Αρχές και εφαρμογές στη βιοτεχνολογία φυτών

Αρχές και εφαρμογές στη βιοτεχνολογία φυτών

Περιεχόμενα

Πρόλογος 7

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1. ΑΡΧΕΣ ΓΟΝΙΔΙΑΚΟΥ ΧΕΙΡΙΣΜΟΥ 21
1.1 Αρχικές μεθοδολογίες 23
1.2 Ένζυμα της ομάδας ΙΙ 25
1.3 Άλλα ένζυμα που χρησιμοποιούνται στο μοριακό χειρισμό του DNA 27
1.4 Ένωση των κομμένων τμημάτων DNA 30
1.5 Πλασμίδια 32
1.6 Γονιδιωματική και cDNA βιβλιοθήκη 36
1.7 Βακτηριοφάγοι 42
1.8 Άλλοι φορείς 45
1.8.1 Κοσμίδια 47
1.8.2 Τεχνητά χρωμοσώματα ζύμης (YACs) 49
1.8.3 Τεχνητά χρωμοσώματα βακτηρίων 51
1.9 Μέθοδοι εντοπισμού και ταυτοποίησης γονιδίων 53
1.10 Υβριδισμός νουκλεϊνικών οξέων 57
1.11 Σάρωση της βιβλιοθήκης για την απομόνωση ενός γονιδίου 60
1.11.1 Σάρωση εξαρτώμενη από την ποσότητα 62
1.11.2 Ετερόλογος υβριδισμός 62
1.11.3 Σάρωση με αντισώματα 64
1.11.4 Χρωμοσωμικό «Βάδισμα» 65
1.11.5 Σάρωση της βιβλιοθήκης για απομόνωση ρυθμιστικών γονιδίων 67
1.11.6 Απομόνωση γονιδίου με ένθεση 67
1.11.7 Διαφορική σάρωση - Αφαιρετικές βιβλιοθήκες - Διαφορική έκθεση 70
1.12 Ανάλυση γονιδίων 74
1.12.1 Δυναμική της έκφρασης 75
1.12.2 Αλληλούχιση 76
1.12.3 Δομική ανάλυση υποκινητή 80
1.12.4 Λειτουργική ανάλυση υποκινητή 82
1.13 Ανάλυση και ταυτοποίηση πρωτεϊνών 84
Επιλεγμένη Βιβλιογραφία 87

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2. AGROBACTERIUM ΚΑΙ ΓΕΝΕΤΙΚΟΣ ΑΠΟΙΚΙΣΜΟΣ 89
2.1 Μολυσματικό πλασμίδιο 90
2.2 Φυτοπαθογένεια 92
2.3 Ιδιότητες των κυττάρων του κορονωτού κάλου 93
2.4 Οπίνες, περμεάσες και τύπος πλασμιδίων 96
2.5 Δομή του T-DNA 101
2.6 Έκφραση και ανάλυση των γονιδίων του T-DNA 104
2.7 Λειτουργία των γονιδίων της T-DNA περιοχής 108
2.7.1 Λειτουργική ανάλυση των γονιδίων της T-DNA περιοχής 108
2.7.2 Γονίδια βακτηριακής προέλευσης που προωθούν την αύξηση των φυτών 111
2.8 Γενετικός αποικισμός 112
2.9 Μοριακός μηχανισμός της μεταφοράς του T-DNA 113
2.9.1 Γονίδια τοξικότητας 113
2.9.2 Αλληλοαναγνώριση βακτηρίου-φυτικού κυττάρου 115
2.9.3 Αλληλοαναγνώριση Αgrobacterium-δικότυλα 117
2.10 Ρύθμιση Της έκφρασης των γονιδίων της τοξικότητας 118
2.10.1 VirA και VirG 120
2.10.2 Δραστική αλληλοεπίδραση VirA, VirG και ChvE για την ενεργοποίηση των γονιδίων vir 120
2.11 Η πορεία της μεταφοράς του T-DNA 124
2.12 Διακυτταρική μεταφορά 128
2.13 Πρωτεΐνες vir που καθορίζουν το φάσμα των ξενιστών χωρίς να είναι απόλυτα απαραίτητες για την τοξικότητα και για τη μεταφορά 132
2.14 Εισαγωγή στον πυρήνα 133
2.15 Κατανομή των ενθέσεων 135
2.16 Μοριακή ανάλυση της ένθεσης του T-DNA 136
2.17 Μοντέλα ενσωμάτωσης του T-DNA 138
2.17.1 Οι πρωτεΐνες Vir και οι λειτουργίες τους για την ένθεση του T-DNA 139
2.17.2 Μονόκλωνη και δίκλωνη ένθεση 140
2.18 Ταυτοποίηση διαγονιδιακών φυτών 144
Επιλεγμένη βιβλιογραφία 149

