TÀI LIỆU sắc tố HOA
Trường Trường Đại Đại học học Qui Qui Nhơn Nhơn BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ CÔNG NGHỆ CHUYỂN GEN CHỦ ĐỀ: BIẾN ĐỔI DI TRUYỀN TẠO SẮC TỐ HOA GVHD: HV: TS Trương Thị Huệ Nhóm 5-Lớp Cao học Sinh-K17 MỤC MỤC LỤC LỤC Khái niệm sắc tố sinh học Một số sắc tố sinh học thực vật Chuyển gen tạo giống hoa có nhiều màu sắc Sắc Sắc tố tố sinh sinh học học là gì ?? Khái niệm - Sắc tố sinh học (biochrome) chất tạo sinh vật sống mà có màu sắc hấp thu màu sắc chọn lọc - Sắc tố sinh học bao gồm sắc tố thực vật sắc tố từ hoa Nhiều cấu trúc sinh học, chẳng hạn da, mắt, lông vũ, lông tóc chứa sắc tố chẳng hạn melanin tế bào chuyên biệt gọi tế bào sắc tố 2 Một Một số số sắc sắc tố tố sinh sinh học học ở thực thực vật vật - Sắc tố thực vật gồm nhiều loại phân tử đa dạng khác như: porphyrins, carotenoid, anthocyanin betalain - Tất sắc tố sinh học hấp thu cách chọn lọc bước sóng ánh sángnhất định phản xạ bước sóng khác Phần ánh sáng mà bị hấp thu sử dụng thực vật để cung cấp lượng cho phản ứng hóa học, bước sóng ánh sáng bị phản xạ định màu sắc tố mà xuất trước mắt - Chlorophyll sắc tố quan trọng thực vật; loại chlorin hấp thu bước sóng ánh sáng vàng xanh lam phản xạ bước sóng ánh sáng màu xanh lục - Sự diện tương đối phong phú làm cho có màu xanh lục Mọi loài thực vật mặt đất tảo lục sở hữu hai loại sắc tố này: chlorophyll a chlorophyll b - Carotenoid tetra-terpenoit màu đỏ, cam hay vàng Chúng có chức sắc tố phụ thực vật, giúp cung cấp nhiên liệu cho quang hợp tập trung bước sóng ánh sáng mà không sẵn sáng hấp thu chlorophyll - Các loài thực vật nói chung có carotenoid thường gặp: neoxanthin, violaxanthin, antheraxanthin, zeaxanthin, lutein b-carotene, với hai chlorophyll (Chl) chính, Chl a Chl b Những carotenoid quen thuộc thực vật β-carotene (sắc tố màu cam), lutein (sắc tố màu vàng tìm thấy trái rau carotenoid dồi thực vật), lycopene (sắc tố màu đỏ chịu trách nhiệm cho màu cà chua) Nói chung, hợp chất sắc tố quang hợp bị ảnh hưởng nhân tố bên bên thực vật Anthocyanin (theo nghĩa đen “xanh lam hoa”) sắc tố flavonoid tan nước mà có màu từ đỏ đến xanh lam, tùy vào độ pH Chúng xuất tất cá mô thực vật bậc cao, tạo màu lá, thân, rễ, hoa, quả, lượng đầy đủ để dễ nhận thấy Anthocyanin thường dễ thấy cánh hoa, nơi mà chúng chiếm khoảng 30% trọng lượng khô mô Chúng chịu trách nhiệm cho màu tím nhìn thấy mặt loài thực vật nhiệt đới bóng mát chẳng hạn Tradescantia zebrina, thực vật này, anthocyanin bắt lấy ánh sáng mà xuyên qua phản xạ ngược lại phía vùng có chlorophyll, để tối đa hóa việc sử dụng ánh sáng có sẵn Betalain sắc tố màu đỏ hay vàng Giống anthocyanin, chúng tan nước, khác chỗ chúng tổng hợp từ tyrosine Loại sắc tố tìm thấy Caryophyllales (bao gồm Họ Xương rồng Chi Dền), không xuất thực vật có chứa anthocyanin Belatain chịu trách nhiệm cho màu đỏ thẫm củ dền, sử dụng thương mại làm chất tạo màu thực phẩm 3 Chuyển Chuyển gen gen tạo tạo giống giống hoa hoa có có nhiều nhiều màu màu