ΓΕΝΕΤΙΚΗ ΒΕΛΤΙΩΣΗ. 3η ΙΑΛΕΞΗ ΠΑΡΑΛΛΑΚΤΙΚΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΓΕΝΕΤΙΚΟΣ ΑΝΑΣΥΝ ΥΑΣΜΟΣ

Transcript

1 ΓΕΝΕΤΙΚΗ ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΦΥΤΩΝ 3η ΙΑΛΕΞΗ ΠΑΡΑΛΛΑΚΤΙΚΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΓΕΝΕΤΙΚΟΣ ΑΝΑΣΥΝ ΥΑΣΜΟΣ

2 Προϋποθέσεις προόδου σε ένα Πρόγραµµα Γενετικής Βελτίωσης: Ύπαρξη Γενετικής παραλλακτικότητας ως προς το χαρακτηριστικό υνατότητα Γενετικού ανασυνδυασµού (δηµιουργία απογόνων µε νέους συνδυασµούς χαρακτηριστικών)

3 Παραλλακτικότητα Χαρακτηριστικών Ύπαρξη διαφορών τόσο µεταξύ ειδών όσο και µεταξύ ατόµων του ίδιου είδους ή και ποικιλίας υβριδίου (η συγγένεια δεν αποκλείει τη διαφορετικότητα / η γενετική οµοιοµορφία δεν απαγορεύει την παραλλακτικότητα) Η παραλλακτικότητα: Περιβαλλοντική Γενετική

4 Περιβαλλοντική παραλλακτικότητα Συναντάται ως διαφορές σε χαρακτηριστικά όπως ύψος, µέγεθος φυτών, παραγωγή, και είναι το αποτέλεσµα επίδρασηςτου περιβάλλοντος Μπορεί να υπολογιστεί σε πληθυσµό φυτών γενετικά οµοιόµορφο (γόνιµο άγονο έδαφος, µέγεθος σπόρου, προσβολή ή µη) Οι διαφορές αυτές δεν κληρονοµούνται και εποµένως πρέπει να εξαιρούνται από τον βελτιωτή

5 Γενετική παραλλακτικότητα Συναντάται ως διαφορές σε χαρακτηριστικά και είναι το αποτέλεσµα διαφορών στη γενετική σύσταση των ατόµων ενός πληθυσµού (χρώµα, σχήµα, τρίχωµα / ζωηρότητα, πρωιµότητα, ανθεκτικότητα) Οι διαφορές αυτές κληρονοµούνται και εποµένως εµφανίζονται στις επόµενες γενιές Περιβάλλον και γενετική σύσταση αλληλεπιδρούν (µία ανθεκτική ποικιλία δεν θα διαφοροποιηθεί αν δεν υπάρξουν ευνοϊκές συνθήκες για την ασθένεια)

6 Γενετική παραλλακτικότητα Οφείλεται στις διαφορές που υπάρχουν στα γονίδια που ελέγχουν το συγκεκριµένο χαρακτηριστικό ως προς το δυναµικό του αλλά η τελική έκφραση καθορίζεται από τη συνδυασµένη επίδρασης γονοτύπου περιβάλλοντος Αποτελεί βασικό παράγοντα στα προγράµµατα Γενετικής Βελτίωσης και πρέπει να γίνει αντιληπτή από το βελτιωτή για να χρησιµοποιηθεί ιάκριση περιβαλλοντικής και γενετικής παραλλακτικότητας (ποσοτικά ποιοτικά)

7 Γενετικός Ανασυνδυασµός Η φυσική διασταύρωση (φυσικός υβριδισµός) δηµιουργεί γενετική παραλλακτικότητα στη φύση. Έτσι τα γονίδια ανασυνδυάζονται µεταξύ τους και µε τη διάσχιση στην F 2 και τις επόµενες δίνουν νέους γονότυπους Πρώτο βήµα στα προγράµµατα Γενετικής Βελτίωσης είναι η δηµιουργία παραλλακτικότητας µε τεχνητές διασταυρώσεις (υβριδισµό) ατόµων µε τα επιθυµητά χαρακτηριστικά Έτσι γίνεται ανασυνδυασµός γονιδίων και δηµιουργία νέων γονοτύπων κατά τη διάσχιση από όπου θα επιλεγούν επιθυµητά άτοµα

8 Κληρονοµικότητα απλών χαρακτηριστικών διασταύρωση (πικρό) (άπικρο) BiBi X bibi F 1 Bibi (πικρό) γαµέτες Bi, bi F 2 1 BiBi : 2 Bibi : 1 bibi

9 ιάσχιση Ανεξάρτητη διάσχιση ιαφορές σε παραπάνω από ένα γονίδια προκαλούν διάσχιση στην F 2 Η µεταβίβαση ενός γονιδίου στους απογόνους είναι ανεξάρτητη και δεν επηρεάζεται από τη µεταβίβαση ενός άλλου γονιδίου BiBi DmDm X bibi dmdm BiBi DmDm Bibi DmDm bibi DmDm BiBi Dmdm Bibi Dmdm bibi Dmdm BiBi dmdm Bibi dmdm bibi dmdm

