Βιοτεχνολογικές μέθοδοι για την βελτίωση καρποφόρων δένδρων
Εισαγωγή
Η βιοτεχνολογία και η γενετική μηχανική είναι οι πιο γνωστές στην ιατρική και τη φαρμακευτική, αλλά η χρησιμοποίηση των ειδικών αυτών τεχνικών για τη βελτίωση των καλλιεργούμενων φυτών αυξάνει ραγδαία κατά τα τελευταία χρόνια. Παλαιότερα, η μεταφορά γόνων γινόταν με τη φυλετική διασταύρωση, αλλά η μέθοδος αυτή συνδυάζει χιλίαδες γόνους, καλούς και κακούς και από τους δύο γονείς. Έτσι για τα περισσότερα ετεροζυγωτά καρποφόρα είδη, χρειάζονται πολλά χρόνια να δημιουργήσεις και να δοκιμάσεις καλύτερους κλώνους.
Οι Dandekar και άλλοι ερευνητές ενσωμάτωσαν ξένους γόνους, σε ιστούς καρυδιάς, με μη φυλετικές μεθόδους. Απλά, η γενετική μηχανική παρέχει νέες μη φυλετικές μεθόδους μεταφοράς γόνων από τον ένα οργανισμό στον άλλο. Τα πλεονεκτήματα της νέας αυτής τεχνολογίας είναι η ταχύτητα, η μεγαλύτερη επιλεκτικότητα, οι επιθυμητοί γόνοι μπορούν να προέρχονται από μη συγγενή είδη και το ότι καθιστά τη συμβατική βελτίωση πιο αποτελεσματική. Οι τέσσερις μέθοδοι μεταφοράς των γόνων και ανταλλαγής περιγράφονται σε συντομία πιο κάτω.[1]
Κυτταροκαλλιέργεια και σωμακλωνική επιλογή
Η μέθοδος αυτή χρησιμοποιείται για τη δημιουργία σωματικών μεταλλαγών σε κυτταροκαλλιέργεια ή ιστοκαλλιέργεια, με την επέμβαση μεταλλαξιογόνων ουσιών και την εφαρμογή επιλεκτικής πίεσης (όπως μόλυνση μ' ένα παθογόνο) για την επισήμανση μεταλλάξιμων ανθεκτικών κυττάρων. Τέτοιες σωμακλωνικές επιλογές μετά διαγείρονται να σχηματίσουν εμβρυοειδή ολόκληρα φυτά νέας σειράς. Αν η μεταλλαγή είναι κυτταροπλασματική, πολλαπλασιάζεται αγενώς ως κλώνος. Για να την πολλαπλασιάσεις, εγγενώς, αυτή διέρχεται μόνο δια μέσου της μητρικής σειράς.
Αν, ωστόσο, η μεταλλαγή επισυμβαίνει στον πυρήνα, αυτή μπορεί να πολλαπλασιαστεί δι' αμφότερων των σειρών αρσενικών και θηλυκών. Ένα παράδειγμα επιτυχούς σωμακλωνικής επιλογής στην ποικιλία Sunhigh της ροδακινιάς για ανθεκτικότητα στο Hanthamonas pruni (βακτήριο που προσβάλλει τον καρπό και τα φύλλα).[1]
Καλλιέργεια πρωτόπλαστων
Στην περίπτωση αυτή τα κυτταρικά τοιχώματα απομακρύνονται ενζυματικά και οι παραγόμενοι πρωτοπλάστες συγχωνεύονται με πρωτοπλάστες γενετικά απομακρυσμένους ή με γυρεο-ασυμβίβαστα είδη. Η συγχώνευση επιβοηθείται με επέμβαση με πολυαιθυλενο-γλυκόλη ή ηλεκτρικού παλμού. Η συγχώνευση αυτή μπορεί να περικλείει το κυτταρόπλασμα και τον πυρήνα αμφότερων των κυττάρων, το κυτταρόπλασμα αμφότερων αλλά με μερική απώλεια των χρωματοσωμάτων (ανευπλοειδία) ή το κυτταρόπλασμα αμφότερων, αλλά με τον πυρήνα ενός μόνο απ' αυτά.[1]
Μεταφορά με βακτηριακό φορέα
Ο φορέας του ανασυνδυασμένου DNA (γόνου) είναι συνήθως το βακτήριο Agrobacterium tumefaciens. Η διαδικασία έχει ως εξής. Καταρχάς γίνεται επισήμανση του γόνου και της θέσεως του στο χρωματόσωμα απ΄ όπου παρατηρείται αποκοπή αυτού μ' ένα ένζυμο. Ύστερα γίνεται τοποθέτηση του γόνου σε ανάλογη περιοχή του πλασμιδίου που προκαλεί τον όγκο στο βακτήριο δέκτη. Στη συνέχεια γίνεται μεταφορά του γόνου στο κύτταρο στόχο, το οποίο είναι τώρα μολυσμένο με το φορέα - πλασμίδιο. Τέλος, γίνεται έλεγχος, αν ο γόνος έχει γίνει αποδεκτός, και επαλήθευση, ότι το μεταλλαγμένο φυτό έχει τα χαρακτηριστικά, όπως ανθεκτικότητα σ' ένα έντομο. Η διαδικασία είναι περίπλοκη και πολλές προσπάθειες αποτυγχάνουν. Επίσης η μεταφορά αυτή περικλείει μόνον ένα γόνο, ενώ πολλά σημαντικά χαρακτηριστικά των καρποφόρων ειδών είναι πολυγονικά και ποσοτικά. Έτσι δεν προσφέρονται σ' αυτή την τεχνική.[1]
Μικρο-σφαιρική μεταφορά
Η νέα αυτή μέθοδος αναπτύχθηκε από τον J.C. Sanford στο Πανεπιστήμιο του Cornell των Η.Π.Α., και συνίσταται στην εκτόξευση σφαιριδίου βολφραμίου διαποτισμένου με DNA, κατευθείαν εντός του κυττάρου. Το κύτταρο αφομοιώνει τους γενετικούς κώδικες και τους εκφράζει ως τροποποιημένα μηχανικά κύτταρα.[1]
