Mục đích của công tác chọn giống và nhân giống là cải tiến tiềm năng di truyền của cây trồng, vật nuôi...nhằm nâng cao năng suất, hiệu quả sản xuất nông nghiệp
i Mục lục Mở đầu 1 I. Một số khái niệm cơ bản 2 1. Chuyển gen 2 2. Ðộng vật (Thực vật) chuyển gen 3 3. Gen chuyển 4 II. Mục đích chuyển gen 4 III. Nguyên tắc cơ bản trong việc tạo động (thực vật) chuyển gen 5 IV. Cơ chế hợp nhất của DNA ngoại lai vào genome 5 Chương 1: Vector sử dụng trong công nghệ chuyển gen ở động vật và thực vật 10 I. Vector 10 II. Các đặc tính của vector 10 III. Các bước trong tạo dòng phân tử 11 IV. Các vector sử dụng để chuyển gen vào động vật và thực vật 11 1. Các vector sử dụng để chuyển gen vào động vật 11 1.1. Vector sử dụng để thêm gen 11 1.2. Vector thay thế gen 35 1.3. Vector sắp xếp lại các gen đích 35 2. Các vector sử dụng để chuyển gen vào thực vật 39 2.1. Các vector biến nạp vào tế bào thực vật sử dụng Agrobacterium 39 2.2. Cơ chế chuyển T-DNA 44 2.3. Plasmid Agrobacterium là vector biến nạp 45 2.4. Các thành phần cơ bản của vector Ti-plasmid 45 ii không gây ung thư 2.5. Các vector biến nạp thực vật không gây ung thư dựa trên Ti-plasmid 47 2.6. Vector biến nạp thực vật sử dụng A.rhizogenes 54 Chương 2: Các phương pháp chuyển gen 57 I. DEAE-dextran 57 II. Kỹ thuật calcium phosphat 58 III. Chuyển gen qua liposome 59 IV. Phương pháp vi tiêm 62 V. Phương pháp chuyển gen nhờ vector là virus 67 VI. Chuyển gen bằng cách sử dụng tế bào gốc phôi 69 VII. Chuyển gen trực tiếp vào protoplast 72 VIII. Chuyển gen bằng kỹ thuật xung điện 73 IX. Chuyển gen bằng súng bắn gen 80 X. Phương pháp chuyển gen gián tiếp nhờ Agrobacterium 84 XI. Chuyển gen vào tinh trùng và các tiến thể của tinh trùng 86 XII. Kỹ thuật viên gen 91 Chương 3: Các phương pháp xác định sự hiện diện và biểu hiện của gen ngoại lai 94 I. Southern blot 94 II. Northern blot 95 III. Western blot 98 IV. ELISA (Enzymee-Linked Immunosorbent Assay) 99 V. Phương pháp PCR 102 1. Các thành phần chủ yếu của phản ứng PCR 102 2.1. DNA mẫu (DNA template) 102 iii2.2. Mồi (primer) 102 2.3. Enzyme polymerase chịu nhiệt 104 2.4. Các loại nucleotid 104 2.5. Nước 105 2.6. Dung dịch đệm 105 2.7. Ion Mg2+105 2. Ba giai đoạn trong một chu kỳ của phản ứng PCR 105 2.1. Giai đoạn biến tính (denaturation) 106 2.2. Giai đoạn lai (hybridization) 106 2.3. Giai đoạn kéo dài (elongation) 106 Chương 4: Công nghệ chuyển gen ở động vật 111 I. Khái niệm chung 111 1. Ðộng vật chuyển gen 111 2. Sự phát triển của khoa học chuyển gen vào động vật 111 II. Công nghệ tạo động vật chuyển gen 112 1. Tách chiết, phân lập gen mong muốn và tạo tổ hợp gen biểu hiện trong tế bào động vật 113 1.1. Tách chiết, phân lập gen mong muốn 113 1. 2. Tạo tổ hợp gen chuyển biểu hiện trong tế bào động vật 114 2. Tạo cơ sở vật liệu biến nạp gen 116 3. Chuyển gen vào động vật 118 4. Nuôi cấy phôi trong ống nghiệm (đối với động vật bậc cao) 118 5. Kiểm tra động vật được sinh ra từ phôi chuyển gen 119 6. Tạo nguồn động vật chuyển gen một cách liên tục 119 III. Những hướng nghiên cứu và kết quả đạt đựơc 120 iv trong lĩnh vực tạo động vật chuyển gen 1. Những hướng nghiên cứu tạo động vật chuyển gen 120 1 .1. Taọ ra những động vật có tốc độ lớn nhanh, hiệu quả sử dụng thức ăn cao 120 1. 2. Tạo ra động vật chuyên sản xuất protein quý dùng trong y dược 121 1. 3. Tạo ra động vật chống chịu được bệnh tật và sự thay đổi của điều kiện môi trường 127 1. 4. Nâng cao năng suất, chất lượng động vật bằng cách thay đổi các con đường chuyển hóa trong cơ thể động vật 127 1. 5. Tạo ra vật nuôi chuyển gen cung cấp nội quan cấy ghép cho người 130 1. 