sắc sắc - - Các sắc tố tạo màu sắc hoa chứa mô cánh hoa Có nhóm anthocyanin tạo màu sắc hoa: dẫn xuất tế bào biểu bì chất pelargonidin, cyanidin delphinidin - Các sắc tố dẫn xuất pelargonidin thường có màu da cam, hồng đỏ; cyanidin có màu đỏ màu hoa cà; delphinidin có màu tía, màu xanh màu xanh đen - Trên sở biết gen mã hóa cho enzym tham gia vào biến gen ức chế khác đổi sắc tố, người ta chuyển gen mã hóa hoạt động enzym nhằm điều khiển hướng chuyển hóa sắc tố tạo hoa có nhiều màu sắc QUY QUY TRÌNH TRÌNH CHUNG CHUNG BIẾN BIẾN ĐỔI ĐỔI DI DI TRUYỀN TRUYỀN TẠO TẠO SẮC SẮC TỐ TỐ HOA HOA B1: Xác định gen quy định màu sắc hoa: gen pelargonidin, gen cyanidin gen delphinidin B2: Làm bất hoạt gen hình thành màu sắc hoa kỹ thuật RNA interference B3: Sử dụng phương pháp chuyển gen thích hợp để chuyển gen mang màu sắc mong muốn vào cần chuyển 10 Ví dụ: Quy trình tạo hoa hồng xanh kỹ thuật RNA interference (RNAi) - Yếu tố tạo màu xanh hoa hồng gen delphinidin quy định - Gen iris nhằm tạo enzyme DFR (the dihydroflavonol reductase), enzyme hoàn thành chu trình phản ứng tổng hợp delphinidin hoa hồng 11 - Yếu tố gen nhân tạo Gen tạo nhóm nhà di truyền học công ty Suntory kỹ thuật RNA interference (viết tắt RNAi) Kỹ thuật nhằm mục đích làm ngừng hoạt động gen hình thành màu đỏ hoa hồng Chính gen đánh bại nỗ lực nhóm nghiên cứu Florigene nhằm làm hoạt hóa chu trình delphinidin hoa hồng gần thập kỷ Vì vậy, nhà khoa học Suntory tạo gen “câm lặng” để vượt qua khó khăn kỹ thuật RNAi 12 - Trong trồng có loại phân tử gọi anthocyanin coi sắc tố chủ đạo hoa, trái mô tế bào khác Thông thường, màu hoa bắt nguồn từ anthocyanin với có mặt chất carotenoid màu vàng Ngoài ra, anthocyanin dihydrokaempferol (DHK) lại enzyme chi phối cho chu trình hình thành sắc tố trồng bao gồm: cyanidin, pelargonidin delphinidin 13 Gen cyanidin mã hóa enzyme làm thay đổi enzyme DHK nhằm hình thành chu trình cyanidin dẫn đến biểu màu đỏ, hồng hay màu tím hoa cà Trong gen delphinidin không diện hoa hồng mã hóa enzyme tương đồng cho việc thay đổi enzyme DHK nhằm hình thành tổng hợp màu theo chu trình delphinidin Một loại enzyme khác có tên gọi dihydroflavinol reductase (DFR) hỗ trợ màu thị ba chu trình Enzyme quan trọng tạo màu cánh hoa Chính mà đột biến gen DFR cho hoa có màu trắng Trong hoa hồng gen delphinidin để hình thành màu theo chu trình Chu trình delphinidin hình thành màu đỏ xanh hoa tác động DRF pH 14 - Để tạo hồng màu xanh, nhà nghiên cứu Florigene cần loại hồng trắng gene DFR bị bất hoạt Vào năm 2001, TS.Waterhouse thảo luận việc sử dụng kỹ thuật RNAi nhằm ức chế gen mong muốn để sau thay gen khác Do đó, nhà khoa học công ty Florigene nhận lợi ích việc dùng kỹ thuật RNAi nhằm ức chế hoạt động gen DFR hoa hồng đỏ dẫn đến ức chế chu trình cyanidin sau chuyển gen delphinidin với gen DFR hoàn toàn nhằm hoàn chỉnh chu trình tổng hợp delphinidin hoa hồng 15 Cùng lúc nhà nghiên cứu công ty Suntory, Nhật Bản có ý tưởng cách dùng kỹ thuật RNAi để ức chế