BÀI 3 các HƯỚNG CHÍNH TRONG tạo GIỐNG THỰC vật CHUYỂN GEN

BÀI CÁC HƯỚNG CHÍNH TRONG TẠO GIỐNG THỰC VẬT CHUYỂN GEN I CÂY TRỒNG KHÁNG SÂU Gen tiền độc tố kháng sâu VK Bacillus thuringiensis sinh Chất kìm hãm α-amylaza Chất kìm hãm proteaza => Các chất ảnh hưởng đến khả tiêu hóa thức ăn sâu Tiền độc tố BT  BT chế phẩm an tồn để bảo vệ khơng tồn bền vững mơi trường khơng độc ĐV có vú  Một số lồi sâu ăn mơ bên nên khơng bị kìm hãm chế phẩm BT => Đưa gen độc tố BT vào biểu tổng hợp dạng hoạt động độc tố với hàm lượng vừa đủ  Cách tiến hành: – – Xác định trình tự tối thiểu mã hóa hoạt tính độc (646 aa đầu N tiền độc tố 1.156aa) Cắt ngắn gen cho phần đầu N tiền độc tố tạo chèn promoto thực vật mạnh để điều khiển biểu gen Chất kìm hãm proteaza  Một số lòai TV có chế bảo vệ trước sâu bệnh khơng thật hiệu  Phân lập gen proteaza thực vật quy định chất kìm hảm proteaza protor mạnh, sau đưa vào tế bào thực vật để tạo thành chuyển gen có khả sinh tổng hợp chất kìm hãm proteaza đủ cao để giảm phá hoại sâu bệnh Ví dụ:  Đưa gen chất kìm hãm proteaza khoai tây II vào tạo cho lúa khả chống sâu đục thân hồng (Sesamia inferens): tạo lỗ hổng thân, bơng lúa chết, khơng có hạt Chất kìm hãm α-amilaza  Sự sinh trưởng ấu trùng bọ vòi voi đậu bò (Callosobruchus maculatus) bọ vòi voi đậu azuki (C.chinensis) bị kìm hãm phần ăn có đậu cove   Do đậu cove có mặt chất kìm hãm α-amilaza Tiến hành phân lập gen mã hóa chất kìm hãm α-amilaza đặt kiểm sốt promotor mạnh đặc hiệu biến nạp vào đậu Hà Lan II CÂY TRỒNG KHÁNG THUỐC TRỪ CỎ  Ngun tắc chung phải tìm gen kháng lại chế gây hại thuốc trừ cỏ: – – – Nâng cao hoạt tính enzyme bị hại thuốc trừ cỏ; Tạo enyme đột biến khơng bị ảnh hưởng thuốc trừ cỏ; Tạo enzyme làm tính độc thuốc trừ cỏ Ví dụ: Thuốc diệt cỏ kìm hãm quang hợp Bromoxynil Đưa gen mã hóa enzyme nitrilaza (phân lập từ VK đất Klebiella ozaenae) bất hoạt bromoxynil trước hoạt động Stress muối  Để sống sót điều kiện hạn hán hay nồng độ muối cao số lồi TV có khả tổng hợp chất khơng độc có phân tử lượng thấp - chất chống thẩm thấu (đường, prolin, hợp chất amoni bậc ) Ví dụ 1: Tổng hợp betain  Betain chất chống thẩm thấu hiệu cao  Khoai tây, lúa, cà chua lại khơng tích tụ betain => Đưa enzyme sinh tổng hợp betain từ cholin: - Cholin mono-oxygenaza (CMO) - Betain aldehyde dehydrogenaza (BADH) Ví dụ 2: Cơ lập Na+ khơng bào  + + Sản xuất vượt mức gen mã hóa protein kênh trái chiều Na /H A.thaliana giúp có khả chịu nồng độ muối cao  Đã thực thành cơng khoai tây, cà chua mà khơng ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Chín héo  Đây tượng lão hóa bình thường thực vật  Tạo cà chua Flavr Savr kỹ thuật ức chế đối mã  Làm chậm q trình chín quả, héo hoa cách ức chế tạo thành Ethylen Ví dụ 1: Ức chế đối mã (antisense inhibition)  Trong cà chua Flavr Savr phần gen mã hoá tổng hợp polygalacturonase bò đảo gắn lại sau đoạn promotor tạo nên phiên mã mRNA đối RNA phiên mã tổng hợp protein Hơn lai với mRNA thuận làm cho mRNA không đến ribosome