6. Tạo ra động vật chuyển gen làm mô hình nghiên cứu bệnh ở người 132 1. 7. Tạo ra động vật chuyển gen làm mô hình nghiên cứu trong chất độc học 135 2. Một số thành tựu trong lĩnh vực tạo động vật chuyển gen 136 2. 1. Chuột chuyển gen 137 2. 2. Thỏ chuyển gen 139 2. 3. Lợn chuyển gen 141 2. 4. Cừu chuyển gen 142 2. 5. Dê chuyển gen 143 2. 6. Bò chuyển gen 143 2. 7. Gà chuyển gen 143 2. 8. Khỉ chuyển gen 150 2. 9. Muỗi chuyển gen 152 2.10. Cá chuyển gen 156 IV. Ứng dụng của động vật chuyển gen 168 v 1. Trong nghiên cứu cơ bản 168 2. Trong nông nghiệp và công nghiệp thực phẩm 169 3. Trong y học 169 4. Trong công nghiệp 170 V. Một vài vấn đề nhận thức xung quanh động vật chuyển gen 170 Chương 5: Công nghệ chuyển gen ở thực vật 173 I. Khái niệm chung 173 1. Khái niệm về thực vật chuyển gen 175 2. Tóm tắt lịch sử phát triển của công nghệ chuyển gen thực vật 176 II. Một số nguyên tắc cơ bản của việc chuyển gen 178 1. Một số nguyên tắc sinh học 178 2. Phản ứng của tế bào với quá trình chuyển gen 179 3. Các bước cơ bản của chuyển gen 180 III. Các hướng nghiên cứu và một số thành tựu trong lĩnh vực tạo thực vật chuyển gen182 1. Các hướng nghiên cứu 182 1.1. Cây trồng chuyển gen kháng các nấm gây bệnh 183 1.2. Cây trồng chuyển gen kháng các vi khuẩn gây bệnh 183 1.3. Cây trồng chuyển gen kháng virus gây bệnh 184 1.4. Cây trồng chuyển gen kháng côn trùng phá hoại 184 1.5. Cây trồng chuyển gen cải tiến các protein hạt 184 1.6. Cây trồng chuyển gen sản xuất những loại protein mới185 1.7. Cây trồng chuyển gen mang tính bất dục đực 186 1.8. Thực vật biến đổi gen để sản xuất các acid béo thiết yếu 186 vi 1.9. Phát triển hệ thống marker chọn lọc 187 1.10 Làm sạch đất ô nhiễm 187 1.11. Làm thức ăn chăn nuôi 188 2. Một số thành tựu trong lĩnh vực tạo thực vật chuyển gen189 2.1. Các cây trồng quan trọng đã được phát triển 189 2.2. Các loại cây trồng đang được phát triển 196 3. Tình hình cây trồng biến đổi gen được trồng thương mại trên toàn cầu 197 3.1. Tiềm năng đóng góp của cây trồng biến đổi gen 198 3.2. Trị giá cây trồng biến đổi gen trên toàn cầu 199 3.3. Nhận định về cây trồng GM và triển vọng của chúng trong tương lai 199 vii CÁC TỪ VIẾT TẮT AIDS acquired immune deficiency syndrome: hội chứng thiếu miễn dịch tập nhiễm AFP antifreeze protein: protein chống lạnh AgCP A. gambiae carboxypeptidase promoter Alb albumin ALV Avion leukosis virus: virus leukosis chim ANV Avion necrosis virus: virus hoại tử lách gà ANDi inserted DNA ARS autonomous replicating sequence: trình tự sao chép tự chủ ASGHG Atlantic salmon growth hormone gene: gen hormone sinh trưởng cá hồi Ðại tây dương BAC bacteria artificial chromosome: nhiễm sắc thể nhân tạo của vi khuẩn bGH bovin growth hormone: hormone sinh trưởng bò bp base pair: cặp base CAT chloramphenicol acetyltransferase cDNA complementary DNA: DNA bổ sung CEN centromeric sequence: trình tự tâm động của nhiễm sắc thể CMV cytomegalovirus CMV-IEP cytomegalovirus immediate early promoter Cys cystein dATP 2’-deoxyadenosine 5’-triphosphate dCTP 2’-deoxycytidine 5’-triphosphate dGTP 2’-deoxyguanosine 5’-triphosphate dTTP 2’-deoxythymidine 5’-triphosphate viiidsDNA double strand complement DNA: DNA bổ sung mạch kép DNA deoxyribonucleic acid EBNA Epstein-Barr nuclear antigen EBV Epstein-Barr virus EBP Epstein-Barr protein ELISA enzyme-linked immunosorbent assay: xét nghiệm miễn dịch liên kết enzyme GFP green fluorescent protein: protein huỳnh quang màu xanh lá cây GH growth hormone: hormone sinh trưởng GIH growth hormone inhibiting hormone: hormone ức chế hormone sinh trưởng GMA genetically modified animal: động vật biến đổi gen GMO genetically modified organism: sinh