gen DFR sau họ tạo dòng (clone) gen delphinidin từ loài hoa păng-xê (pansy) gen DFR từ hoa iris Các gen DFR hoa hồng iris tương tự chia sẻ nhiều đoạn mã DNA, kỹ thuật RNAi tinh tế ức chế gen DFR hoa hồng mà không ảnh hưởng đến gen DFR hoa iris việc tạo cấu trúc ức chế gen có tác dụng tạo phân tử dsRNA kẹp tóc (hairpin dsRNA) với trình tự tương đồng với gen DFR hoa hồng 16 Vì để tạo hồng xanh, nhà khoa học Suntory áp dụng gen Một gen nhân tạo dùng cho kỹ thuật RNAi nhằm ức chế gen DFR hoa hồng làm cho hoa hồng không biểu màu Sau chuyển gen delphinidin từ loài hoa păng-xê gen DFR từ loài hoa iris tạo hoa hồng có hàm lượng delphinidin cao cánh hoa Tuy nhiên, phải lưu ý yếu tố ảnh hưởng đến màu xanh cánh hoa độ pH tế bào lý loài hoa có chu trình anthocyanin lại có màu khác 17 Khi nồng độ pH tế bào mang tính kiềm sắc tố anthocyanin thường trở nên xanh hơn, pH đất không ảnh hưởng hay ảnh hưởng đến pH tế bào cánh hoa Nồng độ pH tế bào cánh hoa thường mang tính di truyền Cánh hoa hồng có nồng độ pH khoảng 4,5 Chính vậy, để tạo cánh hoa hồng có nồng độ pH thấp hạn chế Vì vậy, nhà khoa học nghĩ đến kỹ thuật ức chế gen kỹ thuật RNAi nhằm xác định gen ảnh hưởng đến tính axít cánh hoa hay điều chỉnh màu cánh hoa theo hướng khác 18 19 Đa dạng màu hoa Hoa hồng xanh Bông cải chuyển gen 20 Lợi Lợi ích ích - Mặc dù có nhiều tranh cãi tiềm nguy thực vật biến đổi gen Tuy nhiên, biến đổi di truyền tạo màu sắc hoa tạo nhiều loài hoa có màu sắc khác đem lại nguồn thu nhập cao cho người dân trồng hoa Trước lợi ích đó, có quyền hy vọng phát triển chúng tương lai góp phần nâng cao thu nhập cho người trồng hoa mà giải vấn đề lương thực thực phẩm quan tâm toàn nhân loại - Tuy nhiên, cần có sách phù hợp để cân phát triển thực vật biến đổi gen sức khỏe người 21 TÀI TÀI LIỆU LIỆU THAM THAM KHẢO KHẢO Kỹ thuật chuyển gen thực vật ứng dụng, Thúy Hồng Công nghệ chuyển gen thực vật 22 Cảm ơn cô bạn quan tâm theo dõi 23 [...]... xanh, các nhà khoa học của Suntory đã áp dụng một bộ 3 gen Một gen nhân tạo được dùng cho kỹ thuật RNAi nhằm ức chế gen DFR của hoa hồng làm cho hoa hồng không biểu hiện màu Sau đó chuyển gen delphinidin từ loài hoa păng-xê và gen DFR từ loài hoa iris sẽ tạo ra hoa hồng có hàm lượng delphinidin rất cao trong cánh hoa Tuy nhiên, cũng phải lưu ý một yếu tố ảnh hưởng đến màu xanh trên cánh hoa đó chính... chính là tại sao các loài hoa có cùng chu trình anthocyanin nhưng lại có màu khác nhau 17 Khi nồng độ pH tế bào mang tính kiềm thì sắc tố của anthocyanin thường trở nên xanh hơn, pH của đất không ảnh hưởng hay ảnh hưởng rất ít đến pH của tế bào cánh hoa Nồng độ pH tế bào cánh hoa thường mang tính di truyền Cánh hoa hồng có nồng độ pH khoảng 4,5 Chính vì vậy, để tạo ra các cánh hoa hồng có nồng độ pH... vậy, các nhà khoa học mới nghĩ đến kỹ thuật ức chế gen bằng kỹ thuật RNAi nhằm xác định những gen ảnh hưởng đến tính axít của cánh hoa hay điều chỉnh màu của cánh hoa theo những hướng khác 18 19 Đa dạng màu hoa Hoa