Tiểu luận - CÔNG NGHỆ SINH HỌC THỰC PHẨM - đề tài - THỰC VẬT CHUYỂN GENE CHỐNG ĐỘC TỐ

Trang 1

CÔNG NGHỆ SINH HỌC THỰC PHẨM

ĐỀ TÀI : THỰC VẬT CHUYỂN

GENE CHỐNG ĐỘC TỐ

Trang 2

III TV chuyển gen

kháng độc tố

IV Kết luận

Trang 3

I Giới thiệu chung

Ngày nay,trên thế giới sự phát triển của công nghệ sinh học đã trạo ra nhiều loại cây trồng vật nuôi mang nhiều đặc tính vượt trội hơn các giống truyền thống cả về về năng suất và chất lượng

Kể từ năm 1984, bắt đầu tạo cây trồng chuyển gen và đến nay có những bước tiến lớn Nhiều cây trồng quan trọng chuyển gen ra đời như lúa, ngô, lúa mì, đậu tương, bông, …

Trang 4

2 Ưu nhược điểm

Ưu

điểm

- Tăng sản lượng

- Giảm chi phí sản xuất

- Tăng lợi nhuận nông nghiệp

- Cải thiện môi trường

Trang 5

3 Tình hình trồng cây chuyển gen

Trang 6

Diện tích các loại cây trồng chuyển gen trên thế giới

Trang 7

II Đôi nét về thực vật chuyển gen

1 Nguyên tắc trong công nghệ chuyển gen ở thực vật

 Không phải toàn bộ tế bào đều thể hiện tính toàn năng (totipotency)

 Các cây khác nhau có phản ứng không giống nhau với sự xâm nhập của một gen ngoại lai

Cây biến nạp chỉ có thể tái sinh từ các tế bào có khả năng tái sinh và khả năng thu nhận gene biến nạp vào genome

Mô thực vật là hỗn hợp các quần thể tế bào có khả năng khác nhau

Thành phần của các quần thể tế bào được xác định bởi loài, kiểu gene, từng cơ quan, từng giai đoạn phát triển của mô và cơ quan

Trang 8

Thành tế bào ngăn cản sự xâm nhập của ADN ngoại lai Vì thế, cho đến nay chỉ có thể chuyển gen vào tế bào có thành cellulose thông qua

Agrobacterium, virus và bắn gene hoặc phải phá bỏ thành tế bào để chuyển gene bằng phương pháp xung điện, siêu âm và vi tiêm

Khả năng xâm nhập ổn định của gene vào genome không tỷ lệ với sự

biểu hiện tạm thời của gene

 Các ADN (trừ virus) khi xâm nhập vào genome của tế bào vật chủ chưa đảm bảo là đã liên kết ổn định với genome

Các ADN (trừ virus) không chuyển từ tế bào này sang tế bào kia, nó chỉ

ở nơi mà nó được đưa vào

1 Nguyên tắc trong công nghệ chuyển gen ở thực vật

(tiếp)

Trang 9

nhờ Agrobacterium tumefaciensChuyển gen gián tiếp nhờ virus

Chuyển gene bằng súng bắn geneChuyển gene bằng xung điệnChuyển gene bằng vi tiêm Chuyển gene phương pháp siêu âm Chuyển gene bằng phương pháp hóa học Chuyển gene trực tiếp qua ống phấn

Trang 10

1 Chọn lựa đoạn ADN cần thiết

4 Bổ sung enzyme nối ligase

6 Theo dõi và chọn lọc

Trang 11

4 Các hướng nghiên cứu

Kháng

vi khuẩn gây bệnh

Làm chín chậm nông sản

Kháng côn trùng phá hoại

Cải tiến protein, sinh pr mới

Kháng chất diệt cỏ

Trang 12

III Thực vật chuyển gen kháng độc tố

1 Các loại thuốc diệt cỏ

 Thuốc diệt cỏ chọn lọc:

 Atrazin: Làm ngừng sự vận

chuyển điện tử trong hệ thống

quang hóa II ở lục lạp Ngô không

mẫn cảm với atrazin

 Bromoxinil: Đình chỉ sự vận

chuyển điện tử trong hệ thống

quang hóa II của Lạp Thể Làm

chết cây hai lá mầm

 2,4-D: Auxin tổng hợp này gây

hại cho sự phát triển của cây 2 lá

mầm, phần lớn cây một lá mầm

không mãn cảm

 Thuốc diệt cỏ không chọn lọc :

 Glyphosate ( Round upR): Làm ngừng hoạt động enzyme EPSPsynthase và qua đó kìm hãm sự tổng hợp các amino acid thơm

 Phosphinothricin (PPT): Còn gọi là basta

là đồng phân dạng L của tổng hợp glufosinate, gây độc do tích lũy NH3.

Trang 13

2 Cơ chế tác động của thuốc diệt cỏ

Nhóm thuốc diệt cỏ Glyphosate : Thuốc trừ cỏ nhóm này thuộc nhóm thuốc có phổ rộng, có tên thương mại là Round Up Nó trừ cỏ bằng cách vô hiệu hóa enzyme EPSPS và tổng hợp diệp lục tố trong lục nạp EPSPS là loại enzyme giúp cây tổng hợp các amino acid vòng như tyrosine, phenylalanine và tryptophan Cỏ dại bị chết vì thiếu các amino acid thiết yếu

Nhóm thuốc diệt cỏ Phosphinotricin: Nhóm thuốc diệt cỏ này có tên thương mại là Bialaphos và Basta trong đó co chất L-PPT ngăn cản men Glutamine syntherase tổng hợp glutamine dẫn đến tích lũy ammonia quá nhiều gây ngộ độc cho cây , cây sẽ bị chết