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3. ΦΟΡΕΙΣ ΚΑΙ ΔΙΑΓΟΝΙΔΙΑΚΑ ΦΥΤΑ 151
3.1 Σύνδεση περιοχών vir και T-DNA του πλασμίδιου Ti 152
3.2 Διαχωρισμός ογκογενετικότητας και μεταφοράς T-DNA 153
3.3 Συστήματα cis ή συνεισερχόμενοι φορείς 154
3.4 Δυαδικό σύστημα μεταφοράς 160
3.5 Τριαδικό σύστημα 169
3.6 Φορείς παραγωγής διαγονιδιακών φυτών ελεύθερων γονιδίων επιλογής 171
3.7 Φορείς φυσικού, χημικού και μηχανικού μετασχηματισμού 174
3.8 Γονίδια επιλογής 177
3.9 Μηχανισμός ανθεκτικότητας και επιλογής 180
3.10 Γονίδια μάρτυρες (Ή αναφοράς) 182
3.10.1 GUS 183
3.10.2 CAT 184
3.10.3 Λουσιφεράση 184
3.10.4 GFP 186
3.10.5 Άλλα γονίδια αναφοράς 187
3.11 Στην πράξη 187
3.12 Μετασχηματισμός φυτών με ογκογενετικά στελέχη agrobacterium άγριου τύπου 190
3.12.1 Επιλογή μετασχηματισμού με Agrobacterium άγριου τύπου 190
3.12.2 Επιλογή μεγέθους εκφύτου 191
3.13 Μετασχηματισμός και διαγονιδιακά φυτά 193
3.13.1 Μετασχηματισμός καπνού με δισκία φύλλων 194
3.13.2 Δημιουργία διαγονιδιακών φυτών μέσω της φάσης του κάλου 196
3.13.3 Μετασχηματισμός μικρών ομοιογενών εκφύτων 197
3.13.4 Μετασχηματισμός πρωτοπλαστών 197
3.13.5 Μετασχηματισμός εκφύτων ρίζας 199
3.13.6 Μετασχηματισμός με διείσδυση κενού 199
3.13.7 Μετασχηματισμός στα σπέρματα 201
3.14 Ρύθμιση της έκφρασης γονιδίων στα διαγονιδιακά φυτά 202
3.15 Επαγόμενοι, ιστοειδικοί και αναπτυξιακοί υποκινητές 203
3.16 Αλληλουχίες οδηγού 207
3.17 3ʼ Καθοριστικές αλληλουχίες 208
3.18 Χρήση κωδικονίων και ιντρονίων 208
3.19 Υποκυτταρικές αλληλουχίες 210
3.20 Μετασχηματισμός χλωροπλαστών 210
3.21 Τεχνητά χρωμοσώματα φυτών 213
Επιλεγμένη Βιβλιογραφία 215