hồng xanh Bông cải chuyển gen 20 Lợi Lợi ích ích - Mặc dù có nhiều tranh cãi về tiềm năng và nguy cơ của thực vật biến đổi gen Tuy nhiên, sự biến đổi di truyền tạo ra màu sắc hoa đã tạo ra... từ loài hoa păng-xê (pansy) và gen DFR từ hoa iris Các gen DFR của hoa hồng và iris khá tương tự nhau và chia sẻ nhiều đoạn mã DNA, kỹ thuật RNAi cũng rất tinh tế bởi vì nó có thể ức chế gen DFR của hoa hồng mà không ảnh hưởng đến gen DFR của hoa iris bằng việc tạo ra một cấu trúc ức chế gen có tác dụng tạo ra các phân tử dsRNA kẹp tóc (hairpin dsRNA) với trình tự tương đồng với gen DFR của hoa hồng... thành màu đỏ trong hoa hồng Chính gen này đã đánh bại những nỗ lực của nhóm nghiên cứu Florigene nhằm làm hoạt hóa chu trình delphinidin trong hoa hồng gần cả một thập kỷ nay Vì vậy, các nhà khoa học của Suntory đã tạo ra một gen “câm lặng” để vượt qua sự khó khăn này bằng kỹ thuật RNAi 12 - Trong cây trồng có một loại phân tử được gọi là anthocyanin được coi là sắc tố chủ đạo trên hoa, trái và các mô...Ví dụ: Quy trình tạo hoa hồng xanh bằng kỹ thuật RNA interference (RNAi) - Yếu tố tạo ra màu xanh trên hoa hồng chính là gen delphinidin quy định - Gen iris nhằm tạo ra enzyme DFR (the dihydroflavonol reductase), enzyme này sẽ hoàn thành chu trình phản ứng tổng hợp delphinidin trên hoa hồng 11 - Yếu tố mới chính là một gen nhân tạo Gen này được tạo ra bởi nhóm... của hoa bắt nguồn từ anthocyanin với sự có mặt của một ít các chất carotenoid màu vàng Ngoài ra, anthocyanin dihydrokaempferol (DHK) lại là một enzyme chi phối cho cả 3 chu trình hình thành sắc tố trên cây trồng bao gồm: cyanidin, pelargonidin và delphinidin 13 Gen cyanidin mã hóa một enzyme làm thay đổi enzyme DHK nhằm hình thành chu trình cyanidin dẫn đến biểu hiện các màu đỏ, hồng hay màu tím hoa. .. vật biến đổi gen Tuy nhiên, sự biến đổi di truyền tạo ra màu sắc hoa đã tạo ra nhiều loài hoa có màu sắc khác nhau và nó đem lại nguồn thu nhập cao cho người dân trồng hoa Trước những lợi ích đó, chúng ta có quyền hy vọng sự phát triển của chúng trong tương lai không những góp phần nâng cao thu nhập cho người trồng hoa mà còn giải quyết vấn đề lương thực thực phẩm đang được sự quan tâm của toàn nhân loại... đề lương thực thực phẩm đang được sự quan tâm của toàn nhân loại - Tuy nhiên, cần có các chính sách phù hợp để cân bằng giữa sự phát triển của thực vật biến đổi gen và sức khỏe của con người 21 TÀI TÀI LIỆU LIỆU THAM THAM KHẢO KHẢO Kỹ thuật chuyển gen thực vật và ứng dụng, Thúy Hồng Công nghệ chuyển gen thực vật 22 Cảm ơn cô và các bạn đã quan tâm theo dõi 23 ... trong cây hoa hồng sẽ mã hóa một enzyme khá tương đồng cho việc thay đổi enzyme DHK nhằm hình thành sự tổng hợp màu theo chu trình delphinidin Một loại enzyme khác có tên gọi là dihydroflavinol reductase (DFR) sẽ hỗ trợ các màu chỉ thị trong cả ba chu trình trên Enzyme này rất quan trọng vì không có nó sẽ không thể tạo màu trên các cánh hoa Chính vì vậy mà các đột biến gen DFR đều cho ra những hoa có