để dòch mã Do cà chua chứa polygalacturonase nên lâu bò thối cà chua bình thường enzyme xúc tác cho trình phân huỷ màng tế bào làm bò nhũn Ví dụ 2: Ethylen  Ethylen cảm ứng biểu số gen tham gia làm chín, già héo hoa  Ức chế tạo thành ethylen VII CẢI BIẾN HÀM LƯỢNG CHẤT DINH DƯỠNG CỦA CÂY  Cải biến thành phần acid amin số protein dự trữ hạt (ngơ, đậu)  Cải biến thành phần acid béo Acid amin  Giá trị dinh dưỡng số protein dự trữ bị hạn chế thiếu số acid amin (lysin, methyonin)  Cây đậu lupin chuyển gen làm thức ăn cho động vật: có gen biểu albumin hạt hướng dương (có a.a methionin cystein)  Tăng sản xuất lysin chuyển gen cách điều hòa đường sinh tổng hợp lysin Lipid  Sản xuất bơ thực phẩm đòi hỏi hàm lượng stearate cao  Cải dầu chuyển gen có đối nghĩa stearat desaturaza kìm hãm khử bão hòa acid stearic thành acid oleic Vitamin  Bổ sung ngày vit E làm giảm nguy mắc bệnh tim mạch ung thư  Vitamin E thiên nhiên đồng phân d-alpha tocopherol Có loại tocopherol alpha, beta, gamma delta, alpha dạng (Cũng vitamin E thiên nhiên) tồn thể, có tác dụng cao  Cải biến sinh phần trăm α-tocopherol cao γ-tocopherol ⇒ Phân lập gen γ-tocopherol methyltransferase từ Arabidopsis ⇒ Cây chuyển gen có nồng độ α-tocopherol cao bình thường 80 lần [...]...III CÂY TRỒNG KHÁNG VIRUS Có nhiều hướng tạo cây kháng bệnh virus bằng kỹ thuật chuyển gen: – – – Chuyển gen mã hố cho protein vỏ; Chuyển gen tạo các ribozyme (enzyme phân giải virus); Chuyển các gen đối mã với RNA của virus 1 Bảo vệ qua trung gian vỏ virus  Protein vỏ của virus khi được tổng hợp trong cây chuyển gen có khả năng làm giảm sự gây nhiễm và lan tỏa một cách có hệ thống của virus đó (đơi... MỚI Việc chuyển gen tạo ra giống hoa mới là một hướng đi đầy triển vọng vì cây hoa khơng phải là cây thực phẩm, việc sử dụng sản phẩm chuyển gen khá thuận lợi  Anthocyanin thuộc nhóm flavonoid, là dạng phổ biến nhất của chất màu ở hoa  Màu sắc khác nhau của hoa có thể được tạo thành bằng cách thay đổi gen của các enzyme trong con đường sinh tổng hợp anthocyanin  Đối tượng: hoa hồng, cẩm chướng, tulyp... phổ rộng với các virus khơng liên quan)  Cơ chế chính xác hiện nay chưa được biết rõ 2 Bảo vệ bằng biểu hiện các gen khác  Dùng protein thực vật kháng virus Ví dụ: Cỏ thương lục (Phytolacca americana) có 3 protein kháng virus: –PAP: có ở lá mùa xn –PAP II: có ở lá mùa hè –PAP-S: có ở hạt Đây là các protein bất hoạt ribosome loại bỏ gốc adenin đặc hiệu từ rARN của tiểu đơn vị 60S IV TẠO GIỐNG HOA CĨ... biểu hiện q mức gen NPR1 có thể dẫn đến sự tạo thành tính kháng bệnh phổ rộng với cả nấm và vi khuẩn Ví dụ 3: Acid salixylic  Sản xuất vượt mức acid salixylic  Cách tiến hành: – – Tách các gen mã hóa enzyme isochorismat synthaza và isochorismat pyruvat lyaza Dung hợp các gen này vào trình tự đích của DNA VI CÂY CHỐNG CHỊU STRESS VÀ SỰ GIÀ HĨA  Hậu quả của stress sinh lý là sản xuất ra các gốc oxy... salixylic Acid salixylic cảm ứng Các protein liên quan phát sinh bệnh (PR) Kháng tác nhân gây