Αρχική » Προγράμματα Σπουδών » 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 (2 Ώρες): Αρχές και μηχανισμοί ανάπτυξης των φυτών. Ο ρόλος των ορμονών στην ανάπτυξη των φυτών. Προγραμματισμένος κυτταρικός θάνατος. Συντονισμός της ανάπτυξης.

Γονιδιωματική των ανώτερων φυτών (9 Ώρες): 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 (9 Ώρες): Φυτά πρότυπα στη μελέτη ανάπτυξης των φυτών. Απόκτηση και δημιουργία μεταλλαγμένων και διαγονιδιακών σειρών. Προωθητική και αντίστροφη γενετική. EMS και T-DNA μεταλαξιγένεση. RNAi και Μετα-μεταγραφική γονιδιακή σίγηση (PTGS). Μέθοδοι μετασχηματισμού φυτών.
Γενετική, μοριακή και φαινοτυπική ανάλυση μεταλλαγμένων σειρών. Απομόνωση και μελέτη γονιδίων. Μεθοδολογία λειτουργικής ανάλυσης γονιδίων. Διαγονιδιακά φυτά.

Ενδογενής και εξωγενής πληροφορία (3 Ώρες): Προέλευση των κυττάρων και πρόβλεψη της κυτταρικής διαφοροποίησης. Αδρανοποίηση κυττάρων με λέιζερ στο Arabidopsis. Πράσινες-άσπρες-πράσινες περικλινείς χίμαιρες. Σχέση μεταξύ θέσης και ηλικίας ενός κυττάρου. Μεταλλάξεις και γονίδια που επηρεάζουν το πρότυπο κυτταρικών διαιρέσεων στο Arabidopsis.

Εμβρυογένεση (2 Ώρες): 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 (3 Ώρες): Οργάνωση του ακραίου μεριστώματος του βλαστού (ΑΜΒ). Εγκαθίδρυση κυτταρικών σειρών στο AMΒ. Μοριακή βιολογία και γενετική της ανάπτυξης του βλαστού. Γονίδια που εμπλέκονται στη διατήρηση του θύλακα των βλαστικών κυττάρων στο ΑΜΒ. Μεταλλάξεις που επηρεάζουν το αναπτυξιακό πρότυπο και την οργάνωση του AMΒ.

Ανάπτυξη του φύλλου (2 Ώρες): Απαρχή του αρχέφυτρου του φύλλου. Εγκαθίδρυση αξονικής πολικότητας (ασυμμετρίας). Καθορισμός παραξονικής ταυτότητας. Καθορισμός της απαξονικής ταυτότητας. Ανάπτυξη του περιθωρίου του φύλλου. Αύξηση της φυλλικής επιφάνειας (ελάσματος). Έλεγχος του σχήματος του φύλλου. Ανάπτυξη στομάτων. Ανάπτυξη τριχωμάτων φύλλου. Γονίδια και μεταλλαγμένες σειρές στο πρότυπο ανάπτυξης των δομών του φύλλου.

Ανάπτυξη του άνθους (3 Ώρες): Μετάβαση από τη βλαστητική ανάπτυξη στην άνθιση. Μοριακή γενετική της ανάπτυξης του άνθους. Το μοντέλο ABC. Γονίδια και μεταλλάξεις που εμπλέκονται στην ανάπτυξη-μορφογένεση του άνθους. Ομοιοτικά γονίδια άνθισης και η αλληλεπίδρασή τους. Θετική και αρνητική ρύθμιση στη λειτουργία των ομοιοτικών γονιδίων. Ο ρόλος των miRNAs στην ανάπτυξη του άνθους.

Ανάπτυξη της ρίζας (3 Ώρες): Μορφολογία και ανάπτυξη της ρίζας. Οργάνωση του ακραίου μεριστώματος (AMΡ) και μοριακή γενετική της ανάπτυξης της ρίζας. Κυτταρική «μοίρα» 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.

Ο ρόλος των «μικρών» RNA στη μοριακή και αναπτυξιακή βιολογία φυτών (2 Ώρες): Βιολογικός ρόλος. Βιογένεση και δράση των miRNA. Μέθοδοι για την λειτουργική ανάλυση των miRNA. Ο ρόλος των miRNA στην ανάπτυξη των φυτών. Τα miRΝΑ στην ανάπτυξη του φύλλου, του άνθους, του βλαστού, της ρίζας και του αγγειακού συστήματος. Τα miRNA στην ορμονική ρύθμιση της ανάπτυξης.

Περιβαλλοντικοί παράγοντες που επηρεάζουν την ανάπτυξη των φυτών (2 Ώρες): Γεωτροπισμός. Θιγμομορφογένεση. Επιδράσεις ανωμαλιών θρέψης στην ανάπτυξη της ρίζας. Εαρινοποίηση. Θερμογένεση – Θερμορύθμιση. Αντίληψη του φωτός. Φυτοχρώματα. Η επίδραση του φυτοχρώματος στις φωτομορφογενετικές αντιδράσεις. Κρυπτοχρώματα. Αναπτυξιακές αποκρίσεις στο φως. Επίδραση στην βλαστικότητα των σπερμάτων. Σκοτο- και φωτο- μορφογένεση. Φωτοτροπισμός. Φωτοπεριοδικός έλεγχος της άνθισης. Μελέτες των εμπλεκομένων γονιδίων και μεταλλαγμένων σειρών.

Επιγενετική στην ανάπτυξη των φυτών (2 Ώρες): Μερικά φαινόμενα επιγενετικής. Δομή της χρωματίνης, τροποποίηση και ρύθμιση της έκφρασης. Μεθυλίωση και επιγενετική αναπτυξιακή ρύθμιση στα ζώα. Lamarck vs Darwin. Μεθυλίωση του DNA. Τα γονίδια μαθαίνουν εμπειρικά από μόνα τους. Επιγενετική και κληρονομικότητα. Σίγηση με τη διαμεσολάβηση του RNA. Επικοινωνία της σιωπηλής πληροφορίας. Το καλαμπόκι, ένας οργανισμός με πλούσια ιστορία στην επιγενετική. Tο επιγενετικό πεδίο στο φυτό Arabidopsis. Η χρονική περίοδος και η ανάπτυξη επηρεάζουν τη γονιδιακή σίγηση. Τροποποίηση ιστονών και επιγενετική ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης. Η επιγενετική στην προσαρμοστικότητα και εξέλιξη.

 
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, Επίκουρος Καθηγητής Μοριακής Βιολογίας Ανάπτυξης Φυτών (Συντονιστής Μαθήματος) - Α. Ρούσσης, Επίκουρος Καθηγητής Μοριακής Φυσιολογίας Φυτών
 
  Εργαστήρια: Κ. Χαραλαμπίδης, Επίκουρος 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.