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4. ΙΣΤΟΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΑ-ΚΥΤΤΑΡΟΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΑ 217
4.1 Μεθοδολογία της ιστοκαλλιέργειας 219
4.2 Καλογένεση 224
4.3 Σωματική εμβρυογένεση 225
4.4 Οργανογένεση και μικροπολλαπλασιασμός 229
4.5 Πρωτοπλάστες 232
4.5.1 Απομόνωση πρωτοπλαστών 232
4.5.2 Καλλιέργεια πρωτοπλαστών 233
4.5.3 Χρήση πρωτοπλαστών 234
4.6 Καλλιέργεια ανθήρων 237
4.7 Συνθετικά σπέρματα 239
4.8 Αναγέννηση φυτών 240
4.9 Σωματοκλωνική ποικιλομορφία 241
4.10 In vitro παραγωγή δευτερογενών μεταβολιτών 243
4.11 Ιστοκαλλιέργεια και παραγωγή υγιούς πολλαπλασιαστικού υλικού απηλαγμένου ιών 248
4.12 Μεταλλάξεις και επιλογή 249
4.13 Ιστοκαλλιέργεια και παραγωγή διαγονιδιακών φυτών 251
4.14 Ιστοκαλλιέργεια και παροδικός μετασχηματισμός 254
Επιλεγμένη βιβλιογραφία 256

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5. ΗΛΕΚΤΡΟΠΟΡΩΣΗ 257
5.1 Ηλεκτρικοί παλμοί 258
5.2 Δημιουργία πόρων 259
5.3 Διαπερατότητα της μεμβράνης από DNA 261
5.4 Μετασχηματισμός βακτηρίων με ηλεκτρικούς παλμούς 265
5.5 Ηλεκτροπόρωση πρωτοπλαστών 266
5.6 Παράμετροι ηλεκτροπόρωσης πρωτοπλαστών 270
5.6.1 Ηλεκτρικοί παράμετροι 270
5.6.2 Πυκνότητα πρωτοπλαστών και άλλοι παράμετροι 272
5.7 Εφαρμογές της ηλεκτροπόρωσης DNA στη μοριακή βιολογία του ομόλογου ανασυνδυασμού 275
5.8 Ηλεκτροπόρωση της γύρης 277
5.9 Μετασχηματισμός μέσω ηλεκτροπόρωσης ιστού 282
Επιλεγμένη Βιβλιογραφία 284

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6. ΒΟΜΒΑΡΔΙΣΜΟΣ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ 287
6.1 Στόχος της μεταφοράς με βομβαρδισμό 287
6.2 Γονιδιακή μεταφορά στα φυτά με τη χρήση βομβαρδισμού σωματιδίων 289
6.3 Αρχές βομβαρδισμού σωματιδίων στα φυτά 292
6.4 Βιολογικές αρχές στην παροδική έκφραση 296
6.5 Βιολογικές αρχές της γονιδιακής μεταφοράς στα φυτά 300
6.6 Επιλογή 303
6.7 Πρότυπο Ένθεσης του DNA Με βομβαρδισμό 304
6.8 Βαλλιστικός συμμετασχηματισμός 305
6.9 Ανάκτηση μετασχηματισμένων φυτών 308
6.10 Δικότυλα 310
6.11 Μονοκότυλα 311
6.12 Δενδρώδη είδη 312
6.13 Βιοβαλλιστική για την επαγωγή της σίγηση του RNA και στοχευμένηση επεξεργασία γονιδιωμάτων 313
6.14 Μεταφορά γονιδίων σε θηλαστικά με βομβαρδισμό σωματιδίων 313
6.14.1 Βιολογικός τρόπος μεταφοράς γονιδίων στα ζωικά συστήματα 315
6.14.2 Ρετροϊοί, Αδενοϊοί, Έρπητας-Simplex ιός (H-SV) 316
6.15 Βομβαρδισμός σωματιδίων και γονιδιακή θεραπεία 316
6.16 Εφαρμογές και στρατηγικές της γονιδιακής θεραπείας 318
6.17 Γενετική-Μοριακή ανοσοποίηση 319
Επιλεγμένη Βιβλιογραφία 321

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7. ΧΗΜΙΚΗ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΓΟΝΙΔΙΩΝ 323
7.1 Εισαγωγή με πολυαιθυλενική γλυκόλη 323
7.2 Απάλειψη των επιπρόσθετων αντιγράφων 326
7.3 Αποδοτικότητα της μεθόδου 328
7.4 Παροδική έκφραση 330
7.5 Φορείς 333
7.6 Σύντηξη πρωτοπλαστών με PEG 335
7.7 Μικροέγχυση 336
7.8 Μεθοδολογία Μικροέγχυσης 337
7.9 Κυτταρικά διεισδυτικά πεπτίδια και νανομεταφορείς κυττάρων 341
Επιλεγμένη Βιβλιογραφία 343

