Δευτερογενείς μεταβολιτές: Βιοσυνθετικοί οδοί και βιολογικός ρόλος

Εισαγωγή στην έννοια των δευτερογενών μεταβολιτών (ΔΜ). Παρουσίαση του ρόλου των ΔΜ σε αντιδιαστολή με τους πρωτογενείς μεταβολίτες. Ανασκόπηση της έρευνα γύρω από τους ΔΜ. Παρουσίαση της βιοσύνθεσης των ΔΜ και της αποθήκευσής τους. Περιγραφή των ρόλων των μεταβολιτών στη χημική άμυνα, την προσέλκυση άλλων οργανισμών, την προστασία από αβιοτικές καταπονήσεις. Παρουσίαση της πορείας συν-εξέλιξης των ειδών με τη χρήση παραδειγμάτων. Παρουσίαση των φυσικών προϊόντων φυτικής προέλευσης και το ρόλο της εθνοβοτανικής.

Παρουσίαση των τερπενοειδών, της χημικής δομής και των επιμέρους κατηγοριών τους. Ανάλυση του κανόνα του ισοπρενίου. Παρουσίαση των μεταβολικών βιοσυνθετικών οδών. Μονοτερπένια, σεσκιτερπένια, διτερπένια, τριτερπένια, αναλυτική περιγραφή. Παρουσίαση της δράσης των τερπενοειδών ως αμυντικών μηχανισμών σε φυτοφάγους και άλλους οργανισμούς. Ανάλυση της χημικής εξειδίκευσης της δράσης των τερπενοειδών. Προστασία σε αβιοτικές καταπονήσεις.

Οι φαινολικές ενώσεις. Κατηγορίες φαινολικών ενώσεων και κύριοι εκπρόσωποί τους. Βιοσυνθετική οδός του σικιμικού οξέος. Φαινολικά οξέα, λιγνίνη, κουμαρίνες, φλαβονοειδή, τανίνες περιγραφή και βιολογικός ρόλος. Ρύθμιση μεταβολισμού φαινολών. Ο κύκλος των φαινολών. Οι φυτικές πολυφαινόλες στον άνθρωπο. Αντιοξειδωτική δράση, προστασία σε αβιοτικές καταπονήσεις, φυτοαλεξίνες.

Κατηγορίες αζωτούχων ενώσεων. Αλκαλοειδή: βιοσύνθεση και κατάταξη. Παρουσίαση των αλκαλοειδών τροπανίου, πυριδίνης, πιπεριδίνης, πυρρολιζιδίνης, κινολοζιδίνης, ινδολίου, πουρίνης και βενζυλισοκινολίνης. Αμινοαλκαλοειδή και γλυκοαλκαλοειδή. Βιολογικός ρόλος των αλκαλοειδών στα φυτά. Ανάπτυξη αμυντικών μηχανισμών. Μπεταλαΐνες. Κυανογόνα γλυκοσίδια. Κυανογένεση. Γλυκοσινολίδια. Αζωτούχοι μεταβολίτες που περιέχουν θείο. Μη πρωτεϊνικά αμινοξέα. Αμίνες.

Πτητικά χημικά σήματα. Πτητικά πράσινων φύλλων-Ιασμονικό οξύ. Βιολογικός ρόλος πτητικών συστατικών. Τα πτητικά συστατικά στην άμυνα. Τρίτου επιπέδου τροφικές αλληλεπιδράσεις. Προσρόφηση και αντίληψη του σήματος από το φυτό-δέκτη. «Επικοινωνία» φυτού προς φυτό. To φαινόμενο της γόμωσης/ευαισθητοποίησης (priming). Ισοπρένιο.  Έκλυση ισοπρενίου και άλλων πτητικών μεταβολιτών στην ατμόσφαιρα.

Άμυνες των φυτών - Αποφυγή και ανθεκτικότητα. Φυτό – παθογόνο. Παθογόνα που μπορεί να προσβάλλουν ένα φυτό. Πιθανές αντιδράσεις των φυτών μετά από προσβολή από παθογόνα. Αντίδραση υπερευαισθησίας (ΗR). Οξειδωτική έκρηξη-μεταβίβαση σήματος. Ισχυροποίηση κυτταρικών τοιχωμάτων. Φυτοαλεξίνες. Παραγωγή μορίων-σημάτων συναγερμού. Διασυστηματική  επίκτητη ανθεκτικότητα. Φυτό – φυτοφάγο. Μορφές ανθεκτικότητας και αντίδρασης των φυτών. Διαδικασία ευαισθητοποίησης των φυτών. Θεωρίες σχετικά με την ανάπτυξη αμυντικών   μηχανισμών  των φυτών στα φυτοφάγα. Αντίδραση επίδοξων θηρευτών και φυτοπαθογόνων. Αλληλεπιδράσεις παραγόντων καταπόνησης.

Ορισμός της αλληλοπάθειας. Αλληλοπαθητικές ουσίες από καλλιεργούμενα και μη φυτά. Αλληλοπάθεια μεταξύ καλλιεργούμενων φυτών. Εισβολή «εξωτικών» φυτών, η περίπτωση της Centaurea sp. Παρασιτικά φυτά. Χημικά σήματα παρασιτισμού. Σημαντικότητα της ριζόσφαιρας. Συμβιώσεις στη ριζόσφαιρα. Συμβίωση φυτού με άλλους  οργανισμούς  (αζωτοδεσμευτικά βακτήρια, μυκόρριζες). Αλληλεπιδράσεις παραγόντων καταπόνησης.

Στάδια χημικής ανάλυσης. Παραλαβή πτητικών συστατικών – Απόσταξη. Χρωματογραφία - Γενικά. Αέριος Χρωματογραφία. Αέριος Χρωματογραφία- Φασματογραφία Μάζας (GC-MS).  Παραδείγματα χρωματογραφημάτων. Χρωματογραφία λεπτής στοιβάδας. Χρωματογραφία στήλης. Υγρή χρωματογραφία υψηλής απόδοσης.