Thực vật chuyển gen

Trường Đại học Sư Phạm Tp.HCM KHOA SINH HỌC Trường Đại học Sư Phạm Tp.HCM KHOA SINH HỌC BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ KỸ THUẬT DI TRUYỀN Đề tài: THỰC VẬT CHUYỂN GEN GVHD: Cô Dương Thị Bạch Tuyết SVTH: Mai Hoàng Diễm Đỗ Thanh Trang Phan Thanh Huy 1 MỞ ĐẦU MỞ ĐẦU 2  Cải thiện khả năng tích lũy dinh dưỡng.  Giảm chi phí sản xuất  Tăng lợi nhuận nông nghiệp  Cải thiện môi trường Bằng cách nào người ta tạo được các giống cây trồng ấy? Thực vật chuyển gen còn được phát triển theo những hướng nào khác? MỞ ĐẦU NỘI DUNG I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THỰC VẬT CHUYỂN GEN 1. Khái niệm thực vật chuyển gen 2. Lịch sử phát triển công nghệ chuyển gen thực vật II. CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH CHUYỂN GEN 1. Nguyên tắc 2. Nguyên liệu 3. Các bước 4. Một số phương pháp chuyển gen 3 MỤC LỤC MỤC LỤC III. CÁC HƯỚNG NGHIÊN CỨU VÀ MỘT SỐ THÀNH TỰU TRONG LĨNH VỰC TẠO THỰC VẬT CHUYỂN GEN 1. Các hướng nghiên cứu 2. Một số thành tựu 3. Tình hình sản xuất thực vật chuyển gen trên thế giới KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO 4 MỤC LỤC MỤC LỤC I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THỰC VẬT CHUYỂN GEN I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THỰC VẬT CHUYỂN GEN 1. Khái niệm thực vật chuyển gen a. Khái niệm Quá trình đưa một DNA ngoại lai vào genome (hệ gen) của một sinh vật được gọi là quá trình biến nạp (transformation). Những cây được biến nạp được gọi là cây biến đổi gen (genetically modified plant-GMP). 5 b. Mục đích  Tạo các giống cây năng suất cao, chất lượng tốt.  Không làm mất tính đa dạng sinh học của muôn loài.  Nâng cao hiệu quả sử dụng nguyên liệu đối với nông nghiệp và môi trường.  Tăng thu nhập, giảm đói nghèo ở các nước đang phát triển.  Cho phép các nhà tạo giống thực vật đưa ra giống mới nhanh hơn và vượt qua những giới hạn của tạo giống truyền thống. 6 I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THỰC VẬT CHUYỂN GEN I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THỰC VẬT CHUYỂN GEN 2. Lịch sử phát triển công nghệ chuyển gen thực vật Năm 1980, lần đầu tiên DNA ngoại lai (transposon Tn7) được chuyển vào thực vật nhờ VK đất Agrobacterium tumefaciens. Tuy nhiên, T-DNA (Ti-plasmid của VK đất) vẫn chưa được thay đổi. Năm 1983, nhiều nhóm nghiên cứu đã biến đổi T-DNA và đưa DNA ngoại lai vào, tạo ra tính kháng một số chất kháng sinh. 7 I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THỰC VẬT CHUYỂN GEN I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THỰC VẬT CHUYỂN GEN Năm 1984, biến nạp bằng tế bào trần (protoplast) ở ngô được thực hiện nhờ polyethylene glycol (PEG) hoặc xung điện (electroporation). Năm 1986, tạo được thực vật kháng virus. Năm 1987, phương pháp biến nạp phi sinh học được sử dụng. 8 I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THỰC VẬT CHUYỂN GEN I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THỰC VẬT CHUYỂN GEN Năm 1989, không những thành công trong việc chuyển các gen mã hóa các kháng thể vào thực vật, mà người ta còn tạo nên các sản phẩm gen này như mong muốn, mở ra một khả năng hoàn toàn mới mẻ cho việc sản xuất vaccine và cả khả năng chống bệnh ở thực vật. Năm 1990, thành công trong việc tạo ra cây biến đổi gen bất dục đực, không có khả năng tạo hạt phấn. Loại cây trồng này có ý nghĩa lớn trong việc sản xuất hạt giống. 9 I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THỰC VẬT CHUYỂN GEN I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THỰC VẬT CHUYỂN GEN Năm 1994, lần đầu tiên cà chua biến đổi gen được bán trên thị trường. Năm 1998, trên thế giới đã có 48 giống cây trồng biến đổi gen và sản phẩm được thị trường hóa. Năm 1999, cây lúa biến đổi gen được đưa ra với 7 gen được biến nạp. 10 I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THỰC VẬT CHUYỂN GEN I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THỰC VẬT CHUYỂN GEN [...]