Giới thiệu chung về cây chuyển gen (GMPs) Các khái niệm chung Các mốc lịch sử của GMPs Sự phát triển của GMPs trên thế giới Lợi ích và hạn chế Tiềm năng của GMPs Hướng phát triển trong tương lai Tạo cây chuyển gen Vật liệu chuyển gen Phương pháp chuyển gen Đối tượng và vật liệu chuyển gen Một số thành tựu công trình đang nghiên cứu tại Viện CNSH Tạo cây kháng virus bằng công nghệ RNAi Vaccine ăn được và một số chất dược liệu Nâng cao chất lượng cây trồng Cải tạo nâng cao khả năng chống chịu của cây trồng.
CÁC KỸ THUÂÂT ỨNG DỤNG TRONG CHUYỂN GEN TV I - Giới thiệu chung chuyển gen (GMPs) Các khái niệm chung Các mốc lịch sử GMPs Sự phát triển GMPs giới Lợi ích hạn chế Tiềm GMPs Hướng phát triển tương lai II - Tạo chuyển gen Vâât liêâu chuyển gen Phương pháp chuyển gen Đối tượng vật liệu chuyển gen II - Một số thành tựu công trình nghiên cứu Viện CNSH Tạo kháng virus công nghệ RNAi Vaccine ăn số chất dược liệu Nâng cao chất lượng trồng Cải tạo nâng cao khả chống chịu trồng 19 Dec 201 Pag MỘT SỐ KHÁI NIỆM Chuyển gen (transgenesis): - Đưa đoạn DNA ngoại lai vào hệ gen (genome) thể đa bào - Đoạn DNA ngoại lai có mặt hầu hết tế bào truyền lại cho hệ sau- tính trạng truyền cho hệ thông qua sinh sản Ở nấm men, vi khuẩn tế bào nuôi cấy mang đoạn DNA ngoại lai gọi tế bào tái tổ hợp (recombinant cell) tế bào biến nạp (transformed cell) Sinh vật biến đổi gen (GMO-Genetically Modified Organism) thuật ngữ sinh vật tiếp nhận gen từ sinh vật khác thông qua phương pháp chuyển gen phòng thí nghiệm Thực phẩm chuyển gen (GMF) thực phẩm sinh hay chế biến từ GMO GMF xuất từ thập kỷ 90 kỷ trước với thực phẩm lúa mỳ, đậu tương, ngô, cà chua 19 Dec 201 Pag MỘT SỐ KHÁI NIỆM - Quá trình biến nạp (transformation): trình đưa DNA ngoại lai vào genome sinh vật Cây biến nạp gọi biến đổi gen (genetically modified plants -GMP) - Gen chuyển (transgene): gen ngoại lai chuyển từ thể sang thể kỹ thuật di truyền Các gen chuyển sử dụng để tạo động vật, thực vật chuyển gen có nguồn gốc từ loài sinh vật khác - Kỹ thuật di truyền (genetic engineering) kỹ thuật sinh học phân tử có liên quan đến việc gây biến đổi vật liệu di truyền - … 19 Dec 201 Pag VAI TRÒ CỦA GMPs - Dân số giới tăng - Biến đổi khí hââu gây nên hạn hán, mùa, giảm sản lượng lương thực Pag LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU - 1980, lần DNA ngoại lai (transposon Tn7) chuyển vào thực vật nhờ A tumefaciens - 1983, biến đổi T-DNA đưa DNA ngoại lai vào, tạo tính kháng số chất kháng sinh -1984, nhờ PEG xung điện (electroporation) biến nạp tế bào trần (protoplast) ngô -Năm 1985-1986: biến đổi gen mô tả có tính kháng thuốc diệt cỏ kháng virus GMP phép đưa đồng ruộng -1987: phương pháp biến nạp súng bắn gen: thành công mầm quan trọng lúa (1988), ngô (1990) lúa mỳ (1992), cà chua (1987)… -1989, thành công việc chuyển gen mã hóa kháng thể vào thực vật, mở khả sản xuất vaccine thực vật 19 Dec 201 Pag LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU 1991-1992: thành phần carbohydrate, acid béo, thành phần alkaloid thực vật biến đổi, có ý nghĩa lớn việc thu nhận dược liệu Hy vọng có thực vật có đặc tính mới, sử dụng bioreactor thực vật để sản xuất “nguyên liệu tái sinh” - 1998: giới có 48 giống trồng biến đổi gen sản phẩm thị trường hóa Năm 1999, lúa biến đổi gen đưa với gen biến nạp - 2000: Cây lúa biến đổi gen có khả tổng hợp bea-carotene (tiền chất vitamin A) 19 Dec 201 Pag LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU Năm 2009: Trồng ~134 mil hectares ở 25 quốc gia giới Worldwide Cultivation areas with genetically modified plants, 1996 - 2009, in millions of hectares 19 Dec 201 Pag MỘT SỐ CÂY TRỒNG CHUYỂN GEN 69 mil.ha 16 mil.ha ~26% ~77% 6.4 mil.ha ~21% 42 mil.ha ~49% 19 Dec 201 Pag QUỐC GIA TRỒNG GMPs TT Nước Diêện ti c h GM plants TT Nước USA 64 Brazil Argentina India S,M,C,R, SB,squash, papaya 11 Philippines 0.5 M 21.4 S,M,C 12 Australia 0.2 C,R, carnation 21.3 S,M,C 13 Burkina Faso 0.1 C 8.4 C 14 Mexico 0.1 C,S Canada 8.2 R,M,S, SB 15 Chile [...]