ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΦΥΤΩΝ (ΕΙΣΑΓΩΓΗ)

Transcript

1 ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΦΥΤΩΝ (ΕΙΣΑΓΩΓΗ)

2 ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΦΥΤΩΝ H ζωή του ανθρώπου στενά εξαρτημένη από την ύπαρξη των φυτών (τρόφιμα φυτικής και ζωικής προέλευσης, ένδυση, θέρμανση, θεραπεία, κατοικία, ψυχαγωγία )

3 ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΦΥΤΩΝ Ανάγκες για: μεγαλύτερες ποσότητες τροφίμων νέα προϊόντα και υπηρεσίες μικρότερο κόστος παραγωγής ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΦΥΤΩΝ βελτίωση βιοτικού επιπέδου

4 ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΦΥΤΩΝ Αντικείμενο: Η βελτίωση φυτών περιλαμβάνει την τέχνη και επιστήμη χειρισμού του γενετικού υλικού για τη δημιουργία νέου ή τη βελτίωσή του. Αποτελεί εφαρμοσμένη γενετική επιστήμη που αξιοποιεί τις αρχές της κληρονομικότητας. Αποτελεί παράγοντα τεχνητής εξέλιξης, καθώς ο βελτιωτής παρεμβαίνει στη μεταβίβαση του γενετικού υλικού καθορίζοντας ποια γονίδια θα επιβιώσουν. Στόχος: Ηδημιουργία ποικιλιών με φυτά υψηλής παραγωγικότητας και ποιότητας σε καλλιεργούμενα είδη με διάφορες χρήσεις (διατροφή, ζωοτροφές, παραγωγή ινών, καλλωπιστικά)

5 ΠΡΟ-ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΦΥΤΩΝ Εξημέρωση καλλιεργειών Ξεκίνησε ~ χρόνια πχ σε περιορισμένο αριθμό περιοχών «ΚΕΝΤΡΑ ΚΑΤΑΓΩΓΗΣ» (Nikolai Vavilov, d. 1943) Περιελάμβανε ένα μικρό αριθμό ειδών: - σιτάρι, κριθάρι, ρύζι, κεχρί, καλαμπόκι, πατάτα, κολοκύθια, φασόλια - κρίσιμα γνωρίσματα θρεπτική αξία, ευκολία συγκομιδής, ευκολία αποθήκευσης, προσαρμοστικότητα

6 ΠΡΟ-ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΦΥΤΩΝ Γνωρίσματα που συνοδεύτηκαν με την εξημέρωση: μέγεθος σπόρου αφθονία σπόρου όχι τίναγμα σπόρου λεπτότερο περίβλημα σπόρου ομοιομορφία (φυτρώματος, ωρίμανσης) γεύση-άρωμα (βελτιωμένη θρεπτική αξία)

7 Lycopersicon hirsutum (wild sp.) Lycopersicon pimpinellifolium (wild sp.) Science 277:1063 (1997) Modern tomato variety

8 Wild rice Modern Cultivated rice Science 277:1063 (1997)

9 Ανάπτυξη της Σύγχρονης Βελτίωσης Φυτών Σχετικά Ιστορικά γεγονότα Η Πράσινη Επανάσταση Η δημιουργία της Βιοτεχνολογίας

10 Ιστορικά γεγονότα Ανακάλυψη του φύλου: Rudolf Jacob Camerer (Camererius)-1694

11 Ιστορικά γεγονότα Ανακάλυψη του φύλου: Rudolf Jacob Camerer (Camererius)-1694 Τα πρώτα τεχνητά υβρίδια: Thomas Fairchild-1719

12 Ιστορικά γεγονότα Ανακάλυψη του φύλου: Rudolf Jacob Camerer (Camererius)-1694 Τα πρώτα τεχνητά υβρίδια: Thomas Fairchild-1717 Η δημιουργία της Γενεαλογικής Βελτίωσης: Vilmorin Company-1727

13 Ιστορικά γεγονότα Ανακάλυψη του φύλου: Rudolf Jacob Camerer (Camererius)-1694 Τα πρώτα τεχνητά υβρίδια: Thomas Fairchild-1717 Η δημιουργία της Γενεαλογικής Βελτίωσης : Vilmorin Company-1727 Η πρώτη ανάλυση του υβριδισμού: Joseph Koelreuter

14 Ιστορικά γεγονότα (συν.) Προέλευση των ειδών published Charles Darwin Κληρονομική ευφυϊα και Φυσική κληρονομικότητα Sir Francis Galton Ανακάλυψη του DNA ως χημικής οντότητας Friedrich Miescher -1869

15 Ιστορικά γεγονότα (συν.) Ταυτοποίηση χρωμοσώματος Heinrich Wilhelm Waldeyer Οι έννοιες Γονίδιο, Φαινότυπος και Γενότυπος W. Johannsen Η αποσαφήνιση της μοριακής δομής του DNA Watson, Crick and Wilkins -1953