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8. ΜΟΡΙΑΚΗ ΒΕΛΤΙΩΣΗ 345
8.1 Χαρακτηριστικά μοριακών δεικτών 346
8.2 Πολυμορφισμός μεγέθους περιοριστικών τμημάτων DNA (RFLP) 348
8.3 Τυχαία ενισχυμένο πολυμορφικό DNA (RAPD) 351
8.4 Πολυμορφισμός μήκους ενισχυμένων τμημάτων (AFLP) 354
8.5 Μοριακοί δείκτες βασισμένοι σε απλές επαναλαμβανόμενες αλληλουχίες (SSR) και απλές σε σειρά επαναλήψεις (STR) 357
8.6 Κλωνοποιημένες αλληλουχίες σαν δείκτες (STS, EST, SSCP, ASOH, DASH) 358
8.7 Μοριακοί δείκτες βασισμένοι στον πολυμορφισμό ενός νουκλεοτιδίου (SNP) και στις προσθήκες/ελλείψεις (in/del) 359
8.8 Μοριακοί δείκτες και ταυτοποίηση παθογόνων 360
8.9 Πλεονεκτήματα - μειονεκτήματα μεθοδολογιών 360
8.10 Εφαρμογές των μοριακών δεικτών 361
8.11 Ταυτοποίηση-διαφοροποίηση ποικιλιών 362
8.12 Συμβολή των δεικτών στην επιλογή (MAS) 366
8.13 Στρατηγικές ανάπτυξης της συμβολής δεικτών στην επιλογή 367
8.14 Μοριακοί δείκτες και εφαρμογές 368
8.14.1 Καλαμπόκι (Zea mays L.) 369
8.14.2 Κριθάρι (Hordeum vulgare) 370
8.14.3 Ρύζι (Oryza sativa) 371
8.14.4 Μαλακό σιτάρι (Triticum aestivum) 372
8.14.5 Ντομάτα (Lycopersicon esculentum) 374
8.14.6 Σόγια (Glycine max) 375
8.14.7 Φασόλι (Phaseolus vulgaris) 376
8.14.8 Μηλιά (Malus domestica) 376
8.14.9 Ροδακινιά (Prunus persica) 377
8.14.10 Αμπέλι (Vitis) 378
8.14.11 Γενικά 378
8.15 Επιλογή πληθυσμού χαρτογράφησης 379
Επιλεγμένη Βιβλιογραφία 381

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 9. ΓΟΝΙΔΙΑΚΗ ΣΤΟΧΕΥΣΗ 383
9.1 Ανασυνδυασμός κατά τη γονιδιακή στόχευση 384
9.2 Γονιδιακή αντικατάσταση και στοχευμένη ένθεση 385
9.3 Μοντέλα ανασυνδυασμού του DNA 387
9.4 Ομόλογος ανασυνδυασμός στα φυτά 391
9.4.1 Εξωχρωμοσωμικός ομόλογος ανασυνδυασμός 391
9.4.2 Ενδοχρωμοσωμικός ομόλογος ανασυνδυασμός 392
9.5 Μεθοδολογία γονιδιακής στόχευσης 393
9.5.1 Γονιδιακή στόχευση με απʼ Ευθείας μεταφορά του DNA 394
9.5.2 Γονιδιακή στόχευση με χρήση Agrobacterium 394
9.6 Προβλήματα που απαντώνται στα πειράματα γονιδιακής στόχευσης 396
9.7 Πιστότητα της στόχευσης γονιδίων 396
9.8 Γονιδιακή στόχευση με έμμεση επιλογή 397
9.8.1 Θετική επιλογή μετά από ανάλυση με PCR 397
9.8.2 Θετική/αρνητική επιλογή 397
9.9 Παράγοντες που επηρεάζουν τη γονιδιακή στόχευση στα φυτά 399
9.9.1 Τρόπος μεταφοράς του DNA 399
9.9.2 Θέση του στόχου μέσα στο γονιδίωμα και το μέγεθος του γονιδιώματος 400
9.9.3 Μέγεθος και βαθμός ομολογίας του DNA 401
9.9.4 Επαγωγή του ομόλογου ανασυνδυασμού 402
9.10 Μελλοντικές προοπτικές της γονιδιακής στόχευσης 403
Επιλεγμένη Βιβλιογραφία 404