... QUY TRÌNH TẠO GMPs 19 Dec 201 6 Pag QUY TRÌNH TẠO GMPs 1 Phân lập gen: - Xác định gen liên quan đến tính trạng cần quan tâm - Phân lập gen 2 Thiết kế vector: - Gắn gen vào vector biểu hiện (expression vector) để biến nạp - Biến nạp vector vào Agrobacterium - Phân tích khả năng biểu hiện gen trong cây mô hình (thuốc lá,…) 3 Biến nạp gen: - Tối ưu khả năng tái sinh của đối tượng quan tâm nghiên cứu... cây biến nạp - Phân tích để xác nhận gen chuyển - Đánh 19 Dec 201 6 Pag giá mức độ biểu hiện của gen PHÂN LẬP GEN 1 Xác định gen liên quan đến tính trạng cần quan tâm : - Sử dụng các thư viện cDNA 2 Phân lập gen: - Thiết kế và tổng hợp mồi (primer) đặc hiệu - Tổng hợp cDNA từ mRNA - PCR từ thư viện cDNA bằng cặp mồi đặc hiệu - PCR từ thư viện genomic DNA 3 Phân tích gen phân lập: - Đọc trình tự (sequencing)... chuyển gene ở Việt Nam với 3 giai đoạn: - 2006 – 2010: thử nghiệm một số giống cây trồng chuyển gene trên đồng ruộng; - 2011- 2015 đưa một số giống cây trồng chuyển gene vào sản xuất; -2016 - 2020 tăng diện tích một số cây trồng chuyển gene như ngô, bông, đậu tương sẽ có diện tích từ 30-50% trên toàn quốc Các viêân nghiên cứu: Viêân CNSH, Di truyền NN, Nhiêât đới,… 19 Dec 201 6 Pag TẠO CÂY CHUYỂN GEN. .. trí nhận biết của enzym hạn chế Vector cần có 2 gen chọn lọc và bờ phải và trái Promotor 19 Dec 201 6 Pag Gene BinaryVector THIẾT KẾ VECTOR T-DNA: Gen quan tâm: - Promoter - Gen - Terminater Vector phải mang các marker chọn lọc (kháng chất kháng sinh, Basta,…) Pag THIẾT KẾ VECTOR Promoter hay vùng (gene) khởi động là trình tự DNA cần thiết cho một gen tiến hành phiên mã tổng hợp mRNA - Promoter... trường: ảnh hưởng tới hệ sinh thái của vi sinh vật đất 19 Dec 201 6 Pag ỨNG DỤNG GMPs a .Trong nông nghiệp: - Tạo giống cây trồng nông nghiệp biến đổi gen như: lúa, ngô, khoai tây, cà chua, bông cải dầu,… - Tính trạng kháng virus, kháng sâu bệnh, chịu hạn, chịu mặn, v.v… b Trong công nghiêệp: Sản xuất nhiều loại hóa chất, trong đó chủ yếu là các loại dầu chiết từ hạt lanh, cải dầu và hướng dương -... việc bảo vệ đa dạng sinh học: phát tán gen sang họ hàng hoang dại của chúng, sang sâu bệnh có nguy cơ làm tăng tính kháng của chúng đối với đặc tính chống chịu sâu bệnh của cây trồng chuyển gen hoặc làm tăng khả năng gây độc của cây trồng chuyển gen đối với các loài sinh vật có ích Trồng đại trà CTCG: xâm hại giống bản địa, mất an toàn đa dạng sinh học mất các nguồn gen quý và đa dạng sinh học (đăặc biêặt... biến, 19 Dec 201 6 Pag PHÂN LẬP GEN Thiết kế và tổng hợp mồi (primer): - Phần mềm máy tính - Thủ công: Độ dài mồi: 20-24 bps Tm: 55-62 Phương pháp tính Tm "GC": Nhanh và đơn giản, với mồi dài trên 13 nucleotide G+C ~40-60% ... ngoại lai vào genome sinh vật Cây biến nạp gọi biến đổi gen (genetically modified plants -GMP) - Gen chuyển (transgene): gen ngoại lai chuyển từ thể sang thể kỹ thuật di truyền Các gen chuyển sử... Sinh vật biến đổi gen (GMO-Genetically Modified Organism) thuật ngữ sinh vật tiếp nhận gen từ sinh vật khác thông qua phương pháp chuyển gen phòng thí nghiệm Thực phẩm chuyển gen (GMF) thực phẩm... Phân tích để xác nhận gen chuyển - Đánh 19 Dec 201 Pag giá mức độ biểu gen PHÂN LẬP GEN Xác định gen liên quan đến tính trạng cần quan tâm : - Sử dụng thư viện cDNA Phân lập gen: - Thiết kế tổng