Βελτίωση για την αντιμετώπιση αβιοτικών και βιοτικών καταπονήσεων. Βιοτικές καταπονήσεις και μηχανισμοί άμυνας και στρατηγικές που προστατεύουν τα φυτά από έντομα, παράσιτα και παθογόνους οργανισμούς, κληρονομικότητα των γονιδίων ανθεκτικότητας και μακροχρόνια αποτελεσματικότητα των γονιδίων αντοχής. Αβιοτικές καταπονήσεις από περιβαλλοντικούς παράγοντες (π.χ. θερμοκρασία, νερό, θρεπτικά συστατικά, μέταλλα). Μηχανισμοί αντοχής. Αναγνώριση και μεταγωγή του σήματος καταπόνησης, συντονισμός των αντιδράσεων του φυτού στην καταπόνηση, γονιδιακή ρύθμιση, δευτερογενής μεταβολισμός και ενεργοποίηση χημικής άμυνας σε βιοτικές και αβιοτικές καταπονήσεις. Οι καταπονήσεις ως κύρια αίτια αδυναμίας επίτευξης του δυναμικού απόδοσης και ποιότητας για πολλές καλλιέργειες. Βελτίωση για αντοχή στις καταπονήσεις με χρήση κατάλληλων γενετικών πόρων για τη βελτίωση της άμυνας των φυτών στους παράγοντες της καταπόνησης. Αλληλεπιδράσεις μεταξύ βιοτικών και αβιοτικών καταπονήσεων. Προσαρμοστικότητα και σταθερότητα των καλλιεργούμενων φυτών, μηχανισμοί αντοχής στις καταπονήσεις και φαινοτυπική επιλογή, αλληλεπίδραση γενοτύπου και περιβάλλοντος, επιλογή σε πολυπεριβαλλοντικές δοκιμές. Βελτίωση για ανθεκτικότητα σε αβιοτικές καταπονήσεις και ανοχή σε τέτοιους παράγοντες. 

Συλλογή και ανάλυση δεδομένων αλληλούχισης γονιδιώματος. Πρόσβαση και απόκτηση δεδομένων από βάσεις αλληλουχιών. Αξιολόγηση δεδομένων αλληλούχισης, λογισμικά και πλατφόρμες επεξεργασίας αλληλουχίας.  Σχολιασμός (Annotation), γονιδιακή οντολογία (Gene Ontology), σύνδεση με βάσεις δεδομένων μεταβολικών μονοπατιών σε αλληλουχίες που αποκτούνται με μαζική παράλληλη αλληλούχιση νέας γενιάς (Next Generation Sequencing). Ανάλυση περιβαλλοντικών μικροβιωμάτων. Λογισμικά ανάλυσης μεταγραφώματος, πρωτεώματος, μεταβολώματος.

Συλλογή και ανάλυση δεδομένων από συστήματα αισθητήρων για την αυτόματη ανίχνευση και χαρτογράφηση απειλών (ζιζανίων, μυκήτων, ιών και εντόμων) σε καλλιέργειες, καθώς και ανίχνευση, αναγνώριση και χαρτογράφηση καταπονήσεων σε καλλιέργειες. Μέτρηση παραγωγής σε οπωρώνες και μεγάλες καλλιέργειες με την χρήση νέων τεχνολογιών (RTK-GPS, zigbee, ambient computing). Συστήματα ιχνηλασιμότητας προϊόντων και εργασιών εντός αγρού με χρήση νέων τεχνολογιών (RFID, barcode, GPS, zigbee, wearable computers, κλπ). Aπεικονιστικοί αισθητήρες λήψης δεδομένων φαινοτυπικής αποτύπωσης (ορατό, υπέρυθρο, υπερφασματικοί, φθορισμού, θερμικοί, LIDAR). Επίγειες και εναέριες πλατφόρμες μεταφορά των αισθητήρων (πλατφόρμες φαινοτυπικής αποτύπωσης, UAVs). Τεχνικές απεικόνισης φαινοτυπικών παραμέτρων φυτών (δείκτες βλάστησης, δείκτης φυλλικής επιφάνειας, φυτοκάλυψη, ύψος φυτών, καταπόνηση από βιοτικούς και αβιοτικούς παράγοντες, βιομάζα, παραγωγή). Επεξεργασία εικόνας για εκτίμηση παραμέτρων.

