Αρχική » Προγράμματα Σπουδών » ΠΑΛΑΙΟ Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών » Η. Αναπτυξιακή & Μοριακή Βιολογία Φυτών (809 Ε)

ΑΝΑΠΤΥΞΙΑΚΗ & ΜΟΡΙΑΚΗ ΒΙΟΛΟΓΙΑ ΦΥΤΩΝ

               
Y/E Κωδικός Εξάμηνο Ώρες Θεωρίας Ώρες Άσκησης Δ.Μ. Π.Μ. Υπεύθυνος Διδασκαλίας Τομέας/Τμήμα
Ε 13Α809 Η' 3 3 4 5 Τομέας Βοτανικής
Σκοπός Μαθήματος:
 
 

Τα φυτά συνιστούν ένα εκπληκτικό βασίλειο στην ύπαρξη του οποίου οφείλει τη ζωή του ο πλανήτης μας. Η μελέτη και κατανόηση της βιολογίας ανάπτυξης και φυσιολογίας των φυτών, αποτελεί τις τελευταίες δεκαετίες αντικείμενο πολλών επιστημονικών ερευνών. Σκοπός του μαθήματος είναι η περιγραφή και ανάλυση όλων των μέχρι σήμερα ερευνητικών επιτευγμάτων, που αφορά στους μηχανισμούς ανάπτυξης και διαφοροποίησης των φυτών σε μοριακό επίπεδο. Απευθύνεται στις φοιτήτριες και τους φοιτητές που επιθυμούν να εντρυφήσουν σε μία σειρά σύνθετων και ταυτόχρονα συναρπαστικών μοριακών μηχανισμών αλληλεπίδρασης, επίστασης, ιστοειδικής και επιγενετικής γονιδιακής ρύθμισης, οι οποίοι διέπουν τόσο τη δημιουργία των επιμέρους ιστών και οργάνων, όσο και την ορθή μορφογένεση ολόκληρου του φυτικού σώματος.

 
Στόχος Μαθήματος:
 
 

Τα τελευταία χρόνια, οι κλάδοι της Μοριακής Βιολογίας και Μοριακής Γενετικής Φυτών έχουν εξελιχθεί ραγδαία και οι μεθοδολογίες τους έχουν συμβάλει ουσιαστικά στην κατανόηση πολλών παραμέτρων της Βιολογίας Ανάπτυξης των Φυτών. Πολλές διεργασίες των φυτών, όπως η κυτταρική διαίρεση, η ανάπτυξη, ο μεταβολισμός, αλλά και τα επιγενετικά φαινόμενα, προσεγγίζονται πλέον με αναλύσεις διαγονιδιακών και μεταλλαγμένων σειρών. Στόχοι του μαθήματος αποτελούν:

α) η εξοικείωση των φοιτητών με τις μεθοδολογίες της μοριακής γενετικής και βιοτεχνολογίας φυτών που χρησιμοποιούνται σήμερα και

β) η απόκτηση γνώσεων της λειτουργικής δράσης επιμέρους γονιδίων/μηχανισμών και των μοριακών σινιάλων που εμπλέκονται στην ανάπτυξη και διαφοροποίηση του εμβρύου, του ακραίου μεριστώματος του βλαστού και της ρίζας, των φύλλων και των αναπαραγωγικών οργάνων των φυτών.

 
Περιεχόμενο Διδασκαλίας:
 
 

Εισαγωγικές έννοιες: Αρχές και μηχανισμοί ανάπτυξης των φυτών. Ο ρόλος των ορμονών στην ανάπτυξη των φυτών. Προγραμματισμένος κυτταρικός θάνατος. Συντονισμός της ανάπτυξης. Επιγενετικά φαινόμενα. Τροποποιήσεις του DNA και των ιστονών κατά την επιγενετική ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης.

Γονιδιωματική των ανώτερων φυτών: Περί δομής του φυτικού γονιδιώματος. Η βασική «εργαλειοθήκη» της γονιδιωματικής. Εξαγωγή πληροφορίας από το γονιδίωμα - κατάτμηση γονιδιωμάτων και βιβλιοθήκες. Mοριακοί χάρτες. Συστήματα Μοριακών Δεικτών. Κλασμάτωση γονιδιωμάτων.