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 10. ΟΛΙΣΤΙΚΕΣ ΚΑΙ ΚΑΤΕΥΘΥΝΟΜΕΝΕΣ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΕΙΣ 407
10.1 Αλληλούχιση επόμενης γενιάς 408
10.2 Γονιδιωματική 411
10.3 Μεταγραφωμική (Transcriptomics 414
10.4 Αλληλούχιση του RNA (RNAseq 416
10.5 Πρωτεωμική 423
10.6 ΜΕΤΑΒΟΛΩΜΙΚΗ 429
10.7 Επιγονιδιωματική 430
10.8 RNAi 435
10.8.1 Βιογένεση των miRNA 436
10.8.2 Βιογένεση των siRNA 438
10.8.3 Βιογένεση των δευτερογενών siRNA 438
10.8.4 Μηχανισμός αποσιώπησης 438
10.9 Ιικο-επαγόμενη αποσιώπηση γονιδίου (VIGS) 441
10.10 Γονιδιακός και γονιδιωματικός ανασχεδιασμός 443
10.10.1 Νουκλεάσες δακτυλίου ψευδαργύρου (ΖFN) 444
10.10.2 Νουκλεάσες-τελεστές που μοιάζουν με μεταγραφικούς ενεργοποιητές (TALEN) 446
10.10.3 CRISPR/Cas9 448
10.11 Τύποι γονιδιακού και γονιδιωματικού ανασχεδιασμού μέσω των δίκλωνων εγκοπών του DNA 452
10.12 Ιικοί φορείς και γονιδιακός ανασχεδιασμός 455
Επιλεγμένη Βιβλιογραφία 457

ΚΕΦΆΛΑΙΟ 11. ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΓΟΝΙΔΙΩΝ – ΠΡΩΤΕΪΝΩΝ 459
11.1 Λειτουργική συμπληρωματικότητα στη ζύμη 460
11.2 Λειτουργική ανάλυση στο ομόλογο σύστημα 463
11.3 Αλληλοεπιδράσεις πρωτεϊνών στο σύστημα της ζύμης 464
11.4 Πολυλειτουργικότητα πρωτεϊνών 468
11.5 Σάρωση βιβλιοθήκης για αλληλοεπιδράσεις πρωτεϊνών-πρωτεϊνών 469
11.6 Λειτουργική μεταφορά βιοσυνθετικών μονοπατιών στη ζύμη 470
11.7 Αλληλοεπιδράσεις πρωτεϊνών με συν-ανοσοκαθίζηση 471
11.8 Γονίδια αναφοράς και λειτουργική ανάλυση 474
11.9 Ταυτοποίηση της τοποθέτησης των πρωτεϊνών σε διαμερίσματα του κυττάρου 475
11.10 Συνεντοπισμός πρωτεϊνών 482
11.11 Διαμελισμός της YFP 483
11.12 Δίκτυο αλληλοεπιδράσεων (Interactome) 485
11.13 Δοκιμές μετατόπισης ηλεκτροφορητικής κινητικότητας (ΕMSA) 487
11.14 Ανοσοκαθίζηση χρωματίνης (ChIP) 488
11.15 Ετερόλογη έκφραση 490
11.16 Κλωνοποίηση με βάση το γενετικό χάρτη 490
11.17 Στοχευμένες επαγόμενες τοπικές αλλαγές του γονιδιώματος (TILLING) 496
11.18 Αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης (PCR) 498
Επιλεγμένη Βιβλιογραφία 502

