Công nghệ chuyển gen thực vật

Công ngh chuy n gen th c ệ ể ự v tậ + Chọn giống truyền thống o Lai giữa hai cá thể cùng loài sau đó chọn ra tổ hợp gen mong muốn. o Không thực hiện được ở các loài xa nhau. o Tốn nhiều thời gian. + công nghệ chuyển gen trong tạo giống o Cho phép biến nạp vào thực vật những gen mong muốn. o Cho phép tạo ra giống mới nhanh hơn. Chọn giống I. Khái niệm chung o Cây chuyển gen là cây mang một hoặc nhiều gen được đưa vào bằng phương thức nhân tạo. o Những gen được đưa vào có thể phân lập từ những loài có quan hệ họ hàng hoặc từ những loài khác biệt hoàn toàn. o Công nghệ chuyển gen cho phép nhà tạo giống cùng lúc đưa vào một cây trồng những gen mong muốn. Lợi ích từ cây chuyển gen Tăng sản lượng Giảm chi phí sản xuất Tăng lợi nhuận Cải thiện môi trường + Các sản phẩm từ thực vật chuyển gen: o Lúa gạo giàu vitamin A và sắt. o Khoai tây tăng hàm lượng tinh bột. o Giống ngô có thể trồng trong điều kiện nghèo dinh dưỡng. o Dầu đậu nành, dầu cải có lợi cho sức khỏe. + Những nguy cơ tiềm ẩn trong việc phát triển kỹ thuật mới o Vô tình đưa những chất gây dị ứng hoặc giảm dinh dưỡng vào thực phẩm. o Phát tán gen biến nạp sang cây trồng hoang dại. o sự tăng cường tính kháng của sâu bệnh. o Nguy cơ các chất độc trong cây tiêu diệt các côn trùng có lợi làm mất cân bằng sinh thái. L ch s phát tri n c a công ngh chuy n genị ử ể ủ ệ ể Nh ng cây chuy n gen đ u tiên đ c t o ra trong đ u nh ng năm 1980 ữ ể ầ ượ ạ ầ ữ b i ba nhóm nghiên c u đ c l p.ở ứ ộ ậ ‘83 ‘84 ‘85 ‘86 ‘87 ‘88 ‘89 ‘90 ‘91 ‘92 ‘93 ‘94 ‘95 ‘96 ‘97 ‘98 ‘99 ‘00 ‘01 ‘02 Cây bi n đ i genế ổ đ u tiênầ Cà chua chín ch m đ c th ng m iậ ượ ươ ạ hóa t i Hoa Kỳạ L n đ uầ ầ Tr ngổ thử 6/92 Cây tr ng kháng thu c ồ ố di t c , kháng sâu b nh ệ ỏ ệ đ c th ng m i hóaượ ươ ạ Ngô bi n đ i gen đ c ế ổ ượ EU phê duy tệ Cây ngô Bt đ u tiênầ Cà chua ch m úng đ c FDA ch p ậ ượ ấ thu nậ II. Các nguyên tắc cơ bản của chuyển gen 3 2 1 Nguyên tắc sinh học Phản ứng của tế bào với quá trình chuyển gen Các bước cơ bản trong chuyển gen 1. Nguyên tắc sinh học Một số vấn đề sinh học ảnh hưởng đến quá trình chuyển gen: 1 Không phải tất cả các tế bào đều thể hiện tính toàn năng. 2 Các cây khác nhau có phản ứng không giống nhau với sự xâm nhập của một gen ngoại lai. 3 4 Cây biến nạp chỉ có thể tái sinh từ các tế bào có khả năng tái sinh và khả năng thu nhận gen biến nạp vào genome. Mô thực vật là hỗn hợp các quần thể tế bào có khả năng khác nhau. Chỉ một số ít tế bào có khả năng biến nạp và tái sinh cây. [...]... nạp vào mô hoặc tế bào thực vật +Chuyển gen gián tiếp nhờ Agrobacterium tumefaciens + Phương pháp chuyển gen trực tiếp Chuyển gen bằng súng bắn gen Chuyển gen bằng xung điện Chuyển gen bằng vi tiêm Chuyển gen nhờ kỹ thuật siêu âm Chuyển gen bằng phương pháp hóa học Chuyển gen trực tiếp qua ống phấn III Các hướng nghiên cứu và một số thành tựu tron lĩnh vực tạo thực vật chuyển gen 1 2 Các hướng nghiên... thành tựu trong lĩnh vực thực vật chuyển gen 1 Các hướng nghiên cứu + Chuyển gen kháng nấm gây bệnh Thuốc lá Cà chua Chuyển hai gen chitinase và glucanase (làm thoái hóa các thành phần chính của vỏ TB nấm) giúp tăng tính kháng nấm gây bệnh + Chuyển gen kháng các vi khuẩn gây bệnh Dùng gen mã hóa enzyme làm thoái hóa thành TB VK Có 3 hướng chính gen lysozyme từ TB động vật hoặc từ thực khuẩn thể T4 đưa... khoai tây => Phòng trừ VK Erwina carotovora Gen mã hóa α- thionin – cystein được chuyển vào cây thuốc lá cũng phòng trừ được