... đáng kể cho thực vật 23 Ưu điểm  Dễ xâm nhập và lây lan trong cơ thể vật chủ  Có thể mang đoạn DNA lớn 24 Nhược điểm DNA virus khó ghép nối với hệ gen của thực vật 4.2 Phương pháp chuyển gen trực tiếp 4.2 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... LĨNH VỰC TẠO THỰC VẬT CHUYỂN GEN TRONG LĨNH VỰC TẠO THỰC VẬT CHUYỂN GEN 1 Các hướng nghiên cứu a Chuyển gen kháng nấm gây bệnh Thuốc lá Chuyển hai gen chitinase và glucanase (làm thoái hóa các thành phần chính của vỏ TB nấm) giúp tăng tính kháng nấm gây bệnh Cà chua 34 b Chuyển gen kháng các vi khuẩn gây bệnh gen lysozyme từ TB động vật Dùng gen mã hóa enzym làm thoái hóa thành TB VK hoặc từ thực khuẩn... lúc chuyển gen được vào nhiều TB 32 Nhược điểm Tần số chuyển gen rất thấp f Chuyển gen trực tiếp qua ống phấn  Nguyên lý DNA ngoại lai Đầu ống phấn Bầu nhụy Thời gian chuyển gen tốt nhất khi quá trình thụ tinh xảy ra ở noãn và cho hợp tử chưa phân chia Phân tích và xác định kết quả chuyển gen ở thế hệ sau  Ưu điểm  Tần số chuyển gen cao  Nhược điểm  Khó xác định được thời điểm chuyển gen 33... thể tạo ra một cây chuyển gen, trong đó mỗi TB mang DNA ngoại lai và tiếp tục chuyển cho thế hệ sau khi nở hoa và tạo hạt 17 4 Một số phương pháp chuyển gen 4 Một số phương pháp chuyển gen 4 1 Chuyển gen gián tiếp a Chuyển gen gián tiếp nhờ Agrobacterium tumefaciens  Nguyên lý  Sử dụng Ti plasmid của Agrobacterium tumefaciens làm vector  Ti plasmid gồm hai thành phần: T – DNA chứa gen điều hòa sinh... Phòng trừ VK Erwina carotovora Có 3 hướng chính 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 c Chuyển gen kháng virus gây bệnh Có nhiều cách tạo cây kháng virus: chuyển gen mã hóa protein vỏ của virus, chuyển gen tạo enzym phân giải virus hoặc chuyển gen có trình tự đối bản (antisens) với ARN của...II CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH CHUYỂN GEN II CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH CHUYỂN GEN 1 Nguyên tắc Đưa một hoặc vài gen ngoại lai vào thực vật Các gen ngoại lai này phải được truyền thông qua dòng mầm Vì vậy, mọi tế bào kể cả tế bào mầm sinh sản đều chứa vật chất di truyền đã được sửa đổi như nhau 11 Một số điểm cần lưu ý khi chuyển gen:  Không phải tất cả các tế bào đều thể hiện tính... tiếp qua ống phấn 25 4.2 Phương pháp chuyển gen trực tiếp 4.2 Phương pháp chuyển gen trực tiếp a Chuyển gen bằng súng bắn gen (gene gun)  Nguyên lý  Ngâm những vi đạn với dung dịch có chứa đoạn DNA ngoại lai cần chuyển  Các vi đạn này được làm khô trên một đĩa kim loại mỏng  Đĩa này được gắn vào đầu một viên đạn lớn có kích thước vừa khít đầu nòng súng bắn gen  Khi bắn, viên đạn lớn bị giữ lại... Ưu điểm Gen ít bị đào thải Số lượng bản sao ít hơn => Tránh được hiện tượng ức chế lẫn nhau Tồn tại bền vững trong cơ thể thực vật 22 Nhược điểm Khả năng biến nạp giới hạn b Chuyển gen gián tiếp nhờ virus  Nguyên lý  Hệ gen của virus phải là DNA  Virus có khả năng di chuyển từ TB này sang TB khác qua các lỗ ở vách TB  Có khả năng mang được đoạn DNA mới, sau đó chuyển vào TB thực vật  Có phổ... nhận (VK E.coli) 4.Chọn lọc và tạo dòng vi khuẩn mang gen lạ Sau đó tạo điều kiện để gen bểu hiện tạo ra sản phẩm 16  Cản trở lớn nhất của sự tiếp nhận DNA ở thực vật là thành TB => phá vỡ thành TB, để tạo ra TB trần  Ở thực vật chuyển gen, sản phẩm cuối cùng thường là một cơ thể biến nạp hoàn toàn  Phần lớn thực vật được tái sinh dễ dàng bằng nuôi cấy mô TB Tuy nhiên, tái sinh cây một lá mầm như... chỉ có thể chuyển gen vào TB có cellulose thông qua Agrobacterium, virus và bằng bắn gen hoặc phải phá bỏ thành TB để chuyển gen bằng phương pháp xung điện, siêu âm và vi tiêm 13  Các DNA (trừ virus) khi xâm nhập vào genome của TB vật chủ chưa đảm bảo là đã liên kết ổn định với genome  Trong khi đó, DNA của virus khi xâm nhập vào DNA của cây chủ lại không liên kết với genome mà chuyển từ TB này sang . CHUNG VỀ THỰC VẬT CHUYỂN GEN I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THỰC VẬT CHUYỂN GEN 1. Khái niệm thực vật chuyển gen a. Khái niệm Quá trình đưa một DNA ngoại lai vào genome (hệ gen) của một sinh vật được gọi. giống cây trồng ấy? Thực vật chuyển gen còn được phát triển theo những hướng nào khác? MỞ ĐẦU NỘI DUNG I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THỰC VẬT CHUYỂN GEN 1. Khái niệm thực vật chuyển gen 2. Lịch sử phát. tạo giống thực vật đưa ra giống mới nhanh hơn và vượt qua những giới hạn của tạo giống truyền thống. 6 I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THỰC VẬT CHUYỂN GEN I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THỰC VẬT CHUYỂN GEN 2. Lịch