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 12. ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΔΙΑΓΟΝΙΔΙΑΚΩΝ ΦΥΤΩΝ ΑΝΘΕΚΤΙΚΩΝ ΣΤΑ ΖΙΖΑΝΙΟΚΤΟΝΑ 505
12.1 Ζιζάνια και ζιζανιοκτόνα 507
12.2 Δημιουργία φυτών ανθεκτικών στα ζιζανιοκτόνα 508
12.3 Βιοαποικοδόμηση Ή αποτοξίνωση ζιζανιοκτόνων 511
12.4 Ένζυμα βακτηριακής προέλευσης 512
12.5 Ένζυμα φυτικής προέλευσης 516
12.6 Τροποποίηση του στόχου της δράσης του ζιζανιοκτόνου 518
12.6.1 Glyphosate) 519
12.6.2 Θειοουρίες (Sulphonylureas) 522
12.6.3 L-Φωσφινοθρισίνη 523
12.6.4 Atrazine 525
12.6.5 Clethodim 526
12.6.6 Trifluralin 527
12.6.7 Συνθετικές αυξίνες 527
12.6.8 Fluridone 528
12.6.9 Lactofen 528
12.7 Ανθεκτικότητα στα ζιζανιοκτόνα μέσω μη-θέσης στόχου 528
12.8 Γενικά για διαγονιδιακά φυτά ανθεκτικά στα ζιζανιοκτόνα 531
12.9 Εφαρμογές zfn, TALEN, CRISPR/Cas9 533
12.10 Εφαρμογές με τροποποιημένες Cas9 539
12.11 Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της επεξεργασίας γονιδιωμάτων στην ανθεκτικότητα ζιζανιοκτόνων 541
12.12 Επιπτώσεις του γονιδιωματικού ανασχεδιασμού στη γεωργία 543
Επιλεγμένη βιβλιογραφία 545

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 13. ΑΝΘΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑ ΦΥΤΩΝ ΣΤΑ ΕΝΤΟΜΑ 547
13.1 Αλληλοεξαρτήσεις φυτών και εντόμων 548
13.2 Παράγοντες που συμβάλλουν στη ραγδαία αύξηση των εντόμων 549
13.3 Αμυντικοί μηχανισμοί φυτών 552
13.4 Βακτηριακές τοξίνες 556
13.4.1 Η τοξίνη Bt 557
13.4.2 Δράση της τοξίνης Bt 559
13.4.3 Προϋποθέσεις για τη δράση της τοξίνης Bt 561
13.5 Γονίδια τοξίνης Bt από Bacillus Thuriνgiensis 563
13.5.1 Τροποποίηση της έκφρασης των γονιδίων Bt 564
13.5.2 Γονιδιακή συσσώρευση - στοίβαξη και τροποποίηση των Bt 564
13.5.3 Έκφραση των γονιδίων τοξίνης Bt σε άλλους μικροοργανισμούς 566
13.6 Βλαστικές εντομοκτόνες πρωτεΐνες (VIPs) 567
13.7 Διαγονιδιακά φυτά ανθεκτικά στα έντομα 567
13.8 Διαγονιδιακά φυτά που εκφράζουν Bt τοξίνες 569
13.8.1 Μεταφορά των γονιδίων Cry 570
13.8.2 Τροποποιημένα γονίδια Cry προσδίδουν ανθεκτικότητα στα διαγονιδιακά φυτά 574
13.8.3 Περιβαλλοντικές προεκτάσεις και προσεγγίσεις 575
13.9 Διαγονιδιακά φυτά που εκφράζουν διάφορες εντομοκτόνες πρωτεΐνες 580
13.9.1 Αναστολείς πρωτεασών 580
13.9.2 Αναστολή α-αμυλάσης 584
13.9.3 Αναστολή της χοληστερόλης 585
13.9.4 Διάφοροι άλλοι αναστολείς 586
13.9.5 Ανθεκτικότητα των φυτών μέσω RNAi 588
13.10 Εφαρμογές zFN, TALEN, CRISPR/Cas9 στα έντομα 591
Επιλεγμένη Βιβλιογραφία 595