VK Pseudomonas syringae Chuyển gen sản xuất protein làm giảm độc tố của VK + Chuyển gen kháng virus gây bệnh: Có nhiều cách tạo cây kháng virus: o Chuyển gen mã hóa protein vỏ của virus o Chuyển gen tạo enzyme phân giải virus o Chuyển gen có trình tự đối bản (antisens) với ARN... virus => virus không nhân lên được Cây thuốc lá chuyển gen kháng virus CMV và đối chứng Lá cây đu đủ chuyển gen kháng PRSV và đối chứng (PRSV: papaya ringspor virus, gây bệnh đốm vòng) Đu đủ chuyển gen kháng virus Đu đủ đối chứng Cà chua chuyển gen kháng sinh vật kí sinh (phải) và cà chua đối chứng (trái) + Chuyển gen kháng côn trùng phá hoại Bacillus thurigensis các receptor đặc trưng Chết Cry protein... đã được chuyển gen này để tạo ra tính kháng với côn trùng Ngô (Bt corn) mang gen Bt (chống sâu hại) + Chuyển gen mang tính bất thụ đực Chuyển một phức hợp gồm gen rolC của A tumefaciens và promoter CaMV 35S (cauliflower mosaic virus: virus gây bệnh khảm ở súp – lơ) vào cây thuốc lá và đã thu được cây chuyển gen bất thụ –Kết quả này đang được nghiên cứu và áp dụng trên nhiều cây khác  +Chuyển gen để... lớn ở thực vật bậc cao VD: chuyển gen vào cây Arapidopsis thaliana tạo ra được các acid béo thiết yếu như arachidonic acid và eiconsapentaenoic acid + Làm sạch đất ô nhiễm –Cây mù tạt Ấn Độ (Brassica juncea) vốn có khả năng kháng và hấp thụ selen (độc với thực vật ở hàm lượng cao) Khi chuyển thêm gen tạo enzym đói selen vào làm cây này hấp thụ selen cao 3,4 lần –Tuy nhiên, khả năng cây chuyển gen này... quá trình chuyển gen Gen ngoại lai được biến nạp vào trong tế bào Thí nghiệm biến nạp thành công khi Tế bào biến nạp tái sinh được thành cây o Sự khó khăn là phải xác định được kiểu tế bào nào trong cây có khả năng tiếp nhận sự biến nạp o Hạt phấn được coi là nguyên liệu lý tưởng để gây biến nạp 3 Các bước cơ bản trong chuyển gen Xác định gen liên quan đến tính trạng quan tâm Phân lập gen Gắn gen vào... giàu vitamin A Đu đủ chuyển gen kháng virus “ Siêu cà chua” đẩy lùi ung thư Cây thuốc lá có thể làm nhiên liệu • Ở Việt Nam hiện có 3 cây biến đổi gen đang tồn tại là lúa, ngô, bông • Từ năm 2002 đã chuyển hướng sang cải tạo những cây lấy củ (khoai, sắn) • Đi xa hơn có các công trình như cây bông kháng sâu, cây đu đủ kháng bệnh đốm vòng, chuyển gen tổng hợp carotene vào cây lúa hay công trình lúa kháng... chậm Khoai lang Kháng virus Dừa Tăng hàm lượng lauric acid 3 Tình hình sản xuất thực vật chuyển gen trên thế giới - Từ năm 1996 đến năm 2003, diện tích cây trồng biến đổi gen tăng 40 lần ( từ 1,7 triệu ha/1996 lên 67,7 triệu ha/2003) - Trong đó, diện tích các nước đang phát triển chiếm 1/3 diện tích trồng cây biến đổi gen của thế giới - Năm 2003, hai cây trồng giữ vị trí hàng đầu là đậu tương kháng... này sẽ lai với các loại hoa màu khác là một điều đáng lo ngại + Làm thức ăn chăn nuôi Chuyển gen vào đậu tương và ngô: o Hàm lượng dầu cao hơn, cung cấp nhiều năng lượng hơn cho bò, lợn và gia cầm o Hàm lượng các loại amino acid không thay thế cao hơn o Tăng hàm lượng phosphore trong thức ăn chăn nuôi Chuyển gen chịu hạn/chịu mặn • Tạo ra cây trồng có khả năng chịu đựng thời kỳ hạn hán dài ngày . phương pháp hóa học Chuyển gen nhờ kỹ thuật siêu âm Chuyển gen bằng vi tiêm Chuyển gen bằng xung điện Chuyển gen bằng súng bắn gen Chuyển gen trực tiếp qua. cứu Một số thành tựu trong lĩnh vực thực vật chuyển gen 1. Các hướng nghiên cứu + Chuyển gen kháng nấm gây bệnh 16 Chuyển hai gen chitinase và glucanase (làm