bệnh nấm hoặc vi khuẩn Ví dụ 1: Nồng độ Chitinaza cao  Cây chuyển gen biểu hiện nồng độ chitinaza cao có khả năng thủy phân liên kết β-1,4 của chitin N-axetyl-D-glucosamin: thành phần chủ yếu của vách tế bào nấm Ví dụ 2: Gen NPR1  Gen NPR1 là một protein điều hòa chủ sự biểu hiện các gen PR  Ở Arabidopsis thaliana... có khả năng chống chịu với các gốc oxy sẽ có khả năng chịu được các dạng stress khác nhau 1 Stress oxy hóa  Tác nhân gây stress: muối, hạn, đóng băng, ozon, SO2  Hậu quả: tạo thành oxy phản ứng (phá hủy màng, cấu trúc liên kết màng, các đại phân tử…) chủ yếu là anion superoxid Ví dụ 1: Gen superoxit diamutaza O2 superoxit dismutaza H2O2 Catalaza H2O + O2 Tiến hành chuyển gen superoxit dismutaza vào... thuốc diệt cỏ Methyl viologen (paraquat) Kháng với stress ánh sáng Duy trì chất lượng hoa cắt trong q trình vận chuyển Ví dụ 2: Tăng hàm lượng glutathion  Tăng hàm lượng glutathion đã oxy hóa trong cây  Chuyển gen mã hóa enzyme có họat tính glutathion S-transferaza và glutathion peroxidaza vào cây thuốc lá => chịu stress với muối và giá lạnh tốt hơn 2 Stress muối  Để sống sót trong điều kiện hạn hán... vượt mức gen mã hóa protein kênh trái chiều Na /H của A.thaliana giúp cây có khả năng chịu được nồng độ muối cao  Đã thực hiện thành cơng đối với cây khoai tây, cà chua mà khơng ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm 3 Chín quả và héo cây  Đây là hiện tượng lão hóa bình thường ở thực vật  Tạo được cây cà chua Flavr Savr bằng kỹ thuật ức chế bằng đối mã  Làm chậm q trình chín quả, héo hoa bằng cách ức... chậm q trình chín quả, héo hoa bằng cách ức chế sự tạo thành Ethylen Ví dụ 1: Ức chế đối mã (antisense inhibition)  Trong cây cà chua Flavr Savr một phần gen mã hoá tổng hợp polygalacturonase bò đảo và gắn lại sau đoạn promotor tạo nên một sự phiên mã mRNA đối RNA này không thể phiên mã tổng hợp protein được Hơn nữa nó còn lai với các mRNA thuận làm cho các mRNA đó không đi đến được ribosome để dòch mã... khả năng tổng hợp các chất khơng độc có phân tử lượng thấp - chất chống thẩm thấu (đường, prolin, hợp chất amoni bậc 4 ) Ví dụ 1: Tổng hợp betain  Betain là chất chống thẩm thấu hiệu quả cao  Khoai tây, lúa, cà chua lại khơng tích tụ betain => Đưa các enzyme sinh tổng hợp betain từ cholin: - Cholin mono-oxygenaza (CMO) - Betain aldehyde dehydrogenaza (BADH) Ví dụ 2: Cơ lập Na+ trong khơng bào  + ... TRỒNG KHÁNG VIRUS Có nhiều hướng tạo kháng bệnh virus kỹ thuật chuyển gen: – – – Chuyển gen mã hố cho protein vỏ; Chuyển gen tạo ribozyme (enzyme phân giải virus); Chuyển gen đối mã với RNA virus... rARN tiểu đơn vị 60S IV TẠO GIỐNG HOA CĨ KIỂU HÌNH VÀ MÀU SẮC MỚI Việc chuyển gen tạo giống hoa hướng đầy triển vọng hoa khơng phải thực phẩm, việc sử dụng sản phẩm chuyển gen thuận lợi  Anthocyanin... (lysin, methyonin)  Cây đậu lupin chuyển gen làm thức ăn cho động vật: có gen biểu albumin hạt hướng dương (có a.a methionin cystein)  Tăng sản xuất lysin chuyển gen cách điều hòa đường sinh tổng