Μεθοδολογία στη μελέτη ανάπτυξης των φυτών: Φυτά πρότυπα στη μελέτη ανάπτυξης των φυτών. Μεθοδολογία απόκτησης και δημιουργίας μεταλλαγμένων και διαγονιδιακών φυτών/σειρών. Προωθητική και αντίστροφη γενετική. EMS και T-DNA μεταλαξιγένεση. RNAi, μετα-μεταγραφική γονιδιακή σίγηση (PTGS) και CRISPR. Μέθοδοι μετασχηματισμού φυτών. Γενετική, μοριακή και φαινοτυπική ανάλυση μεταλλαγμένων σειρών. Απομόνωση και μελέτη γονιδίων. Μεθοδολογία λειτουργικής ανάλυσης γονιδίων.

Ενδογενής και εξωγενής πληροφορία: Προέλευση των κυττάρων και πρόβλεψη της κυτταρικής διαφοροποίησης. Σχέση μεταξύ της πληροφορίας «καταγωγής», «θέσης» και «ηλικίας» στον καθορισμό της κυτταρικής «τύχης». Αδρανοποίηση κυττάρων με λέιζερ. Πράσινες-άσπρες-πράσινες περικλινείς χίμαιρες. Πολυπλοειδείς χίμαιρες Datura. Μεταλλάξεις και γονίδια που επηρεάζουν το πρότυπο διαίρεσης και διαφοροποίησης των κυτταρικών στο Arabidopsis thaliana.

Εμβρυογένεση: Εισαγωγή στην εμβρυογένεση. Ανάπτυξη και ωρίμανση του σπέρματος. Πολυπλοκότητα της γονιδιακής έκφρασης στο έμβρυο. Μοριακή γενετική της εμβρυογένεσης. Εμβρυο-θνησιγόνες μεταλλαγμένες σειρές. Μεταλλάξεις και γονίδια εμβρυογενετικού προτύπου.

Ανάπτυξη του βλαστού: Οργάνωση του ακραίου μεριστώματος του βλαστού (ΑΜΒ). Εγκαθίδρυση του «θύλακα των βλαστικών κυτταρικών» και του «κέντρου οργάνωσης» του AMΒ. Μοριακή γενετική της ανάπτυξης του βλαστού. Γονιδιακές αλληλεπιδράσεις στηv αυτο-διατήρηση του ΑΜΒ. Μεταλλάξεις που επηρεάζουν το αναπτυξιακό πρότυπο και την οργάνωση του AMΒ.

Ανάπτυξη του φύλλου: Απαρχή του αρχέφυτρου του φύλλου. Εγκαθίδρυση αξονικής πολικότητας (ασυμμετρίας). Καθορισμός παραξονικής-απαξονικής ταυτότητας. Εμπλοκή των miRNA στον καθορισμό της παραξονικής-απαξονικής ασυμμετρίας. Ανάπτυξη του περιθωρίου και του σχήματος του φύλλου. Αύξηση της φυλλικής επιφάνειας (ελάσματος). Ανάπτυξη των στομάτων και τριχωμάτων του φύλλου. Μεταλλάξεις και γονίδια που επηρεάζουν τα πρότυπα ανάπτυξης των δομών του φύλλου.

Ανάπτυξη του άνθους: Μετάβαση από τη βλαστητική ανάπτυξη στην άνθιση. Φωτοπεριοδικός έλεγχος της άνθισης. Μοριακή γενετική της ανάπτυξης του άνθους. Μελέτες των εμπλεκομένων γονιδίων και μεταλλαγμένων σειρών κατά την ανάπτυξη-μορφογένεση του άνθους. Ομοιοτικά γονίδια άνθισης και η αλληλεπίδρασή τους. Το μοντέλο ABCΕ. Θετική και αρνητική ρύθμιση στη λειτουργία των ομοιοτικών γονιδίων. Ο ρόλος των miRNAs στην ανάπτυξη του άνθους.