vật biến đổi gen GMP genetically modified plant: thực vật biến đổi gen GRH growth hormone releasing hormone: hormon giải phóng hormone sinh trưởng HAC human artificial chromosome: nhiễm sắc thể nhân tạo người HCG chorionic gonadotropin hormone hGH human growth hormone: hormone sinh trưởng người hGRF human growth hormone releaseing factor: yếu tố giải phóng hormone sinh trưởng người hiGF human insulin like growth factor: yếu tố sinh trưởng giống insulin người HIV human immunodeficiency virus: virus làm thiếu hụt miễn dịch ở người ix ICSI intracytoplasmic sperm injection: tiêm tinh trùng mang plasmid tái tổ hợp một cách trực tiếp vào tế bào chất của trứng IHNV hematopoietic necrosis virus ITR inverted repeated sequence: trình tự lặp lại đảo ngược kb kilobase LB left border: biên trái LTR long terminal repeat: đoạn lặp lại đầu tận cùng dài MAC mammifere artificial chromosome: nhiễm sắc thể nhân tạo của động vật có vú MCS multiple cloning site Mo-MLV Moloney murine leukemia virus: virus bạch cầu chuột Moloney mMT mouse methallothionein: methallothionein chuột mRNA messenger RNA: RNA thông tin MT methallothionein NLS nuclear localization signal: tín hiệu định vị nhân PCR polymerase chain reaction: phản ứng tổng hợp dây chuyền nhờ polymease pGH porcine growth hormone: hormone sinh trưởng lợn PL phospholipase pNpGB p-nitrophenol p-guanidinobenzoate PRL prolactin PTM plant transformation marker: vector biến nạp thực vật RB right border: biên phải REMI restriction enzyme mediated intergration: sự hợp x nhất qua trung gian ezyme hạn chế Ri-plasmid root inducing plasmid: palsmid gây ra lông tơ ở thực vật RNA ribonucleic acid RSV Rous sarcoma virus RT-PCR reverse transcriptase-PCR SDS-PAGE sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis sGH sheep growth hormone: hormonesinh trưởng cừu sMT sheep methallothionein: methallothionein cừu ss cDNA single strand complement DNA: DNA bổ sung mạch đơn SV40 Simian virus T-DNA transferred DNA: DNA chuyển Ti-plasmid tumour inducing plasmid: plasmid gây ra khối u ở thực vật TK thymidine kinase TLT-left T-DNA Tm melting (or midpoint) temperature: nhiệt độ nóng chảy TRT-right T-DNA VIR virulence region: vùng gây độc VSV vesicular somatitis virus YAC yeast artificial chromosome: nhiễm sắc thể nhân tạo của nấm men [...]... lĩnh vực tạo động vật chuyển gen 1. Những hướng nghiên cứu tạo động vật chuyển gen 120 1 .1. Taọ ra những động vật có tốc độ lớn nhanh, hiệu quả sử dụng thức ăn cao 120 1. 2. Tạo ra động vật chuyên sản xuất protein quý dùng trong y dược 121 1. 3. Tạo ra động vật chống chịu được bệnh tật và sự thay đổi của điều kiện môi trường 127 1. 4. Nâng cao năng suất, chất lượng động vật bằng cách thay... cách thay đổi các con đường chuyển hóa trong cơ thể động vật 127 1. 5. Tạo ra vật nuôi chuyển gen cung cấp nội quan cấy ghép cho người 130 1. 6. Tạo ra động vật chuyển gen làm mô hình nghiên cứu bệnh ở người 132 1. 7. Tạo ra động vật chuyển gen làm mơ hình nghiên cứu trong chất độc học 135 2. Một số thành tựu trong lĩnh vực tạo động vật chuyển gen 136 2. 1. Chuột chuyển gen 137 2. 2.... 141 2. 4. Cừu chuyển gen 142 2. 5. Dê chuyển gen 143 2. 6. Bò chuyển gen 143 2. 7. Gà chuyển gen 143 2. 8. Khỉ chuyển gen 150 2. 9. Muỗi chuyển gen 152 2.10. Cá chuyển gen 156 IV. Ứng dụng của động vật chuyển gen 168 . dụng của động vật chuyển gen 168 v 1. Trong nghiên cứu cơ bản 168 2. Trong nông nghiệp và công nghiệp thực phẩm 169 3. Trong y học 169 4. Trong công nghiệp. trường 127 1. 4. Nâng cao năng suất, chất lượng động vật bằng cách thay đổi các con đường chuyển hóa trong cơ thể động vật 127 1. 5. Tạo ra vật nuôi chuyển