CƠ sở PHÂN tử của sự PHÁT TRIỂN THỰC vật

CƠ SỞ PHÂN TỬ CỦA SỰ PHÁT TRIỂN THỰC VẬT Sự điều hòa biểu gen Eucaryote Phát triển q trình kiểm sốt biểu gen, q trình điều hòa phức tạp chế, có mức độ: 1- Sự xoắn NST (Chromatin Packing) 2- Kiểm sốt phiên mã (Transcriptional Control) 3- Điều hòa hậu phiên mã (Posttranscriptional) [Nhân tế bào (Nuclear levels)] 4- Kiểm sốt giải mã (Translational Control) 5- Điều hòa hậu giải mã (Posttranslational Control) [Cytosol (Cytoplasmic levels)] Sự điều hòa phiên mã phân tử protein,yếu tố phiên mã (transcription factors -TF) Các phân tử protein ln diện tế bào bám vào enhancer DNA phân tử DNA có tín hiệu phiên mã Điều hòa sau phiên mã (Posttranscriptional control) - Loại bỏ introns - mRNA rời khỏi nhân tế bào - Có thể kiểm sốt tốc độ di chuyển mRNA cytosol (điều hòa số lượng sản phẩm) Processing of mRNA Transcripts Điều hòa giải mã (Translational Control) Q trình kiểm sốt xác định mức độ mRNA mã hóa thành protein bao gồm kiểm sốt diện 5’-CAP, 3’-polyA ảnh hưởng hoạt động protein sản phẩm q trình giải mã 10 The Golden Rice • Vitamin A deficiency is a major health problem • Causes blindness • Influences severity of diarrhea, measles • >100 million children suffer from the problem • For many countries, the infrastructure doesn’t exist to deliver vitamin pills • Improved vitamin A content in widely consumed crops an attractive alternative -Carotene Pathway Problem in Plants IPP Geranylgeranyl diphosphate Phytoene synthase Phytoene Problem: Rice lacks these enzymes Phytoene desaturase ξ-carotene desaturase Lycopene Lycopene-beta-cyclase Normal Vitamin A “Deficient” Rice  -carotene (vitamin A precursor) The Golden Rice Solution -Carotene Pathway Genes Added IPP Geranylgeranyl diphosphate Daffodil gene Phytoene synthase Phytoene Vitamin A Phytoene desaturase Pathway Single bacterial gene; is complete performs both functions ξ-carotene desaturase and functional Lycopene Daffodil gene Golden Rice Lycopene-beta-cyclase  -carotene (vitamin A precursor) Cô lập, nuôi cấy dung hợp tế bào trần Tế bào trần cô lập từ Khoai tây (Solanum tuberosum L.) Hỗn hợp enzym celulaz 0,05%, Pectolyaz 0,025% dung dòch sorbitol 6% Phát sinh phơi thể hệ từ ni cấy tế bào trần Chuối • Phân tích di truyền • Bộ gen nhân: Phần lớn lai không bền nhiễm sắc thể; số nhiễm sắc thể bò loại • Bộ gen lục lạp: Cây lai có kiểu lục lạp [thay gen lục lạp] • Bộ gen ti thể gồm nhiều phân tử có nguồn gốc từ tb cha-mẹ Sơ đồ hệ thống điện xung (gene pulser) •Tuyển chọn sản phẩm dung hợp Tuyển chọn mức tế bào Nhuộm sống tế bào trần: fluorescin cho tế bào rhodamin cho tế bào Dùng tế bào A kháng chất A, tế bào B kháng chất B tuyển chọn tb kháng đồng thời A B Tuyển chọn mức tái sinh Đối với gen nhân, dựa vào thò hình thái, sinh hóa (isoenzym), phân tử (dò phân tử, RFLP, RAPD ) tế bào (quan sát nhiễm sắc thể metaphase) • Thí dụ lai thể hệ khoai tây • Dòng BF 15 nhạy virus & tuyến trùng • Điện dung hợp: BF 15 * Aminca (kháng) • Nuôi cấy: mô sẹo thu nhận tái sinh Kiểu isoenzym malat dehydrogenaz lai BF 15 x Aminca • Triển vọng khó khăn dung hợp tế bào trần • * Loại trừ tính bất thụ hữu tính, chuyển đặc tính có ích vào trồng • * Ít phương tiện, tốn kém, nhanh trực tiếp • [Thành công khoai tây, cà chua, bắp cải, thuốc lá, đậu, lúa, bắp…] • * Cần hoàn thiện kỹ thuật nuôi cấy TBT • * Tuyển chọn phức tạp Thí dụ colza Vài đột biến gen ti thể gây vô sinh đực tế bào chất (SMC): hạt phấn không hoạt động SMC dùng để sản xuất hột giữ đặc tính mẹ (không phải ngắt nhò tay) SMC đưa vào colza nhờ giao với radis: lai khiếm khuyết diệp lục tố Lai thể hệ colza bình thường X colza SMC (nhờ giao với radis) [...]