Ορισμός: Είναι η τέχνη και η επιστήμη της βελτίωσης της κληρονομικότητας των φυτών για χαρακτηριστικά που ενδιαφέρουν τον άνθρωπο

Transcript

1 Ορισμός: Είναι η τέχνη και η επιστήμη της βελτίωσης της κληρονομικότητας των φυτών για χαρακτηριστικά που ενδιαφέρουν τον άνθρωπο Τέχνη: το μάτι του βελτιωτή Επιστήμη: εφαρμοσμένη γενετική

2 Περιεχόμενο: Όλες οι ενέργειες που στοχεύουν στην παραγωγή ποικιλιών με βελτιωμένη γενετική σύσταση Βελτίωση: η παραγωγή βελτιωμένων ποικιλιών, διαδικασία μακροπρόθεσμη (10-20 έτη) με συνεχώς ανανεούμενους στόχους Έρευνα βελτίωσης: οι διαδικασίες για απόκτηση νέας γνώσης, νέων μεθόδων και νέου γενετικού υλικού

3 Επιστήμες σχετιζόμενες στενά με τη Βελτίωση των φυτών Γενετική Φυσιολογία Φυτών Βιομετρία Βοτανική Φυτοπαθολογία Βιοχημεία Βιοπληροφορική

4 Κύριες Περίοδοι της Βελτίωσης των Φυτών Εξημέρωση των φυτών (~10,000 έως σήμερα) Εμπειρική Βελτίωση - επιλογή από καλλιεργητές (έως σήμερα) - επαγγελματική ενασχόληση (έως 19º αιώνα) Επιστημονική Βελτίωση (μετά το 19º αιώνα) - κλασική μεθοδολογία - σύγχρονες τεχνικές

5 Εξημέρωση των φυτών Ξεκίνησε σε ένα μικρό αριθμό περιοχών (κέντρα καταγωγής κατά Vavilov κέντρα και μηκέντρα κατά Harlan) Αφορούσε αρχικά σε ένα μικρό αριθμό ειδών όπως σιτάρι, κριθάρι, καλαμπόκι, πατάτα, φασόλια, κτλ

6 Τα κέντρα του Vavilov

7 Διαδικασία εξημέρωσης των φυτών Η πρώιμη εξημέρωση χρησιμοποίησε είδος μαζικής επιλογής και εκμεταλλεύτηκε τις φυσικές μεταλλάξεις Αφορούσε απλά χαρακτηριστικά που ελέγχονταν από λίγα γονίδια με μεγάλη επίδραση στο φαινότυπο Σπόρος που φυλάσσονταν εμπλούτιζε την παραγωγή της επόμενης χρονιάς με επιθυμητά χαρακτηριστικά Μετά από αρκετούς κύκλους, σταθεροποιούνταν ή εξαλείφονταν χαρακτηριστικά/γονίδια

8 Διαδικασία εξημέρωσης των φυτών Πρωταρχικά χαρακτηριστικά αποτέλεσαν η δυνατότητα ευχερούς κατανάλωσης, η θρεπτική αξία, η δυνατότητα συγκομιδής, η αποθηκευτική ικανότητα, κλπ. Γονίδια που εμπλέκονται στην εξημέρωση σχετίζονταν με - τίναγμα του σπόρου - λήθαργο του σπόρου - παρουσία τοξικών ουσιών - αναπτυξιακή νόρμα & ευαισθησία στη φωτοπερίοδο - γιγαντισμό και διαφοροποίηση των οργάνων κλπ.