Ο σκοπός του μαθήματος είναι ο σχεδιασμός και η ερευνητική προσέγγιση ενός επιστημονικού ερωτήματος που τίθεται από τον ερευνητή προκειμένου να δώσει λύση σε κάποιο θέμα που απασχολεί την επιστημονική κοινότητα. Σεμινάρια βιβλιοθήκης , ‘Εύρεση σχετικής επιστημονικής βιβλιογραφίας στο διαδίκτυο’ (web science, Scopus) και χρήση του συστήματος Mendeley.

Ξεκινώντας με την περιγραφή της δομής του DNA και της οργάνωσης και λειτουργίας των γονιδίων στα φυτά, το μάθημα αυτό διευρύνει τις γνώσεις του φοιτητή στην δομή, οργάνωση και λειτουργία του φυτικού γονιδιώματος. Περιγράφονται οι σύγχρονες τεχνολογίες χαρτογράφησης και αλληλούχισης του γονιδιώματος και η χρήση της πληροφορίας αυτής για τον εντοπισμό γονιδίων που αποτελούν στόχους της βελτίωσης των φυτών. Περιγράφονται οι τεχνολογίες ανασυνδυασμένου DNA που επιτρέπουν ενσωμάτωση νέων χαρακτήρων. Αναλύονται οι μέθοδοι μελέτης της λειτουργίας του γονιδιώματος και παρουσιάζονται βιοπληροφορικά εργαλεία για την αποθήκευση και χρήση γονιδιακής πληροφορίας. Τέλος περιγράφονται εφαρμογές από τη γνώση που προσφέρει η ανάλυση των γονιδιωμάτων στην ανάπτυξη και χρήση καινοτόμων προσεγγίσεων στη βελτίωση των φυτών 

Tο αντικείμενο της Βελτίωσης των φυτών. Ιστορική εξέλιξη και συμβολή της βελτίωσης στην αγροτική οικονομία. Δημιουργία και αξιοποίηση της γενετικής παραλλακτικότητας. Αλληλεπίδραση Γενοτύπου με το περιβάλλον. Αντιμετώπιση των επιδράσεων του περιβάλλοντος με πειραματικά σχέδια και μοντέλα (GGE BiPlot Analysis). Τύποι αλληλεπίδρασης με ανάλυση των εννοιών του αλλανταγωνισμού και αυτανταγωνισμού. Εκτιμήσεις Γενετικών παραμέτρων. Εκτίμηση προόδου επιλογής & Γενετικό κέρδος. Τα Γενετικά συστήματα των φυτών και οι χειρισμοί τους. Ομομειξία, Συγγενική αναπαραγωγή, Γενετική Συγγένεια & Ετέρωση. Οικολογική προσαρμοστικότητα & πλαστικότητα φυτικού γενετικού υλικού. Αρχές & μέθοδοι της Βελτίωσης των φυτών. Σχεδιασμός γενετικής σύνθεσης ποικιλιών - Σχήματα διασταυρώσεων - Τύποι ποικιλιών (καθαρές σειρές, υβρίδια, συνθετικές ποικιλίες, μίγματα, πλυθυσμοί). Επιλογή γονέων και δημιουργία πληθυσμών με υβριδισμό. Μέθοδοι βελτίωσης πληθυσμών. Ενδο – και διαπληθυσμιακά σχήματα επιλογής στα σταυρογονιμοποιούμενα φυτά. Μελέτη της Ετέρωσης και αξιοποίηση της Αρρενοστειρότητας στη δημιουργία Υβριδίων. Βελτιωτική μεθοδολογία και γενετική βάση της επιλογής. Σχήματα επιλογής με βάση το πειραματικό τεμάχιο ή με βάση το ατομικό φυτό. Συγκλίνουσα, αποκλίνουσα και αμφίπλευρη επιλογή. Μέθοδοι Μαζικής, Γενεαλογικής και Επαναλαμβανόμενης επιλογής. Αξιοποίηση των μεθόδων επαναδιασταύρωσης (backross), Ear to row και Bulk Selection. Βελτίωση με μεταλλάξεις και αξιοποίηση απλοειδών & ανευπλοειδών. Οργανική Βελτίωση. Σχεδιασμός Προγράμματος Βελτίωσης (παρακολούθηση, διεξαγωγή, ανάλυση αποτελέσματων) απελευθέρωση και διάδοση ποικιλιών. Διαφύλαξη δικαιωμάτων Βελτιωτή. Νομοθεσία – Θεσμικό πλαίσιο & Οργανισμοί διαπίστευσης και προστασίας ποικιλιών (CPVO).

