Φυσιολογία Καταπονήσεων των Φυτών

Η Φυσιολογία Καταπονήσεων των Φυτών περιγράφει τους αβιοτικούς και βιοτικούς παράγοντες καταπόνησης οι οποίοι επηρεάζουν δυσμενώς την επιβίωση και ανάπτυξη των φυτικών οργανισμών. Για κάθε παράγοντα καταπόνησης περιγράφονται οι επιπτώσεις του στα φυτά καθώς και οι μηχανισμοί μέσω των οποίων τα φυτά επιτυγχάνουν να αντιμετωπίζουν την καταπόνηση.

Στόχοι Μαθήματος

Ορισμός και σημασία της καταπόνησης, το βιολογικό υπόβαθρο της καταπόνησης και της αντιμετώπισής της από τους φυτικούς οργανισμούς, κατηγορίες παραγόντων καταπόνησης. Μηχανισμοί και στρατηγικές αντιμετώπισης των καταπονήσεων από τα φυτά, εγκλιματισμός και προσαρμογή, η έκβαση της επίδρασης ενός παράγοντα καταπόνησης στα φυτά. Διασταυρούμενη ανθεκτικότητα, στάδια και συστατικά στοιχεία του εγκλιματισμού των φυτών στην καταπόνηση, δίκτυα διαβίβασης σήματος. Το κόστος της αντιμετώπισης της καταπόνησης, βελτιστοποίηση του επιμερισμού των αναπτυξιακών πόρων με σκοπό τον εγκλιματισμό στην καταπόνηση, ανάπτυξη και άμυνα των φυτών. Ορισμός και διάδοση της υδατικής καταπόνησης, ιδιότητες του εδάφους, επιπτώσεις της υδατικής καταπόνησης στις καλλιέργειες, κατηγορίες φυτών όσον αφορά στις απαιτήσεις τους σε νερό, παράμετροι υδατικής κατάστασης (δυναμικό νερού, σχετικό περιεχόμενο σε νερό, αποδοτικότητα χρήσης νερού). Επιπτώσεις της υδατικής καταπόνησης στα φυτά, αντιδράσεις των φυτών στην υδατική καταπόνηση, μηχανισμοί προσαρμογής και εγκλιματισμού στην έλλειψη νερού. Αντιδράσεις των φυτών στην υδατική καταπόνηση, μηχανισμοί προσαρμογής και εγκλιματισμού στην έλλειψη νερού, οσμωτική εξισορρόπηση, συμβατοί οσμωλύτες. Στρατηγικές αντιμετώπισης της υδατικής καταπόνησης, φυτά αναβίωσης, Ορισμός και διάδοση της αλατότητας, επιπτώσεις της αυξημένης αλατότητας στα φυτά, κατάταξη των φυτών βάσει της ευαισθησίας τους στην αλατότητα, αντίληψη της αλατότητας από τα φυτά και μεταγωγή σήματος, στρατηγικές αντιμετώπισης της αλατότητας, συμβατοί οσμωλύτες, Κατανομή θερμοκρασιών στα διάφορα φυτικά μέρη κατά την ημέρα και τη νύχτα, θερμοκρασιακά όρια βιολογικής δραστηριότητας, καταπόνηση από χαμηλές θερμοκρασίες, επιπτώσεις του ψύχους και του παγετού στα φυτά, η τεχνική της θερμικής ανάλυσης, θερμική συμπεριφορά των κυττάρων, στρατηγικές αντιμετώπισης των χαμηλών θερμοκρασιών. Καταπόνηση από υψηλές θερμοκρασίες, επιπτώσεις των υψηλών θερμοκρασιών στα φυτά, στρατηγικές αντιμετώπισης των υψηλών θερμοκρασιών. Χαρακτηριστικά ακτινοβολίας, αλληλεπίδραση ακτινοβολίας με την ύλη, καταπόνηση από υψηλές ή χαμηλές εντάσεις ακτινοβολίας, ιδιαίτερα φωτεινά μικροπεριβάλλοντα, σκιόφυτα και ηλιόφυτα, Καταπόνηση από χαμηλές εντάσεις ακτινοβολίας, στρατηγικές αντιμετώπισης των χαμηλών εντάσεων ακτινοβολίας. Καταπόνηση από υψηλές εντάσεις ακτινοβολίας, φωτοπαρεμπόδιση, στρατηγικές αντιμετώπισης των υψηλών εντάσεων ακτινοβολίας. Σημασία του οξυγόνου για τα φυτά, καταστάσεις οξυγόνωσης του εδάφους, επιπτώσεις της έλλειψης οξυγόνου, στρατηγικές και μηχανισμοί αντιμετώπισης. Ορισμός και κατηγορίες μηχανικής καταπόνησης, επιπτώσεις των μηχανικών καταπονήσεων, του ανέμου και των τραυματισμών, στρατηγικές και μηχανισμοί αντιμετώπισης μηχανικών καταπονήσεων. Παραγωγή και κατηγορίες ενεργών μορφών οξυγόνου (ROS), δράση των ROS στα κύτταρα, αμυντικοί μηχανισμοί των φυτών έναντι των ROS, οξειδωτική καταπόνηση. Ορισμός των βαρέων μετάλλων, διάδοση, είσοδος και κατανομή στα φυτά, επιπτώσεις των βαρέων μετάλλων στα φυτά, στρατηγικές αντιμετώπισης. Ορισμός και κατηγορίες ρύπων και ξενοβιοτικών συστατικών, προέλευση ρύπων στην ατμόσφαιρα, επιπτώσεις των ρύπων στα φυτά, είσοδος και τρόπος δράσης των ρύπων στα φυτά. Τι είναι η κλιματική αλλαγή και πως σχετίζεται με το φαινόμενο του θερμοκηπίου. Ποιες είναι οι προβλέψεις για το παγκόσμιο κλίμα και πως θα