμβη (αντοχή στη Sulfonylurea) - βαμβάκι, καπνό (αντοχή στο 2, 4 - D)

44 Αντοχή σε έντομα Γονίδιο : Bt -τοξίνης (δ-ενδοτοξίνης, κρυσταλλικής πρωτεΐνης ) του βακτηρίου Bacillus thuringiensis Δράση : επηρεάζει το πεπτικό σύστημα του εντόμου προκαλώντας μη αντιστρεπτή καταστροφή του εντερικού τοιχώματος Γονίδιο του βακτηρίου Τροποποιημένο γονίδιο Έκφραση στο φυτό Ανενεργή πρωτοξίνη Ενεργοποίηση στο έντομο Ενεργή τοξίνη Καταστροφή επιθηλιακών κυττάρων

45 Αντοχή σε έντομα Παραδείγματα γενετικά τροποποιημένων φυτών με ανθεκτικότητα σε έντομα - Bt αραβόσιτος (αντοχή στην πυραλλίδα) - Bt βαμβάκι (αντοχή στο πράσινο και ρόδινο σκουλήκι) - Bt πατάτα (αντοχή στο δορυφόρο της πατάτας)

46 Αντοχή σε ιώσεις Γονίδιο: πρωτεϊνικού περιβλήματος ιού (capsid protein) Δράση : αποσυντονισμός διαδικασίας μόλυνσης BNYVV Resistance Transgenic CP Normal disassembly

47 Αύξηση χρόνου συντήρησης φρούτων Γονίδιο: ενζύμου πολυγαλακτουρονάσης σε αντιπληροφοριακή μορφή (antisense orientation) Δράση : μείωση δραστηριότητας ενζύμων που αποικοδομούν το κυτταρικό τοίχωμα Παραδείγματα γενετικά τροποποιημένων φυτών με αυξημένο χρόνο συντήρησης : - τομάτα Flavr Savr (αργοπορημένη ωρίμανση)

48 Αύξηση χρόνου συντήρησης φρούτων Πιθανοί μηχανισμοί αναστολής έκφρασης γονιδίων με μεταφορά γονιδίων σε αντιπληροφοριακή μορφή Γονίδιο Μεταγραφή mrna Γονίδιο σε αντιπληροφοριακή μορφή (antisense) Υβριδοποίηση Αντιπληροφοριακό RNA Αναστέλλεται η σύνδεση στα ριβοσώματα Καταστρέφεται από τις νουκλεάσες

49 Αλλαγή σύστασης αμύλου Γονίδια: ενζύμων βιοσύνθεσης αμύλου μικροοργανισμών (σε πληροφοριακή μορφή) όπως και ενζύμων πατάτας (σε αντιπληροφοριακή μορφή) Δράση : υπερέκφραση ετερόλογων γονιδίων ή/και αναστολή έκφρασης ενδογενών γονιδίων Παραδείγματα γενετικά τροποποιημένων φυτών με αλλαγμένη σύσταση αμύλου - πατάτα με υψηλή περιεκτικότητα αμύλου - πατάτα με υψηλό επίπεδο διακλαδώσεων της αμυλοπηκτίνης - πατάτα με χαμηλή περιεκτικότητα σε αμυλόζη

50 Βιοσύνθεση αμύλου Μεταβολισμός σακχαρόζης (1P - γλυκόζη) Ι A Έναρξη σχηματισμού αμύλου C ΙΙ Επιμήκυνση και σχηματισμός κόκκων Αμυλόζη ΙΙI, ΙV B Επιμήκυνση, διακλάδωση και σχηματισμός κόκκων Αμυλοπηκτίνες I. ADP- glucose pyrophosphorylase II. Granule-bound starch synthase III. Soluble starch synthase IV. Branching enzyme Μεταφερθέντα γονίδια: A. ADP- glucose pyrophosphorylas / E.coli B. Glycogen synthase / E.coli C. Granule-bound starch synthase / Αντιπληροφοριακή μορφή

51 Προβληματισμοί για τη χρησιμοποίηση της γενετικής τροποποίησης στη βελτίωση φυτών Ασφάλεια Διάδοση ανεπιθύμητης γενετικής πληροφορίας (ανθεκτικότητα σε αντιβιοτικά, ζιζανιοκτόνα κλπ.) στο περιβάλλον Πιθανή πρόκληση τοξικών αντιδράσεων και αλλεργιών Αλλοίωση φυσικού περιβάλλοντος από διαγονιδιακούς οργανισμούς Γεωργική πρακτική Μείωση ή συνολική αύξηση χρήσης χημικών προϊόντων Κόστος σπόρου Γ.Τ. ποικιλιών Μονοκαλλιέργεια Κοινωνικοοικονομική θεώρηση Εξάρτηση από λίγες πολυεθνικές εταιρείες Αδυναμία υπό ανάπτυξη οικονομιών για ανάληψη του κόστους τέτοιων διαδικασιών (Ε&Α)

52 Εκτίμηση συμβολής της βιοτεχνολογίας στη βελτίωση φυτών Βραχύ-, μέσο και μακροπρόθεσμη συμβολή με σημαντική αναβάθμιση της αποτελεσματικότητας των βελτιωτικών προγραμμάτων Μακροπρόθεσμη σημαντικότατη συμβολή με την κατανόηση, σε βασικό - βιοχημικό επίπεδο, των αλλαγών που επιφέρει η βελτιωτική πρακτική Εξαιρετικά πολύτιμη προσθήκη στο οπλοστάσιο της γενετικής βελτίωσης!

53 Ολοκληρωμένη προσέγγιση στη Βελτίωση των φυτών Ξένο DNA Επιλογή Έκφραση Γονιδίων Γενετική Τροποποίηση Κλωνοποίηση Γονιδίων Φυτό Επιλογή με Μοριακούς Δείκτες ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΦΥΤΩΝ Μεταφορά Γονιδίων Δράση γονιδίων Απομόνωση DNA Γενετικό Αποτύπωμα Ανιχνευτές Γονιδίων Γενετικοί Χάρτες Απομόνωση Γονιδίων