Các phương pháp chuyển gen sử dụng phổ biến tạo cây trồng biến đổi gen

CÁC PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN GEN SỬ DỤNG PHỔ BIẾN TẠO CÂY TRỒNG BIẾN ĐỔI GEN GVHD: TS Nguyễn Tiến Thành Tổng quan GMC Chuyển gen vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens (gián tiếp) Súng bắn gen Chuyển gen trực tiếp Bằng ống phấn TỔNG QUAN VỀ GMC + Thực vật biến đổi gen (GMC – Genetically Modified Crop) trồng tạo phương pháp sinh học biến đổi số gen để tạo tính trạng mong muốn + Các phương pháp làm biến đổi hệ gen thực vật: - Đưa thêm gen lạ vào hệ gen - Làm biến đổi gen có sẵn hệ gen - Loại bỏ làm bất hoạt gen => Sử dụng phương pháp chuyển gen mong muốn vào trồng CÁC HƯỚNG CHÍNH TRONG CHUYỂN GEN VÀO CÂY TRỒNG Chuyển gen kháng sâu Chuyển gen thay đổi hàm lượng dinh dưỡng Kháng thuốc diệt cỏ Kháng virus gây bệnh Chuyển gen tao hoa nhiều màu sắc NGUYÊN TẮC KHI CHUYỂN GEN + Khơng phải tồn TB thể tính tồn + Các khác có phản ứng khơng giống khả xâm nhập TB ngoại lai + Cây biến nạp tái sinh từ TB có khả tái sinh khả thu nhận TB ngoại lai + Thành TB ngăn cản xâm nhập TB ngoại lai + Khả xâm nhập ổn định gen vào genome không tỷ lệ với biểu + Các DNA (trừ virus) vào genome không đảm bảo liên kết ổn định với genome, không chuyển từ TB sang TB khác CÁC PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN GEN • Chuyển gen trực tiếp: +Xung điện +Dùng súng bắn gen +Vi tiêm +Siêu âm (dùng TB trần) +Hố học +Qua ống phấn • Chuyển gen gián tiếp: +Vi khuẩn A tumefaciens +Virus • Ưu điểm: Có thể tối ưu lượng DNA đưa vào TB + Đưa vào trực tiếp không thông qua trung gian, đưa đến xác vị trí genome • Nhược điểm: Hạn chế với nhiều loại TB (1 số pp không dùng cho nhiều loại TB khác nhau) + Tần số ổn định thấp • Ưu điểm: +Gen bị đào thải + Số lượng -> tránh ức chế • Nhược điểm: +Phổ cơng giới hạn (vi khuẩn A tumefaciens) + DNA virus khó ghép vào hệ gen thực vật Phương pháp chuyển gen gián tiếp nhờ AGROBACTERIUM 01 Vi khuẩn đất AGROBACTERIUM Để chuyển gen thực vật phương pháp phổ biến hiệu nhờ vào khả gắn gen ngoại lai vào hệ gen thực vật cách xác ổn định Vi khuẩn đất AGROBACTERIUM 01 Là vi khuẩn gram âm 03 Mang plasmid gây khối u thực vật 02 04 Khi đất sinh độc tố Mang plasmid lớn đặc trưng Thao tác:  Agrobacterium mang plasmid gây khối u thực vật Plasmid chứa gen vir vùng gen cần chuyển (T-DNA)  Gen quan tâm chèn vào vùng T-DNA  Các TB tổn thương thực vật tiết hợp chất bảo vệ, hợp chất kích thích biểu gen vir Agrobacterium Vir protein tạo Tstrand từ vùng T-DNA Ti-plasmid Sau vi khuẩn gắn vào tế bào thực vật, T-strand số protein vir chuyển vào TB thực vật qua kênh vận chuyển  Trong TB TV, protein tương tác với Tstand tạo phức hệ Phức hệ vào nhân TB, TDNA chèn vào gen thực vật biểu gen quan tâm • Cấu tạo: Gồm hai buồng thép khơng gỉ, kích thước 6“x7“x10“ nối với hai bơm chân khơng • Ngun lí hoạt động: - DNA ngoại lai gắn vào hạt tungsten có đường kính nhỏ, khoảng 1μm m - Các hạt đặt đĩa mặt bên súng Sự bùng nổ khí helium 1000psi làm cho đĩa bắn phía trước với tốc độ 1300 food/s, tương đương với tốc độ viên đạn rời khỏi nòng súng Hình : Sơ đồ nguyên lý hoạt động súng bắn gen - Một chắn làm dừng đĩa lại hạt vàng hay tungsten phóng phía tế bào đích - Chúng xuyên qua vách tế bào phóng thích phân tử DNA Hình 2.21: Sơ đồ nguyên lý hoạt động súng bắn gen • Mục tiêu súng bắn gen thường callus tế bào thực vật giống sinh trưởng mơi trường gel đĩa petri • Sau hạt tungsten va chạm vào đĩa, gel callus bị phá vỡ nhiều Tuy nhiên số tế bào không bị phá vỡ va chạm mạnh tiếp nhận hạt tungsten bao bọc DNA cuối phân tử DNA ngoại lai xâm nhập hợp vào nhiễm sắc thể thực vật • Các tế bào từ đĩa petri tập hợp lại chọn lọc tế bào hợp thành công biểu DNA ngoại lai kỹ thuật hóa sinh đại sử dụng gen chọn lọc nối tiếp Northern blots Hình : Chuyển gen súng bắn gen ... trồng tạo phương pháp sinh học biến đổi số gen để tạo tính trạng mong muốn + Các phương pháp làm biến đổi hệ gen thực vật: - Đưa thêm gen lạ vào hệ gen - Làm biến đổi gen có sẵn hệ gen - Loại... gen - Loại bỏ làm bất hoạt gen => Sử dụng phương pháp chuyển gen mong muốn vào trồng CÁC HƯỚNG CHÍNH TRONG CHUYỂN GEN VÀO CÂY TRỒNG Chuyển gen kháng sâu Chuyển gen thay đổi hàm lượng dinh dưỡng... cứu kỹ thuật chuyển gen vào thực vật tiến hành rộng rãi Đến nay, số lượng phương pháp tạo trồng biến đổi gen lên đến hàng chục tạo hàng trăm loại trồng biến đổi gen mang đặc tính quý Các ví dụ: