Công nghệ ADN tái tổ hợp trong nông nghiệp

ADN tái tổ hợp là phân tử ADN được tạo thành từ hai hay nhiều trình tự ADN của các loài sinh vật khác nhau. Trong kỹ thuật di truyền, ADN tái tổ hợp thường là được tạo thành từ việc gắn những đoạn ADN có nguồn gốc khác nhau vào trong vectơ tách dòng. Những vectơ tách dòng mang ADN tái tổ hợp này có thể biểu hiện thành các protein tái tổ hợp trong các sinh vật. Ví dụ một số dược phẩm là hormone peptide được tạo ra từ công nghệ ADN tái tổ hợp là insulin, hormone tăng trưởng, và oxytocin. Những vắcxin cũng có thể được sản phẩm bằng phương thức này. Sinh vật chủ được sử dụng phổ biến nhất trong công nghệ ADN này là Escherichia coli.

Công nghệ ADN tái tổ hợp trong nông nghiệp

Vũ Thị Thuỳ Linh Nguyễn Bá Lưu Phạm Thị Kim Liên

Lê Thị Lý

Vũ Hương Linh Trần Văn Minh Trần Hoàng Minh Nguyễn Tuấn Mạnh

Nội dung trình bày:

1.Khái niệm công nghệ DNA tái tổ hợp và cây trồng biến đổi gen.

2.Các bước cơ bản của công nghệ DNA tái tổ hợp và các phương pháp chuyển gen.

3.Lịch sử phát triển cây trồng biến đổi gen.

4.Tình hình phát triển cây trông biến đổi gen ở Việt Nam

và trên thế giới.

5 Ứng dụng và lợi ích cây trồng biến đổi gen.

6.Các rủi ro sinh vật biến đổi gen và an toàn sinh học.

7.Phương pháp đánh giá rủi ro.

Khái niệm

Khái niệm công nghệ ADN tái

tổ hợp và sinh vật biến đổi gen

• 1 Khái niệm về ADN tái tổ hợp:

ADN tái tổ hợp: Là một phân tử ADN nhỏ

được lắp ráp từ các đoạn ADN lấy từ các tế bào

khác nhau (thể truyền và gen cần chuyển) mà thể

truyền là một phân tử ADN nhỏ có khả năng nhân

đôi một cách độc lập đối với hệ gen của tế bào

cũng như có thể gắn vào hệ gen của tế bào

Công nghệ ADN tái tổ hợp

Là tập hợp các kỹ thuật tạo nên các phân tử DNA

tái tổ hợp, nhằm tạo nên các gen mới mang các

thông tin di truyền mã hóa các đặc điểm tốt mong

muốn ở các tế bào hoặc cơ thế sống

Click to edit Master text styles

Second level

Third level

Fourth level

Fifth level

2 Sinh vật biến đổi gen: là thuật ngữ để chỉ các sinh vật được tạo nên nhờ kĩ thuật gen, các sinh vật này được nhận một hoặc một số gen từ các thể sinh vật khác cùng loài hay khác loài

Cây trồng biến đổi gen là loại cây trồng được lai tạo ra bằng cách sử dụng các kỹ thuật công nghệ sinh học hiện đại , hay còn gọi là kỹ thuật di truyền, công nghệ gen hay công

nghệ DNA tái tổ hợp để chuyển một hoặc một số gen chọn lọc để tạo ra cây trồng mong

muốn

Ví dụ như: quá trình lai xa giữa cỏ dại với cây trồng biến đổi gen có cùng họ hàng có thể tạo ra loài cỏ dại mang gen biến đổi.

Các Bước Cơ Bản Của Công Nghệ DNA Tái Tổ Hợp

Quy trình tạo DNA tái tổ hợp

Quy trình công nghệ tạo DNA tái tổ hợp gồm 4

bước:

Bước 1 : Tách chiết DNA.

Bước 2 : Ghép đoạn DNA

với vecto tách dòng.

Bước 3 : Biến lạp vecto tái

tổ hợp vào tế bào chủ.

Bước 4 : sàng lọc , theo dõi

hoạt động và biểu hiện của

gen.

Quy trình tạo DNA tái tổ hợp

Tạo dòng vi khuẩn mang DNA tái tổ hợp

có chứa gen insulin người

Các phương pháp chuyển Gen

Kỹ thuật chuyển gen là kỹ thuật đưa một gen lạ

(DNA.RNA) vào tế bào chủ làm cho các gen lạ tồn tại ở

các vecto tái tổ hợp trong tế bào vi khuẩn , nấm mem

hoặc được gắn vào bộ gen của tế bào sinh vật bậc

cao,tồn tại và tái bản cùng với bộ gen của tế bào.

• 1 Chuyển gen bằng kỹ thuật

siêu âm

- Dùng để chuyển gen vào tế

bào vi khuẩn, nấm men

- Sử dụng siêu âm với tần số

thích hợp, trong môi trường

phù hợp với từng loại tế bào

tạo các lỗ màng, làm cho

DNA ngoại lai dễ xâm nhập

vào bên trong tế bào chủ

• 2 Chuyển gen bằng kỹ thuật điện xung.

- Ứng dụng hiệu quả trên gen thực vật và động vật.

- Tạo các tế bào trần và sử dụng thiết bị điện xung với điện thế cao khoảng 500 V/cm trong 4-5 phần nghìn giây tạo các lỗ trên

tế bào trần, làm DNA có thể xâm nhập vào trong tế bào.

• 3 Chuyển gen bằng kỹ thuật

PEG (Polyethynlen glycol)

- Có hiệu quả cao với tế bào trần

ở thực vật

- PEG là chất có ái lực lớn với

nước, khi ở nồng độ cao PEG

làm DNA dính vào màng

nguyên sinh chất của tế bào, tế

bào trần đưa PEG có DNA

bám xung quanh tế bào theo cơ

chế ẩm bào

• 4 Chuyển gen bằng sốc nhiệt.

- Có hiệu quả cao với tế bào vi khuẩn, tế bào trứng động vật hoặc hợp tử sau thụ tinh.

- Sử dụng sự chênh lệch nhiệt độ làm thay đổi tính thấm chọn lọc của màng tế bào vi khuẩn, cho phép DNA lạ dễ dàng xâm nhập

và tái tổ hợp bộ gen của tế bào

• 5 Chuyển gen bằng kỹ thuật vi tiêm

(micro injection).

- Sử dụng trong chuyển gen, chuyển

nhân lưỡng bội vào tế bào trứng rỗng

để tạo các động vật chuyển gen.

- Sử dụng thiết bị vi tiêm hay máy vi

nhu động (xilanh siêu nhỏ) cùng với

kính hiển vi độ phóng đại lớn, đưa

gen cần chuyển vào vị trí cần thiết.

• 6 Chuyển gen bằng súng bắn gen.

- Súng bắn gen có áp suất khí heli đưa vi đạn mang DNA cần

chuyển vào tế bào chủ tới các vị trí cần thiết Tùy thuộc vào đặc điểm của các mô và tế bào để chọn kích thước vi đạn, khoảng cách từ đầu nòng súng đến mô, tế bào.

7 Kỹ thuật chuyển gen qua ống phấn.

-Tạo nên nhiều giống thực vật chuyển gen

có năng suốt cao , chất lượng tốt

8 Kỹ thuật chuyển gen nhờ vi khuẩn

Agrobacterium tumefaciens:

- vi khuẩn A.tumefaciens có khả năng xâm

nhiễm tự nhiên cây trồng ,qua các vết xước ở

dễ cây đưa gen cần chuyển vào cây

9 Chuyển gen nhờ virut và phage:

- Sử dụng virus và phage làm vecto chuyển

gen có nhiều ưu điểm hơn so với các loại vecto

khác do nó có hệ thống xâm nhập vào vi khuẩn

,sinh sản nhanh

Kỹ thuật chuyển gen nhờ vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens

Lịch sử phát triển

Lịch sử phát triển

• 1982 Lần đầu tiên phát triển văcxin ADN tái tổ hợp cho gia súc

Chuyển gen của tế bào cây trồng: cây thuốc lá cảnh

• 1985 Thử nghiệm đầu tiên những cây trồng đề kháng sâu bọ, virut và vi khuẩn

• 1986 Tiến hành trồng thử cây thuốc lá chuyển gen ở Mỹ và Pháp

• 1987 Loại cây thực phẩm cải biến gen đầu tiên được chấp thuận thử

nghiệm trên đồng ruộng, đó là cà chua kháng virut

VD : Frostban-một vi khuẩn biến đổi gen ngăn cản sự hình thành sương giá trên cây trồng đã được thử nghiệm trên đồng ruộng với cây dâu tây và cây khoai tây

• 1989 Lần đầu tiên chấp thuận cho thử nghiệm trên đồng ruộng cây bông cải biến gen, đó là bông Bt kháng sâu.

• 1990 Một bò sữa chuyển gen đầu tiên được sử dụng để sản xuất protein người dùng làm sữa bột nhân tạo cho trẻ em

Lần đầu tiên tạo được một loại ngô kháng sâu bọ: ngô Bt

Thử nghiệm biến đổi gen đầu tiên cho một động vật có xương sống, đó là cá hồi

• 1994 giống cà chua Calgene chuyển gen chín chậm trở thành cây

chuyển gen đầu tiên được sản xuất và tiêu thụ ở các nước công nghiệp

• 1997 Cây trồng biến đổi gen được trồng phổ biến với diện tích 5 triệu

ha trên thế giới: Argentina, Australia, Canada, Trung Quốc, Mexico và Hoa Kỳ

• 2001 Cấy một gen đơn của Arabidopsis được đưa vào các cây cà

chua, lần đầu tiên đã tạo nên những cây thực phẩm có thể sống trong nước mặn và trên đất bẩn.

• 2002 Cây trồng biến đổi gen sinh sống trên 145 triệu mẫu Anh tại 16 nước, tăng 12% diện tích trồng trong năm 2001 Hơn 1/4 (27%) cây trồng biến đổi gen được trồng trong 9 nước đang phát triển

• 2003 Diện tích cây trồng biến đổi gen đã tăng lên 15% trong 18 nước Các nhà khoa học Nhật phát triển một loại hạt cà phê biến đổi gen đã được loại bỏ một cách tự nhiên chất cafein

Tình hình phát triển

Tình hình phát triển

cây trồng biến đổi gen

trên thế giới và ở Việt Nam

Tình hình phát triển cây trồng biến đổi gen trên thế giới

Biểu đồ tình hình sử dụng sản phẩm biến đổi

gen trên thế giới từ năm 1996-2009

Tình hình phát triển của cấy trồng biến đổi gen ở Việt Nam

ỨNG DỤNG CỦA CÂY TRỒNG

BIẾN ĐỔI GEN

4

ỨNG DỤNG TRONG NÔNG NGHIỆP

ỨNG DỤNG TRONG LÂM NGHIỆP

ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP

2 3

ỨNG DỤNG TRONG Y TẾ

NỘI DUNG CHÍNH

ỨNG DỤNG

TRONG NÔNG NGHIỆP

CÂY BÔNG

- Nhờ tái tổ hợp gen, cây

bông chống chịu được chất diệt cỏ, kháng côn trùng.

TẠO GIỐNG LÚA GIÀU

VITAMIN A

TẠO GIỐNG LÚA GIÀU

SẮT

TẠO GiỐNG LÚA

CHỊU HẠN, CHỊU LỤT TẠO GiỐNG LÚA CHUYỂN GEN Bt

CÂY LÚA

• Click icon to add chart

Tăng hàm lượng oleic acid cao

Chống chịu chất diệt cỏ Tăng hàm lượng laurate cao

CÂY CẢI DẦU

1

2

3

CÂY NGÔ

Tăng khả năng chịu thuốc diệt cỏ Tăng khả năng kháng côn trùng

CÂY ĐẬU TƯƠNG

• Tăng khả năng chịu thuốc diệt cỏ

• Tăng hàm

lượng axit oleic Thông thường hàm lượng oleic là 24% Giống cây mới có hàm lượng oleic là 80%

Bệnh khảm lá đậu tương

Click icon to add picture

Cây đậu tương mang gen kháng virus

CÂY ĐU ĐỦ KHÁNG VIRUS

Click icon to add picture

ỨNG DỤNG TRONG LÂM NGHIỆP

Nghiên cứu trên cây lâm nghiệp còn khá mới mẻ so

với cây nông nghiệp Tuy nhiên, công nghệ này cũng tăng lên nhanh chóng

Thay đổi chu

trúc gỗ

CÂY LÂM NGHIỆP

Tăng tốc độ sinh trưởng

CÂY DƯƠNG

ỨNG DỤNG

TRONG CÔNG NGHIỆP

Chủ yếu là dầu chiết từ hạt lanh, cải dầu, hướng dương

Click icon to add picture

SẢN XUẤT NHIỀU LOẠI HÓA CHẤT

Tạo ra các chất hóa học đặc biệt như các dược

phẩm, mỹ phẩm và thuốc nhuộm

ỨNG DỤNG TRONG

Y HỌC

Cà chua tím

Sản xuất ra các dược phẩm có thể chống được các căn bệnh đặc biệt ở những bệnh nhân nhất định Cà chua tím hay còn gọi là siêu cà chua

Cà chua tím ngăn chặn sự phát triển của tế bào ung thư Nó mùi vị hệt như cà chua bình thường nhưng có thêm 2 gen sản xuất sắc tố màu tối của hoa mõm chó Những sắc tố này

có đặc tính chống oxi hóa nên chống lại nhiều bệnh như ung thư, tiểu

đường, tim mạch

Rủi ro của GMOs

Các nguy cơ của cây trồng biến đổi gen

Cuộc biểu tình

Châu âu cũng rất thận trọng trong việc sự dụng cây trồng biến đổi gen

Việt Nam chưa cấp phép sản xuất cây trồng biến đổi gen đại trà

Protein tái tổ hợp-protein mới

Nguy cơ rủi ro

Khả năng lây

nhiễm gây

bệnh

Tác động bất lợi của các độc tố

Ảnh hưởng của nội độc

tố

Tác động bất lợi của các GMO

-Con người

-Vật nuôi

-Cây trồng

-Các độc tố -Các chất gây

dị ứng -Những tác động sinh học

-Các độc tố -Các chất gây

dị ứng -Những tác động sinh học khác

-Mất cân bằng sinh thái

-Ô nhiễm môi trường

Phương pháp đánh giá rủi ro

Phương pháp đánh giá rủi ro

sinh vật biến đổi gen

Nguyên tắc đánh giá

Nguy cơ rủi ro của sinh vật biến đổi gen

Cơ chế quản lý và đánh

giá rủi ro Cách hạn chế rủi ro

Khả năng gây bệnh được chú ý nhất ???

Tính nhạy cảm của GMO với các chất kháng sinh và biện pháp.

Tính chất lây nhiễm và khả

năng gây bệnh của GMO và

VSV biến đổi gen

Các biện pháp chắc chắn loại trừ các sinh vật biến đổi gen không

Nguyên tắc

Thông tin chi tiết, đặc điểm của sản phẩm

Do cơ quan tổ chức có thẩm quyền

Được tiến hành khách quan nhất

Thực hiện trong quá trình nghiên cứu

Quy mô từ nhỏ đến lớn

Xem gen cần chuyển, khả năng biểu hiện Đặc điểm cơ thế nhận GMO

Đánh giá rủi ro sinh vật biến đổi gen

Định kỳ bổ sung đánh giá lại rủi ro

Cơ chế quản lý an toàn và đánh giá

Hạn chế

rủi ro

Cảm ơn cô và

các bạn đã theo dõi