Το μάθημα περιλαμβάνει Μηχανισμοί και συστήματα αναπαραγωγής των φυτών και σποροπαραγωγής Αξιοποίηση της αρρενοστειρότητας, του ασυμβίβαστου και της παρθενοκαρπίας στη σποροπαραγωγή Έλεγχος πολλαπλασιαστικού υλικού - Πιστοποίηση και Ταυτοποίηση Διαχείριση πολλαπλασιαστικού υλικού- Διακίνηση και Εμπορία Επιχειρήσεις παραγωγής και εμπορίας πολλαπλασιαστικού υλικού στην Ελλάδα, στην Ε.Ε. και στο διεθνή χώρο Τεχνικοί κανονισμοί αποδοχής ποικιλιών και Νομοθεσία Πολλαπλασιαστικού Υλικού Διεθνείς οργανισμοί και Τράπεζα Γενετικού Υλικού Η προοπτική του πολλαπλασιαστικού υλικού στην Ελλάδα: Αρμόδιες Υπηρεσίες, Αξιοποίηση ποικιλιών ανάλογα με τη χρήση τους

Ο στόχος αυτής της σειράς μαθημάτων είναι να δώσει στο φοιτητή τη δυνατότητα να κατανοήσει και να είναι σε θέση να συζητήσει πώς οι βελτιωτές επιτυγχάνουν την βελτίωση των φυτών σήμερα σε αντιδιαστολή με αρκετές δεκαετίες πριν. Αυτό προϋποθέτει βασικές γνώσεις σχετικά με τις κλασσικές μεθόδους βελτίωσης (άλλα μαθήματα) και μια κατανόηση των αρχών και εφαρμογών της μοριακής βελτίωσης (αυτή η σειρά μαθημάτων). Στο μάθημα οι φοιτητές θα διδαχθούν τις εφαρμογές στη βελτίωση των φυτών που προκύπτουν από τις σύγχρονες τεχνικές της βιοτεχνολογίας, της μοριακής γενετικής και της γονιδιωματικής ανάλυσης. Έμφαση δίνεται στις εφαρμογές μοριακών γενετικών δεικτών στην αποτίμηση της φυσικής παραλλακτικότητας και στην υποβοήθηση και επιτάχυνση της βελτίωσης των φυτών, καθώς και στις εφαρμογές της γενετικής μηχανικής για τη διεύρυνση της υπάρχουσας παραλλακτικότητας και τη μεταφορά νέων χαρακτήρων στα φυτά. Τέλος οι φοιτητές εξοικειώνονται με εφαρμογές νέων τεχνικών βελτίωσης που στηρίζονται στη γνώση που προσφέρει η ανάλυση των γονιδιωμάτων και αποτελούν καινοτόμες προσεγγίσεις στη βελτίωση των φυτών.