9 Φαινοτυπική επίδραση της εξημέρωσης των φυτών Αρχέγονος ΑραβόσιτοςTeosinte Σύγχρονος Αραβόσιτος

10 Φαινοτυπική επίδραση της εξημέρωσης των φυτών (συν) Άγριο γενετικό υλικό πατάτας Σύγχρονες ποικιλίες

11 Εμπειρική Βελτίωση Εμπειρική επιλογή από καλλιεργητές Εδωσε τις τοπικές ποικιλίες (περιφερειακά προσαρμοσμένοι πληθυσμοί-φορείς μεγάλης γενετικής παραλλακτικότητας) Επαγγελματική ενασχόληση Συστηματοποίηση βελτίωσης (πχ ανθοκομικάδενδροκομικά, ανάπτυξη γενεαλογικής μεθόδου στα ζαχαρότευτλα, δημιουργία πρώτου τεχνητού υβριδίου, κτλ)

12 Επιστημονική Βελτίωση

13 Επιστημονική Βελτίωση ιδιαίτερα σημαντική συμβολή στην αύξηση της απόδοσης της φυτικής παραγωγής (50% της συνολικής) παραγωγή ποικιλιών με υψηλό βαθμό ομοιογένειας βασίζεται ιστορικά στην κλασική γενετική (Μενδελικήποσοτική γενετική) και τη βιομετρία. οι σύγχρονες βιοτεχνολογικές μέθοδοι (τεχνικές in vitro μοριακή βελτίωση- γενετική μηχανική) επιτρέπουν ήδη την δραματική αναβάθμιση της αποτελεσματικότητας των βελτιωτικών προγραμμάτων

14 Βασικοί στόχοι Βελτίωσης απόδοση ποιότητα ανθεκτικότητα κόστος παραγωγής επίδραση στο περιβάλλον

15 Βασικοί στόχοι Βελτίωσης Απόδοση παραγωγή ανά μονάδα επιφάνειας σταθερότητα της απόδοση πρωιμότητα

16 Βασικοί στόχοι Βελτίωσης Ποιότητα Εμφάνιση του φυτού, καρπού, σπόρου -μέγεθος, χρώμα -άρωμα, γεύση, υφή -διάρκεια ζωής στο ράφι Σύσταση ίνες, άμυλο, έλαια & πρωτείνες διαφοροποίηση δομής -> λειτουργικότητα -ανάκτηση βιομηχανικής διαδικασίας -αξιοποίηση παραπροϊόντων

17 Βασικοί στόχοι Βελτίωσης Ανθεκτικότητα Βιοτικοί παράγοντες καταπόνησης - ασθένειες, έντομα, ζιζάνια Αβιοτικοί παράγοντες καταπόνησης - ξηρασία, αλατότητα, θερμοκρασία

18 Βασικοί στόχοι Βελτίωσης Κόστος παραγωγής - Άμεσα: πχ μονόσπερμα ζαχαρότευτλα - Έμμεσα: νανισμός-αυξημένη χρήση λιπασμάτων

19 Βασικοί στόχοι Βελτίωσης Επίδραση στο περιβάλλον αειφορία - διάρκεια ανθεκτικότητας μειωμένες εισροές - οργανική γεωργία

20 Βασικά Στάδια Βελτίωσης Φυτών Προσδιορισμός του στόχου βελτίωσης Επιλογή γενετικού υλικού εκκίνησης Δημιουργία νέας γενετικής παραλλακτικότητας (διασταυρώσεις, μετασχηματισμός) Επιλογή των επιθυμητών γονοτύπων Δημιουργία νέας ποικιλίας Πολλαπλασιασμός & Διατήρηση της νέας ποικιλίας

21 Στόχοι Βελτίωσης - προβληματισμοί Τι είναι γνωστό για την επιλογή του προς βελτίωση χαρακτηριστικού Που μπορεί να αναζητηθεί γενετική παραλλακτικότητα - Στις υπάρχουσες γενετικές πηγές - Σε νέες πηγές Είναι δυνατή η μεταφορά μέσω διασταύρωσης απαιτείται γενετική μηχανική Πως μπορεί να επιταχυνθεί η διαδικασία επιλογής Μπορούν οι εργαστηριακές αναλύσεις να αντικαταστήσουν την αξιολόγηση στον αγρό ή