επηρεάσουν τη γεωργία στις επόμενες δεκαετίες. Πως η κλιματική αλλαγή επηρεάζει τους φυτικούς οργανισμούς. Πως αντιδρούν τα φυτά στην αύξηση της ατμοσφαιρικής συγκέντρωσης του CO2. Πως η κλιματική αλλαγή αναμένεται να επηρεάσει τη σύσταση των οικοσυστημάτων, τα όρια εξάπλωσης και τη μετανάστευση των φυτικών ειδών. Πως η ανασύσταση του κλίματος μέσω της δενδροχρονολόγησης βοηθάει στη μελέτη του κλίματος και της κλιματικής αλλαγής. Ποια είναι η σχέση μεταξύ σύνθεσης δευτερογενών μεταβολιτών και αντιμετώπισης των βιοτικών παραγόντων καταπόνησης από τα φυτά. Ποια είναι τα αμυντικά πρότυπα των φυτών και ποιες οικολογικές σχέσεις σχετίζονται με αυτά. Ποιες είναι οι τρεις μεγάλες ομάδες δευτερογενών μεταβολιτών. Ποιες λειτουργίες του ξενιστή επηρεάζουν τα παθογόνα. Μέσω ποιων στρατηγικών τα φυτά αντιμετωπίζουν τα παθογόνα. Ποια είναι η διάκριση μεταξύ προϋπάρχουσας και επαγόμενης άμυνας. Ποιους μηχανισμούς προϋπάρχουσας άμυνας χρησιμοποιούν τα φυτά στα πλαίσια της στρατηγικής της αποφυγής. Ποια μορφολογικά, ανατομικά και βιοχημικά χαρακτηριστικά των φυτών συμβάλουν στην προϋπάρχουσα άμυνα. Ποιους ρόλους επιτελούν στα πλαίσια της προϋπάρχουσας άμυνας οι δευτερογενείς μεταβολίτες. Γιατί η επαγόμενη άμυνα αποτελεί την ύστατη και πλέον αποτελεσματική αντίσταση στα παθογόνα. Τι είναι η ικανότητα πρόκλησης παθογένεσης και από ποιους παράγοντες εξαρτάται. Τα στάδια της επαγόμενης άμυνας και πως αυτά υλοποιούνται. Τι είναι η οξειδωτική έκρηξη, πως προκαλείται και πως συμβάλει στην επαγόμενη άμυνα. Ποια είναι τα μόρια συναγερμού και πως λειτουργούν. Τι είναι οι φυτοαλεξίνες. Τι είναι η ενδυνάμωση ενός φυτικού οργανισμού και πως βοηθάει την ανθεκτικότητά του έναντι των παθογόνων. Γιατί η αλληλεπίδραση μεταξύ φυτών και παθογόνων εξελίσσεται ως κούρσα εξοπλισμών. Τι είναι η επαγόμενη άμυνα έναντι φυτοφάγων και πως υλοποιείται. Τα στάδια της επαγόμενης άμυνας έναντι φυτοφάγων και πως αυτά υλοποιούνται. Ποιες είναι οι αντιδράσεις άμεσου και έμμεσου χαρακτήρα των φυτών έναντι των φυτοφάγων. Πως η προϋπάρχουσα και η επαγόμενη άμυνα των φυτών σχετίζονται με τον επιμερισμό των πόρων. Πως τα φυτά ταυτοποιούν επιτυχώς τον εισβολέα, πως προστατεύονται τα ίδια από τους τοξικούς μεταβολίτες που παράγουν και πως ορισμένα φυτοφάγα εξουδετερώνουν την άμυνα των φυτών. Σε ποιες άλλες λειτουργίες συμμετέχουν οι δευτερογενείς μεταβολίτες. Τι είναι ο παρασιτισμός φυτών από φυτά, ποια η σχέση μεταξύ ξενιστή και παρασιτικού φυτού, ποιες οι επιπτώσεις του παρασιτισμού στον ξενιστή και ποιους αμυντικούς μηχανισμούς διαθέτουν τα φυτά. Τι είναι το φαινόμενο της αλληλοπάθειας και πως υλοποιείται. Ορισμοί και έννοιες της αλληλεπίδρασης παραγόντων καταπόνησης Μελέτη της αλληλεπίδρασης παραγόντων καταπόνησης Πως τα φυτά χρησιμοποιούν με το βέλτιστο τρόπο τους διαθέσιμους αναπτυξιακούς πόρους Τι είναι η βελτιστοποίηση στον επιμερισμό των πόρων, η αντισταθμιστική κατανομή, ο νόμος του ελαχίστου του Liebig και η θεωρία της αντιστάθμισης Γονιδιακή έκφραση και αλληλεπίδραση παραγόντων καταπόνησης Πως καταλαβαίνουμε εάν μια αλληλεπίδραση είναι ανταγωνιστική ή συνεργιστική. Τι είναι η διασταυρούμενη ανθεκτικότητα Πως το αμυντικό δυναμικό των φυτών επηρεάζεται από το αβιοτικό περιβάλλον Πως η βιοτεχνολογία σχετίζεται με τη φυσιολογία καταπονήσεων Τι απαιτείται σε επίπεδο γονιδίων ώστε να δημιουργηθεί μια ποικιλία ανθεκτική σε καταπονήσεις Για τί η αλλαγή ενός και μόνο γονιδίου δεν οδηγεί απαραίτητα σε αυξημένη ανθεκτικότητα έναντι ενός παράγοντα καταπόνησης Πως χρησιμοποιούνται τα ρυθμιστικά στοιχεία του γονιδιώματος στην ανάπτυξη ανθεκτικότητας Πως τα φυτά υπερσυσσωρευτές μπορούν να χρησιμοποιηθούν στη φυτοαποκατάσταση και τη φυτοεξόρυξη Πως τα φυτά μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή χρήσιμων δευτερογενών μεταβολιτών