10 Περιορισµοί ανεξάρτητης διάσχισης Σύνδεση γονιδίων Όταν παρουσιάζεται απόκλιση από την αναµενόµενηφαινοτυπικήήγονοτυπική αναλογία στην F 2 σηµαίνει ότι τα γονίδια δεν κληρονοµούνται ανεξάρτητα (συνδεδεµένα) Επιχιασµός (crossing over): Όσο µεγαλύτερη η απόσταση (cmorgan) µεγαλύτερη και η πιθανότητα ανασυνδυασµού και αντιστρόφως όσο µικρότερη η απόσταση περισσότερα φυτά πρέπει να αναπτυχθούν για να υπάρξει πιθανότητα εύρεσης του επιθυµητού ανασυνδυασµού

11 Προέλευση Φυσικής Παραλλακτικότητας Τυχαίες διασταυρώσεις µεταξύ ποικιλιών µε κληρονοµική παραλλακτικότητα δηµιουργούν φυσικά υβρίδια Φυσική επιλογή: επιλέγει από τη γενετική παραλλακτικότητα τα άτοµα µε τηνµεγαλύτερη προσαρµοστικότητα στο συγκεκριµένο περιβάλλον Έτσι συντελείται αύξηση της κληρονοµικής παραλλακτικότητας µέσω των πολλών γενεών, της ποικιλοµορφίας του περιβάλλοντος και των µετακινήσεων του ανθρώπου Τεχνητή επιλογή: επιλέγει χαρακτηριστικά επιθυµητά για τον άνθρωπο. Πολλές φορές έχει κατεύθυνση αντίθετη της φυσικής επιλογής

12 Πηγές Φυσικής Παραλλακτικότητας Μενδελιανή παραλλακτικότητα Υβριδισµός µεταξύ ειδών (διειδικός) Πολυπλοειδία Αλληλεπίδραση των παραπάνω Τα αίτια της εξέλιξης των φυτών µελετώνται όχι µόνο για ιστορικούς λόγους αλλά γιατί µε τιςίδιες διεργασίες γίνεται η βελτίωσή τους Ησυµβολή του ανθρώπου στη Γενετική βελτίωση έγκειται στην επιτάχυνση του ρυθµού εξέλιξης, η οποία κατευθύνεται από τις ανάγκες του ανθρώπου

13 Μενδελιανή παραλλακτικότητα Προέρχεται από την εµφάνιση µεταλλαγών (µεταλλάξεων) που µέσω διασταυρώσεων (υβριδισµού) διευρύνεται ακόµη περισσότερο Παραδείγµατα: Λάχανο, κουνουπίδι, γογγυλωτό, Βρυξελλών Σπόροι φασολιών Νέες ποικιλίες παράγονται από την ποικιλοµορφία που είναι κατάλληλες για διαφορετικούς σκοπούς και προσαρµοσµένες σε διαφορετικές συνθήκες περιβάλλοντος

14 Υβριδισµός µεταξύ ειδών Η δεύτερη πηγή προέρχεται από τη διασταύρωση µεταξύ διαφορετικών ειδών και τη διατήρηση των φυτικών τύπων στις επόµενες γενιές διάσχισης Υπάρχουν δυσκολίες λόγω του µεγάλου αριθµού διαφορετικών γονιδίων και των διαφορών στη δοµή των χρωµοσωµάτων που προκαλούν ανωµαλίες στις επόµενες γενιές (δεν επιβιώνουν) Το F 1 υβρίδιο χαρακτηρίζεται από µεγάλη ζωηρότητα που µπορεί να διατηρηθεί µε αγενή πολλαπλασιασµό Γένος Fragaria F. Virginiana X F. chiloensis

15 Πολυπλοειδία Ηδηµιουργία νέων φυτικών τύπων µε αύξησητου βασικού αριθµού των χρωµοσωµάτων ιπλοειδές (2Ν) κανονική κατάσταση Ανωµαλίες κατά την αναπαραγωγή δηµιουργούν 3Ν, 4Ν... Αυτοπολυπλοειδία (όχι για παραγωγή σπόρων) Αλλοπολυπλοειδία δηµιουργείται µε τη διασταύρωση διαφορετικών ειδών και το διπλασιασµό τουαριθµού των χρωµοσωµάτων (π.χ. σιτάρια, βαµβάκι, καπνός)

16 Ταξινόµηση των Φυτών Τα είδη και η καταγωγή τους Παρά την πιστότητα στην αντιγραφή του DNA συµβαίνουν και λάθη Πρώτοστάδιοοιποικιλίεςήφυλές Η αναπαραγωγική αποµόνωση, αποτέλεσµα σταδιακής συσσώρευσης αλλαγών σε πληθυσµούς του ίδιου είδους, οδηγεί στην εµφάνιση νέων ειδών Είδος: µία οµάδα ατόµων που έχουν την ικανότητα να διασταυρώνονται µεταξύ τους Γένος, οικογένεια, τάξη: υποκειµενικές κατηγορίες όπως και ο τυπολογικός ορισµός του είδους

17 ηµιουργία νέων ειδών Ειδογένεση αλλοπάτρια στασιπατρική συµπάτρια Η καταγωγή των ειδών Θεωρία Κέντρων καταγωγής των καλλιεργούµενων φυτών (N. Vavilov)

18 ΚΕΝΤΡΑ ΚΑΤΑΓΩΓΗΣ ΚΑΛΛΙΕΡΓ. ΦΥΤΩΝ (ΚΑΤΑ VAVILOV)