16 Charles Darwin ( ) Ανέπτυξε πέντε θεωρίες: Εξέλιξη - ο κόσμος δεν είναι στατικός Κοινή καταγωγή κοινοί πρόγονοι Προοδευτικότητα η μεταμόρφωση είναι αργή Αναπαραγωγή των ειδών - γεωγραφική διασπορά Φυσική επιλογή διαφορική αναπαραγωγική επιτυχία

17 Gregor Mendel ( ) ιατύπωσε τους πρώτους νόμους της κληρονομικότητας

18 Dr. Norman Borlaug ( ) Nobel Ειρήνης για την Πράσινη Επανάσταση

19 Dr. Barbara McClintock ( ) (1983: Nobel Φυσιολογίας και Ιατρικής)

20 Πρωταρχικά στάδια στη Βελτίωση Φυτών Καθορισμός βελτιωτικού στόχου Εντοπισμός υπάρχουσας ή δημιουργία παραλλακτικότητας (τεχνικές) Εφαρμογή έντασης επιλογής Αξιολόγηση και επιλογή (Screen) Εμπορευματοποίηση

21 ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΦΥΤΩΝ Γενικές επισημάνσεις: 1. Η βελτίωση φυτών αποτελεί μια επιστήμη στρατηγικής που αξιοποιεί τη φαινοτυπική παραλλακτικότητα που είτε προϋπάρχει είτε δημιουργείται με νέους γονιδιακούς συνδυασμούς. 2. Η βελτίωση φυτών έχει συνήθως ένα μακροπρόθεσμο ορίζοντα (10-20 χρόνια) 3. Η βελτίωση φυτών πρέπει συνεχώς να επαναξιολογεί τους στόχους της

22 ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΦΥΤΩΝ Χαρακτηριστικά προς βελτίωση: 1. Αύξηση παραγωγικότητας 2. Αντοχή σε βιοτικά stress 3. Αντοχή σε αβιοτικά stress (παθογένεια εδαφών, περιβαλλοντικές αντιξοότητες) 4. Χημική σύνθεση σπόρων (ποσότητα και ποιότητα πρωτεϊνών, ελαίων, υδατανθράκων) 5. Βελτίωση ζωοτροφών 6. Μηχανοποίηση καλλιεργειών 7. Αντοχή στο πλάγιασμα

23 ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΦΥΤΩΝ Απαιτούμενες γνώσεις: Επιστημών που σχετίζονται με τον τρόπο δράσης και αλληλεπίδρασης του γενετικού υλικού καθώς και της αλληλεπίδρασης των φυτών με το περιβάλλον τους

24 ΓΕΝΕΤΙΚΗ ΓΕΩΡΓΙΑ ΒΟΤΑΝΙΚΗ ΓΕΩΡΓΙΚΟΣ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΣΜΟΣ ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΦΥΤΩΝ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΦΥΤΩΝ ΕΝΤΟΜΟΛΟΓΙΑ ΦΥΤΟΠΑΘΟΛΟΓΙΑ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ

25 ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΦΥΤΩΝ Σημασία της Βελτίωσης? Γεωργική παραγωγή: ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΠΟΙΚΙΛΙΩΝ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΑ ΜΕΤΑΠΟΙΗΣΗ

26 ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΦΥΤΩΝ Σημασία της Βελτίωσης? λοιπά είδη 41% Πηγές τροφίμων παγκόσμια: ρύζι 21% κριθάρι 2% βρώμη 2% πατάτα κεχρί και σόργο 5% 4% σιτάρι 20% καλαμπόκι 5%

27 Συμβολή της βελτίωσης : Σιτάρι μαλακό Κιλά ανά στρέμμα Πρωτεϊνες σπόρου (%) Έτος δημιουργίας ποικιλιών Έτος δημιουργίας ποικιλιών

28 Υφιστάμενη συμβολή της βελτίωσης : Βαμβάκι Απόδοση σε ίνες (kg/ha) Έτος δημιουργίας ποικιλιών

29 Υφιστάμενη συμβολή της βελτίωσης : καλαμπόκι 880 Κιλά ανά στέμμα πληθυσμοί διπλά υβρίδια απλά υβρίδια Έτος δημιουργίας ποικιλιών

30 H βελτίωση φυτών στην Ελλάδα: ΔΙΑΘΕΣΗ ΣΠΟΡΩΝ ΕΛΛΗΝΙΚΩΝ ΥΒΡΙΔΙΩΝ ΚΑΛΑΜΠΟΚΙΟΥ (tn) ποσότητα υβριδιόσπορου (tn)

31 H βελτίωση φυτών στην Ελλάδα: Ανάγκες και εγχώρια παραγωγή σπόρων για σπορά Φυτικά είδη ανάγκες σε τον. Αξία εκ δρχ. εγχώρια παραγωγή -Ζαχαρότευτλα % -Ρύζι % -Σιτηρά % -Ψυχανθή % -Βαμβάκι % -Πατάτα % -Καλαμπόκι % -Κηπευτικά ,5 %