Προαπαιτούμενες Γνώσεις

Δεν υπάρχουν προαπαιτούμενα σύμφωνα με το πρόγραμμα σπουδών. Επιθυμητή είναι η γνώση του περιεχομένου του μαθήματος ‘Φυσιολογία Φυτών’ 3ου εξαμήνου (κωδικός:  55) - http://gbt.aua.gr/el/content/node/CD55

Περιεχόμενα

Ενότητα Ια. Αβιοτικοί (μη ανθρωπογενείς) παράγοντες καταπόνησης. 1. Εισαγωγή. 2. Υδατική καταπόνηση. 3. Αλατότητα. 4. Ακραίες θερμοκρασίες. 5. Ακτινοβολία. 6. Ανεπάρκεια οξυγόνου. 7. Μηχανική καταπόνηση. 8. Οξειδωτική καταπόνηση. Ενότητα Ιβ. Αβιοτικοί (ανθρωπογενείς) παράγοντες καταπόνησης. 9. Βαρέα μέταλλα. 10. Ξενοβιοτικά και ρύποι. 11. Οι επιπτώσεις των ανθρωπογενών δραστηριοτήτων σε πλανητικό επίπεδο: η κλιματική αλλαγή ως παράγοντας καταπόνησης της παγκόσμιας χλωρίδας. Ενότητα ΙΙ. Βιοτικοί παράγοντες καταπόνησης. 12. Το χημικό οπλοστάσιο των φυτών έναντι βιοτικών παραγόντων καταπόνησης. 13. Η άμυνα των φυτών έναντι βιοτικών παραγόντων καταπόνησης. Ενότητα ΙΙΙ. Αλληλεπιδράσεις παραγόντων καταπόνησης και βιοτεχνολογικές προσεγγίσεις. 14. Αλληλεπιδράσεις παραγόντων καταπόνησης. 15. Βιοτεχνολογικές προσεγγίσεις και εφαρμογές.