Thuốc diệt cỏ nhóm Imidazolinone: Nó có tên thương mại hiện đang lưu hành tại Việt Nam là Imazapic,Imasapyr và Imazathapyr Nhóm này chuyên trừ cỏ Lúa Nhóm chất diệt cỏ này ức chế sự hoạt động của men acetohydroxyacid synthase (AHAS) tham gia vào quá trình sinh tổng hợp amino acid như valine , leucine, isoleucine Do đó khi phun thuốc lên thực vật quá trình tạo protein bị xáo trộn dẫn đến sự hình thành không bình thường của DNA cũng như sự phát triển của

tế bào nên cỏ không thể phát triển

Trang 14

Có nhiều loại gene kháng khác nhau cho mỗi nhóm thuốc diệt cỏ, ở đây ta chỉ

đề cập đến 3 loại gene phổ biến để tạo cây kháng thuốc diệt hiện nay

 Với nhóm thuốc diệt cỏ Glyphosate : enzyme kháng của nhóm này có tên

là Roundup ready, gene này sản xuất ra enzyme EPSPS đột biến, nó vẫn

có khả năng tổng hợp các amino acid vòng nhưng kháng lại thuốc diệt cỏ Round Up Gene này thường được phân lập từ vi khuẩn Agrobacterium

chủng CP4

 Với nhóm thuốc diệt cỏ Phosphinotricin: Một trong những gen kháng

thuốc diệt cỏ Phosphinotricin là gen Bar Gene Bar mã hóa cho enzyme

N-acetyltransferase (PAT) được phân lập từ chủng Streptomyces

hygroscopicus HP632 Ngoài ra còn có gene kháng PPT, gene này vô hiệu hóa men chất L-PPT có trong thuốc diệt cỏ giúp cây trồng vẫn sống sau

khi phun thuốc diệt cỏ Phosphinotricin

 Với nhóm Thuốc diệt cỏ nhóm Imidazolinone: enzyme kháng

Imidazolinone có tên là axetolactat synthetaza

3 Một số gen kháng thuốc diệt cỏ

Trang 15

Tìm hiểu về quá trình chuyển gene tạo cây ngô kháng thuốc

diệt cỏ (GA21).

•

4 Quá trình chuyển gen tạo cây kháng thuốc diệt cỏ

Ngô GA21 là ngô biến đổi gene biểu thị enzyme mEPSPS, EPSPS là một enzyme quan trọng trong con đường acid

Shikimic Cây ngô được biến nạp với gene biến đổi mepsps (GA21) có khả năng tổng hợp protein mEPSPS để chống chịu sự gây hại của thuốc diệt cỏ chứa glyphosate.Đột biến gene này được đưa vào cây tạo khả năng chống chịu chế phẩm thuốc diệt cỏ chứa hoạt chất glyphosate

Trang 16

• Phương pháp chuyển gene: ngô GA21 được tạo ra bằng phương pháp bắn

gene, sử dụng các tế bào huyền phù làm mô đích bắn

• Vecto sử dụng: Plasmid pDPG434 được sử dụng để tạo dòng ngô GA21

qua biến nạp bằng súng bắn gene

• Gene dùng trong DNA tái tổ hợp: là gene epsps cải biến (mepsps), có kích thước 1,3 kb Gene mepsps mã hóa cho protein EPSPS ở cây ngô biến đổi

gene, chống chịu glyphosate.Gene này được lấy từ ngô dạng dại chứa các

trình tự đột biến tại vị tri acid amin thứ 102 ( threonine tới isoleucine) và

106 (proline tới serine)

Trang 17

• Người ta thực hiện các kỹ thuật chuyển gene để đưa gene mepsps vào

plasmid pDPG434 tạo DNA tái tổ hợp.

Các bước tạo DNA tái tổ hợp

Trang 18

• Tiếp theo người ta dùng súng bắn gene đưa DNA tái tổ hợp này vào tế bào

• Sau đó tách các mô, tế bào và nuôi cấy

invitro để tái sinh cây

Trang 19

Ruộng ngô bình thường khu phun thuốc trừ cỏ

bị héo rũ còn ngô chuyển gen vẫn tốt

Trang 20

III Thực vật chuyển gen kháng độc tố Thống kê cây chuyển gen kháng thuốc diệt cỏ đươc đăng kí tại EU

Chiếm đa số trong các loại cây GM được đăng ký EU là các loại cây GM chịu

thuốc diệt cỏ: 34 loại cây GM

kháng được thuốc diệt cỏ glyphosate, 24 loại kháng được thuốc diệt cỏ glufosinate

Trang 21

5 Một số thực vật chuyển gen kháng thuốc diệt cỏ

Cải

thầu

dầu

Đậu tương

Trang 22

IV Kết luận

• Cây trồng biến đổi gen có khả năng chống chịu với thuốc trừ cỏ không chỉ làm giảm việc dùng thuốc diệt cỏ mà còn làm cho đất và nước sạch hơn, thúc đẩy việc áp dụng phương pháp canh tác không làm đất để giảm thiểu

sự xói mòn đất và hiện tượng thải ra carbon làm biến đổi khí hậu vào khí quyển

• Hiện nay, có những bằng chứng tốt cho thấy chẳng những không tăng sử

dụng của các chất diệt cỏ, mà sự điều chỉnh các cây trồng chuyển gen

kháng chất diệt cỏ được cung cấp cho nông dân đã cho kết quả giảm sử dụng glyphosate tới 33% trên các giống đậu tương Roundup Ready, và

giảm sử dụng glufosinate khoảng 20% đối với giống canola Liberty Link

Tiêu đề	Thực vật chuyển gene chống độc tố
Chuyên ngành	Công nghệ sinh học thực phẩm
Thể loại	Tiểu luận

Định dạng
Số trang	23
Dung lượng	2,14 MB