... hình hormon (động vật) 14 15 Thông tin thứ 2 của hormon (động vật) 16 Thông tin thứ 2 của hormon thực vật • Yếu tố đáp ứng (RE: responsive element) của hormon thực vật: GARE, ABRE, ERE (GCCGCC)… Mơ hình hoạt động của auxin 18 Biểu hiện gen trong q trình sinh phơi Ngun tắc nghiên cứu sự biểu hiện gen trong q trình sinh phơi là thu thập các biểu hiện đột biến và phân tích theo mơ hình của Arabidopsis thaliana)... tế bào theo hướng và vò trí đúng của mặt phẳng phân chia tế bào là những yếu tố đầu tiên kiểm soát sự phát sinh hình thái (3) Phôi có cấu trúc phân tầng (phân đoạn) ở các giai đoạn sớm (4) Quá trình sinh phôi được kiểm soát chính xác theo thời gian và không gian • (5) Nhờ sự điều hòa (theo thời gian và không gian), các tế bào dẫn xuất từ hợp tử phân hóa, mất tập tính phân chia và lần lượt cho những... thông tin di truyền của hợp tử, nhưng chỉ có một phần thông tin được biểu hiện trong tế bào phân hóa • (7) Tiềm năng sinh phôi của tế bào bò đàn áp bởi các tương quan trong cơ thể nguyên vẹn • (8) Sự tương quan (thuận & nghòch) xuất hiện sớm trong quá trình sinh phôi (tế bào ngọn đàn áp khả năng sinh phôi của tế bào gốc) và có thể giải thích ở mức phân tử (liên hệ gnom / mp) Sự nuôi cấy tế bào và... chuyển gen • Ni cấy mơ và tế bào thực vật (Plant cell and tissue culture) là sự ni cấy in vitro tế bào và mơ thực vật • Kỹ thuật này có tính ứng dụng cao trong việc tạo các mẫu chuẩn sử dụng cho các nghiên cứu sinh lý, sinh hóa, di truyền hay cấu trúc thực vật • Đây là phương tiện hữu hiệu trong vi nhân giống theo qui mơ cơng nghiệp (micropropagation) Chuyển gen thực vật (Transgenic Plant) là một trong... (Transgenic Plant) là một trong những lĩnh vực đang được đầu tư và phát triển Sự kết hợp sử dụng các thể chuyển như vi khuẩn, súng bắn gen cùng với ni cấy tế bào (hay đồng ni cấy) đã tạo một điều kiện thích hợp cho sự tái tổ hợp DNA trong cơ thể thực vật Hiện tượng chuyển gen xảy ra trong tự nhiên, con người chỉ phát hiện và cải tiến theo hướng thực dụng • • • • • • • • • Các kiểu nuôi cấy in vitro  Nuôi... khoảng 3.500 gen cần cho sự phát triển phơi hồn chỉnh, trong đó khoảng 40 gen liên quan trực tiếp q trình, (nếu đột biến sẽ có biểu hiện khiếm khuyết của phơi) 19 Các kiểu đột biến theo trục dọc cây mầm 20 Cây hoang dại: hợp tử kéo dài, phân chia lần 1 cho tế bào ngọn nhỏ (phôi) và tế bào gốc lớn (dây treo), sau đó luôn theo các hướng xác đònh Đột biến gnom: hợp tử ít kéo dài, phân chia lần 1 cân xứng,... giai đoạn 8 tế bào: tầng trên cho tử diệp + chồi; tầng dưới cho trụ hạ diệp + rễ Đột biến monopteros (mp): 4 tầng phân chia kiểu tầng trên của phôi dại  thiếu trụ hạ diệp & rễ  gen mp kiểm soát tạo trụ hạ diệp & rễ • Vì sao đột biến gnom khôngcó rễ? • Gene gnom •  • Sản phẩm X (?) •  • Gene mp hoạt động •  • Phần gốc cây mầm Nhận xét về quá trình sinh phôi: (1) Sự biểu hiện gene xảy ra theo một... trong tự nhiên, con người chỉ phát hiện và cải tiến theo hướng thực dụng • • • • • • • • • Các kiểu nuôi cấy in vitro  Nuôi cấy đoạn thân (plant culture)  Nuôi cấy phôi (embryo culture)  Nuôi cấy cơ quan (organ culture)  Nuôi cấy mô hay mô sẹo (tissue or callus culture)  Nuôi cấy dòch treo tế bào hay nuôi cấy tế bào (cell suspension or cell culture)  Nuôi cấy TBT (protoplast culture)  Nuôi ... truyền hay cấu trúc thực vật • Đây phương tiện hữu hiệu vi nhân giống theo qui mơ cơng nghiệp (micropropagation) Chuyển gen thực vật (Transgenic Plant) lĩnh vực đầu tư phát triển Sự kết hợp sử dụng... [Cytosol (Cytoplasmic levels)] Sự điều hòa phiên mã phân tử protein,yếu tố phiên mã (transcription factors -TF) Các phân tử protein ln diện tế bào bám vào enhancer DNA phân tử DNA có tín hiệu phiên... (Eukaryotes) 13 Mô hình hormon (động vật) 14 15 Thông tin thứ hormon (động vật) 16 Thông tin thứ hormon thực vật • Yếu tố đáp ứng (RE: responsive element) hormon thực vật: GARE, ABRE, ERE (GCCGCC)…