Πράσινη Βιοτεχνολογία (Φωτοσυνθετικών Οργανισμών)
Μαθησιακά Αποτελέσματα
Το μάθημα παρέχει προχωρημένη θεωρητική εκπαίδευση στη βιοτεχνολογία φυτών. Ενσωματώνει τη μοριακή βιολογία φυτών, τη γονιδιωματική, την επιγενετική, τη λειτουργική γονιδιωματική και τη βιοπληροφορική με σύγχρονες προσεγγίσεις, όπως η επεξεργασία γονιδιώματος, η συνθετική βιολογία και η βιολογία συστημάτων, με εφαρμογές στη βελτίωση καλλιεργειών και στη βιώσιμη γεωργία.Επιπλέον, εξετάζονται τα κανονιστικά πλαίσια, οι παράμετροι βιοασφάλειας και οι ηθικές διαστάσεις της βιοτεχνολογίας φυτών.
Μετά την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος, οι φοιτητές/-τριες θα είναι σε θέση:
- να περιγράφουν τεχνικές μετασχηματισμού φυτών, συμπεριλαμβανομένου του μετασχηματισμού μέσω Agrobacterium, της βιολιστικής και νέων συστημάτων μεταφοράς (π.χ. νανοσωματίδια, μέθοδοι βασισμένες σε πρωτοπλάστες), και να επιλέγουν κατάλληλα μοριακά εργαλεία και στρατηγικές μετασχηματισμού για συγκεκριμένες εφαρμογές
- να εξηγούν τις αρχές, τα πλεονεκτήματα και τους περιορισμούς των μεθόδων μετασχηματισμού σε διαφορετικά είδη φυτών
- να εξηγούν τεχνολογίες επεξεργασίας γονιδιώματος (π.χ. CRISPR/Cas) και να σχεδιάζουν πειραματικές προσεγγίσεις φυτικού μετασχηματισμού
- να περιγράφουν βασικές έννοιες της συνθετικής βιολογίας, όπως ο αρθρωτός σχεδιασμός, η τυποποίηση και η μηχανική γονιδιακών κυκλωμάτων στα φυτά, και να εφαρμόζουν βασικές αρχές σχεδιασμού συνθετικής βιολογίας
- να χρησιμοποιούν εργαλεία βιοπληροφορικής για την υποστήριξη της ανακάλυψης γονιδίων και του σχεδιασμού κυκλωμάτων
- να αξιολογούν και να συγκρίνουν αποδόσεις μετασχηματισμού και επίπεδα έκφρασης σε τροποποιημένα φυτά, καθώς και να αντιμετωπίζουν προβλήματα κατά την αξιολόγηση της απόδοσης τροποποιημένων φυτών σε μοριακό και φαινοτυπικό επίπεδο
- να αναπτύσσουν ολοκληρωμένες στρατηγικές φυτικής μηχανικής που συνδυάζουν τεχνολογίες μετασχηματισμού, επεξεργασία γονιδιώματος και σχεδιασμό συνθετικής βιολογίας
- να εξηγούν πώς τα φυτά μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως πλατφόρμες (chassis) για την παραγωγή προϊόντων υψηλής προστιθέμενης αξίας
- να συζητούν στρατηγικές ανάπτυξης καλλιεργειών ανθεκτικών στις κλιματικές αλλαγές μέσω ολοκληρωμένων προσεγγίσεων βιοτεχνολογίας και συνθετικής βιολογίας
- να αναγνωρίζουν ζητήματα βιοασφάλειας, κανονιστικά πλαίσια και ηθικές διαστάσεις που σχετίζονται με γενετικά τροποποιημένους και συνθετικούς οργανισμούς
- να αναλύουν και να ερμηνεύουν γονιδιωματικά, μεταγραφωμικά και επιγονιδιωματικά δεδομένα για τη μηχανική φυτικών χαρακτηριστικών
- να αξιολογούν κριτικά τη διεθνή επιστημονική βιβλιογραφία στη βιοτεχνολογία φυτών και τη συνθετική βιολογία
- να αξιολογούν τις περιβαλλοντικές, ηθικές και κανονιστικές επιπτώσεις γενετικά τροποποιημένων και συνθετικών φυτών
- να επικοινωνούν σύνθετες έννοιες της βιοτεχνολογίας φυτών και της συνθετικής βιολογίας σε επιστημονικό και μη επιστημονικό κοινό
- να εφαρμόζουν τις αρχές της υπεύθυνης έρευνας και καινοτομίας κατά την ανάπτυξη βιοτεχνολογιών που βασίζονται στα φυτά.
Περιεχόμενο Μαθήματος
- Εισαγωγή στη βιοτεχνολογία και τη συνθετική βιολογία φυτών: από τα γονίδια στα τροποποιημένα χαρακτηριστικά
- Βιοτεχνολογία φυτών και λειτουργική γονιδιωματική: εργαλεία ανακάλυψης γονιδίων και ανάλυσης χαρακτηριστικών
- Επιγενετική στα φυτά: ρύθμιση και προσαρμογή
- Τεχνολογίες μετασχηματισμού φυτών: μέθοδοι μεταφοράς γενετικού υλικού και εφαρμογές
- Επεξεργασία γονιδιώματος στα φυτά: συστήματα CRISPR/Cas και ολοκληρωμένες πειραματικές προσεγγίσεις συνθετικής βιολογίας
- Design–Build–Test στα φυτά: σχεδιασμός γενετικών κατασκευών και συνθετικά γονιδιακά κυκλώματα
- Ολοκληρωμένες προσεγγίσεις γονιδιωματικής, επιγονιδιωματικής και συνθετικής βιολογίας
- Φυτά ως βιοεργοστάσια: μεταβολικές οδοί και παραγωγή προϊόντων υψηλής προστιθέμενης αξίας
- Ανάπτυξη καλλιεργειών ανθεκτικών στις κλιματικές αλλαγές για βιώσιμη γεωργία και επισιτιστική ασφάλεια
- Βιοασφάλεια, κανονιστικά πλαίσια και ηθική στη βιοτεχνολογία και τη συνθετική βιολογία φυτών
Συνιστώμενη Βιβλιογραφία
- Σχετική βιβλιογραφία ανά διάλεξη, η οποία περιλαμβάνει επιστημονικές δημοσιεύσεις και ανασκοπήσεις (reviews) από διεθνή περιοδικά είναι διαθέσιμη μέσω της πλατφόρμας e-class του μαθήματος
- Principles and techniques of Molecular Biology, 7th edition, Edited by Keith Wilson and John Walker, electronic source
- Laboratory techniques in plant biotechnology, electronic source