ΚΕΦΆΛΑΙΟ 14. ΦΥΤΑ ΑΝΘΕΚΤΙΚΑ ΣΕ ΙΟΥΣ, ΒΑΚΤΗΡΙΑ, ΜΥΚΗΤΕΣ 597
14.1 Φυτά ανθεκτικά στους ιούς 598
14.2 Μόλυνση από ιούς 599
14.3 Διασταυροπροστασία φυτών έναντι ιώσεων 604
14.4 Διαγονιδιακά φυτά ανθεκτικά στους ιούς 605
14.5 Ανθεκτικότητα στους ιούς και διαγονιδιακά φυτά που περιέχουν διάφορα γονίδια 610
14.6 Τεχνολογία αντικωδικής αλυσίδας, RNAi και ανθεκτικότητα στους ιούς 611
14.7 Μολύνσεις φυτών από μύκητες, βακτήρια και ιούς 615
14.8 Μοριακές αλληλοεπιδράσεις και ανθεκτικότητα των φυτών έναντι παθογόνων 616
14.9 Πολυπλοκότητα της ανθεκτικότητας των φυτών στις ασθένειες 620
14.10 Φυτά ανθεκτικά στα βακτήρια 621
14.11 Ανθεκτικά φυτά στους μύκητες 624
14.12 Εφαρμογές προγραμματισμένων νουκλεασών ZFN, TALEN, CRISPR/Cas9 631
14.13 Ανθεκτικότητα στους ιούς με ανασχεδιασμό γονιδίων 635
14.14 Ανθεκτικότητα στα βακτηρία με ανασχεδιασμό ευαίσθητων γονιδίων του ξενιστή 639
14.15 Ανθεκτικότητα στους μύκητες με ανασχεδιασμό γονιδίων 641
14.16 Περιορισμοί της ανάπτυξης ανθεκτικότητας των φυτών με προγραμματισμένες νουκλεάσες και μελλοντικές προεκτάσεις 645
14.17 Βιοηθικά ζητήματα της ανάπτυξης ανθεκτικότητας των φυτών με προγραμματισμένες νουκλεάσες 646
Επιλεγμένη Βιβλιογραφία 647

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 15. ΔΙΑΓΟΝΙΔΙΑΚΑ ΦΥΤΑ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ 649
15.1 Βελτίωση της πρόσληψης θρεπτικών συστατικών 650
15.2 Βιοτεχνολογία φυτών και ατμοσφαιρική ρύπανση 652
15.3 Πλουραλισμός στην παράγωγη 654
15.4 Δόμηση βελτιωμένων δένδρων με αντικωδικό RNA 656
15.5 Φυτικός καθαρισμός 658
15.5.1 Υδράργυρος 659
15.5.2 Οργανικές ενώσεις 660
15.5.3 Κάδμιο 661
15.5.4 Όζον 662
15.6 Φυτά βιοδείκτες και περιβαλλοντική μόλυνση 662
15.7 Άμυλο, κυτταρικό τοίχωμα και βιοκαύσιμα 665
15.7.1 Biodiesel 665
15.7.2 Βιοαιθανόλη 666
15.8 Φωτοσύνθεση 671
15.9 Ανθεκτικότητα σε περιβαλλοντικές καταπονήσεις, αλατότητα και ξηρασία 672
15.10 Πολύπλοκα μονοπάτια απόκρισης σε περιβαλλοντικές καταπονήσεις 680
15.10.1 Επαγωγική γονιδιακή δράση 681
15.10.2 Ωσμωπροστατευτικά 682
15.10.3 Σηματοδότηση 684
15.11 Διαγονιδιακά φυτά ανθεκτικά στις καταπονήσεις 687
15.12 Εφαρμογές ZFN, TALEN, CRISPR/Cas9 στην ανθεκτικότητα των φυτών στις καταπονήσεις 690
15.13 Συνθετικές προσεγγίσεις 692
Επιλεγμένη Βιβλιογραφία 693