Ανάπτυξη της ρίζας: Μορφολογία και ανάπτυξη της ρίζας. Οργάνωση του ακραίου μεριστώματος (AMΡ) και μοριακή γενετική της ανάπτυξης της ρίζας. Κυτταρική «τύχη» και προέλευση των κυτταρικών σειρών. Ο ρόλος της πληροφορίας «θέσης» στη διαφοροποίηση των κυττάρων. Μεταλλάξεις και γονίδια που εμπλέκονται στην ανάπτυξη της ρίζας. Μοριακή γενετική της ανάπτυξης των ριζικών τριχιδίων.

 
Περιεχόμενο Εργαστηριακών Ασκήσεων:
 
 

1. Σταθερός μετασχηματισμός φυτών Arabidopsis thaliana με Agrobacterium tumefaciens, χρησιμοποιώντας τη μέθοδο της εμβάπτισης ανθικών στελεχών. 2. Επιλογή μετασχηματισμένων σπερμάτων Τ2 γενιάς σε τριβλία MS Km50 (καναμυκίνη) και ανάπτυξη των διαγονιδιακών φυτών. 3. Παροδικός μετασχηματισμός φυτών Nicotiana benthamiana με καλλιέργεια Agrobacterium tumefaciens που φέρει κατασκευή υπερέκφρασης της πράσινης φθορίζουσας πρωτεΐνης (GFP). 4. Ιστοειδική ανίχνευση του γονιδίου μάρτυρα β-γλουκουρονιδάση (GUS) μετά από χρώση διαγονιδιακών φυτών Arabidopsis thaliana με υπόστρωμα Χ-Gluc. 5. Ποσοτικός προσδιορισμός της έκφρασης του γονιδίου μάρτυρα GUS σε διαγονιδιακά φυτά Arabidopsis, χρησιμοποιώντας φθοριομετρικές μεθόδους και κινητική ενζυμικής αντίδρασης.

 
Διδάσκοντες Θεωρία & Εργαστηριακές Ασκήσεις:
 
  Θεωρία: Κ. Χαραλαμπίδης, Αναπληρωτής Καθηγητής Μοριακής Βιολογίας Ανάπτυξης Φυτών (Συντονιστής Μαθήματος) - Α. Ρούσσης, Επίκουρος Καθηγητής Μοριακής Φυσιολογίας Φυτών
 
  Εργαστήρια: Κ. Χαραλαμπίδης, Αναπληρωτής Καθηγητής Μοριακής Βιολογίας Ανάπτυξης Φυτών - Δρ. Ελ. Γιανvούτσου (ΕΔΙΠ) - Δρ. Μ. Δούση (ΕΔΙΠ)
 
Ηλεκτρονική Σελίδα Μαθήματος:
 
  eclass.uoa.gr/courses/BIOL123/
 
Προτεινόμενα Διδακτικά Συγγράμματα:
 
  Τίτλος: Αναπτυξιακή Μοριακή Βιολογία Φυτών (καλύπτει πλήρως την ύλη)
Συγγραφέας: Κ. Χαραλαμπίδης (Επιμέλεια), Δ. Μηλιώνη, Κ. Καλαντίδης, Κ. Παπαδοπούλου, Σ. Ρήγας, Α. Ρούσσης, Π. Χατζόπουλος
Εκδοτικός Οίκος: Εκδόσεις ΕΜΒΡΥΟ
Τόπος & Χρόνος Έκδοσης: Αθήνα, 2009 - ISBN: 978-960-8002-46-3
Κωδικός Δήλωσης Εύδοξος: 7783
 
  Τίτλος: Φυσιολογία Φυτών έκδοση 1η Ελληνική - 5η Αμερικανική (καλύπτει το 20% της ύλης)
Συγγραφέας: Taiz Lincoln, Zeiger Eduardo
Εκδοτικός Οίκος: Εκδόσεις Utopia Ε.Π.Ε.
Τόπος & Χρόνος Έκδοσης: Αθήνα, 2011 - ISBN: 978-960-98123-9-9
Κωδικός Δήλωσης Εύδοξος: 12464847
 
Παρατηρήσεις:
 
  Οι εργαστηριακές ασκήσεις συμμετέχουν κατά 20% στον τελικό βαθμό του μαθήματος. Το εργαστήριο εξετάζεται με ξεχωριστές ερωτήσεις ταυτόχρονα με το μάθημα. Απαιτείται προβιβάσιμος βαθμός και στις πρακτικές εξετάσεις.