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 16. ΤΡΟΦΙΜΑ ΚΑΙ ΔΙΑΓΟΝΙΔΙΑΚΑ ΦΥΤΑ 695
16.1 Τροποποίηση του μεταβολισμού των φυτών 696
16.2 Αποθηκευτικές πρωτεΐνες 697
16.3 Αμινοξέα 700
16.4 Σάκχαρα 705
16.5 Τροποποίηση του αμύλου 707
16.6 Λιπαρά 709
16.6.1 Τροποποίηση της περιεκτικότητας των λιπαρών οξέων 709
16.6.2 Αύξηση των λιπαρών 712
16.6.3 Πολυακόρεστα λιπαρά οξέα 714
16.7 Διαγονιδιακά φυτά και γεύση 717
16.8 Διαγονιδιακά φυτά και δίαιτα 718
16.9 Διατροφική ενίσχυση 720
16.10 Τροποποίηση της φυσιολογίας με μετασχηματισμό Ή με αντικωδικό RNA και συγκαταστολή 721
16.10.1 Τροποποίηση του χρωματισμού των άνθεων 722
16.10.2 Τροποποίηση του αρώματος 725
16.11 Το μερίστωμα του άνθους 725
16.12 Τροποποίηση της ωρίμανσης φρούτων με την τεχνολογία του αντικωδικού RNA 728
16.13 Τροποποίηση της εμφάνισης με την τεχνολογία του αντικωδικού RNA 731
16.14 Τροποποίηση της σύνθεσης τοξικών μεταβολιτών 733
16.15 Τεχνολογία συστήματος προστασίας Ή τεχνολογία εξολοθρευτή 734
16.16 Βελτίωση της διατροφής 735
16.17 Βιταμίνες και αντιοξειδωτικά 739
16.18 Βελτίωση της παραγωγής 741
16.19 Ανασχεδιασμός των φυτών με προγραμματισμένες νουκλεάσες για παραγωγή τροφίμων 743
Επιλεγμένη Βιβλιογραφία 747

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 17. ΣΥΜΒΟΛΗΤΩΝ ΔΙΑΓΟΝΙΔΙΑΚΩΝ ΦΥΤΩΝ ΣΤΗΝ ΥΓΕΙΑ 751
17.1 Εδώδιμα εμβόλια 753
17.2 Φυτά βιοαντιδραστήρες και μοριακή αγροκαλλιέργεια 759
17.3 Παραγωγή δευτερογενών μεταβολιτών υψηλής προστιθέμενης αξίας 764
17.3.1 Σαπωνίνες 766
17.3.2 Ετοποσίδιο (etoposide) 767
17.3.3 Γουογκονίνη (wogonin) - Μπαϊκαλεΐνη (baicalein) 769
17.3.4 Αρτεμισίνη 769
17.3.5 Catharanthus 772
17.3.6 Ολεοσίδια και ελιά 774
17.4 Παροδική έκφραση σε ετερόλογα συστήματα για την παραγωγή βιοφαρμακευτικών 775
17.5 Τροποποίηση του μεταβολισμού των φυτών για δευτερογενείς μεταβολιτές 778
17.6 Παραγωγή βιομορίων-αντισωμάτων για διάφορες ασθένειες μέσω παροδικής έκφρασης (π.χ. Covid-19) 779
17.7 Προγραμματισμένες νουκλεάσες και ανασχεδιασμός για παραγωγή βιομορίων στην υγεία 786
Επιλεγμένη Βιβλιογραφία 789

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 18. Η ΔΙΑΛΕΚΤΙΚΗ ΤΗΣ ΒΙΟΗΘΙΚΗΣ, ΤΗΣ ΠΑΤΕΝΤΑΣ ΚΑΙ ΤΩΝ ΚΑΝΟΝΙΣΜΩΝ 793
18.1 Βιοτεχνολογία στην εξέλιξη της κοινωνίας 795
18.2 Βιοτεχνολογία και περιβάλλον 796
18.3 Επίδραση της βιοτεχνολογίας φυτών στο περιβάλλον και στον άνθρωπο 797
18.4 Φυτά-Ζώα-Άνθρωπος 800
18.5 Ο λαβύρινθος της πατέντας για τις βιολογικές λειτουργίες 802
18.6 Βιοασφάλεια 805
18.7 Βιοηθικά ζητήματα της δημιουργίας νέων ποικιλιών φυτών με προγραμματισμένες νουκλεάσες 806
Επιλεγμένη Βιβλιογραφία 809

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ I 811
Οι βάσεις του DNA

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ II 812
Γενετικός κώδικας

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ III 813
Συμβολισμός αμινοξέων

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ IV 814
Ένζυμα περιορισμού

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ V 823
Θερμοανθεκτικές πολυμεράσες

INDEX 825