cách tạo hoa hồng xanh

o Tại Hội nghị hoa hồng thế giới 2006 - Osaka 11-17/5/2006, hoa hồng xanh được tạo ra bằng kỹ thuật RNAi o Do sự hợp tác giữa các nhà khoa học của hai công ty Florigene – Suntory, dưới

Trường: ĐH Tôn Đức Thắng Khoa : Khoa Học Ứng Dụng

Bộ Môn:Công Nghệ Sinh Hoc.

Môn: Công Nghệ Sinh Học Thực Vật

I Lịch sử

II Nội dung

• RNAi là gì?

• Tạo hoa hồng xanh bằng kỹ thuật RNAi

• Cơ chế tạo hoa hồng xanh

III Ứng dụng

I LỊCH SỬ

 1990-2004, nhóm nghiên cứu đạt thành công trong việc nuôi trồng và phát triển những hoa hồng xanh.

 Công ty Florigene, Australia ph i h p v i công ty Suntory ố ợ ớ

Holdings,Nh t nghĩ cách b sung gene mang màu xanh l y t ậ ổ ấ ừ

hoa păng-xê và diên vĩ vào hoa h ng.ồ

I LỊCH SỬ

o Các nhà khoa học đã ứng dụng công nghệ gene lặn, thuộc sở hữu của tổ chức NCKH liên bang australia (CSIRO)

o Tại Hội nghị hoa hồng thế giới 2006 - Osaka (11-17/5/2006), hoa hồng xanh được tạo ra bằng kỹ thuật RNAi

o Do sự hợp tác giữa các nhà khoa học của hai công ty Florigene – Suntory, dưới sự trợ giúp về mặt kỹ thuật của Viện Khoa Học Kỹ Thuật Úc Châu (SCIRO)

• RNAi là quá trình làm câm một gen, bất hoạt một gen đích có trình tự tương đồng với tác nhân gây bất hoạt gen (các sợi RNA ngắn khoảng 21- 27 nucleotide).

• RNAi tham gia điều khiển hoạt hóa gen ở phiên mã giai đoạn sau phiên mã.

1 RNAi là gì?

Đặc điểm cơ bản của kỹ thuật RNAi

 Tính đặc thù, hiệu quả cao, rất nhạy

 Làm bất hoạt gen của cá thể ở những giai đoạn khác nhau, tính di truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác, mô

này sang mô khác

 Thiết kế dsRNA dễ dàng nếu trình tự genome đã biết trước

 C ch ho t đ ng c a RNAi ơ ế ạ ộ ủ

 RNAi trong giải Nobel 2006 một số kết luận được rút ra

o dsRNA mới có khả năng gây bất hoạt một gen hiệu quả

o Chỉ có khả năng gây bất hoạt khi dsRNA có trình tự tương đồng với mRNA Trình tự RNA tương đồng với intron,

promoter đều không có tác dụng.

o RNAi gây bất hoạt gen ở giai đoạn sau phiên mã, xảy ra ở tế bào chất.

o Phân tử mRNA đích biến mất chứng tỏ nó bị phân hủy; dsRNA được nhân bản và có tác dụng như một xúc tác.

 Một số enzyme quan trọng tham gia vào quá trình bất hoạt

o Dicer: một ribonucleaseIII -nuclease

o RISC :một tổ hợp phức tạp một endonuclease có vai trò cắt

mRNA.

o Enzyme tổng hợp trên khuôn RNA (RdRp)sợi dsRNA, nhân bản

các siRNA hoặc miRNA.

o Enzyme methyl hóa DNA gắn nhóm methyl

o Enzyme biến đổi nhóm chức protein nằm trong lõi nucleosome

2 Tạo hoa hồng xanh bằng kỹ thuật RNAi

o Yếu tố tạo màu xanh trên hoa hồng: gen delphinidin; đã tạo dòng vô tính từ loài hoa păng-xê để tổng hợp trực tiếp màu xanh trên cây hoa hồng

o Yếu tố đích gen iris tạo ra enzyme DFR hoàn thành chu trình phản ứng tổng hợp delphinidin trên hoa hồng  một gen nhân tạo

o Gen này được tạo ra bởi ứng dụng kỹ thuật mới là RNA interference

o Mục đích tắt sự hoạt động của gen hình thành màu đỏ tron hoa hồng

2.Tạo hoa hồng xanh bằng kỹ thuật RNAi

3 Cơ chế tạo hoa hồng xanh.

 Để tạo ra một bông hồng màu xanh, các nhà nghiên cứu Florigene  bông hồng trắng có gene DFR bị bất hoạt bằng

kỹ thuật RNAi ức chế một gen mong muốn để sau đó có thể thay thế bằng một gen khác

 Trong cây trồng anthocyanin được coi là sắc tố chủ đạo

 Gen delphinidin mã hóa một enzyme khá tương đồng cho việc thay đổi enzyme DHK nhằm hình thành sự tổng hợp

màu theo chu trình delphinidin

 Enzyme DFR sẽ hỗ trợ các màu chỉ chị trong cả ba chu trình

CHU TRÌNH HÌNH THÀNH SẮC TỐ TRÊN CÂY TRỒNG

Anthocyanin dihydrokaempferol enzyme chi phối

cho cả 3 chu trình hình thành sắc tố trên cây

trồng bao gồm: cyanidin, pelargonidin và

delphinidin

3 Cơ chế tạo hoa hồng xanh

 Enzyme này rất quan trọng không có sẽ không thể tạo màu trên các cánh hoa.

 Chính vì vậy mà các đột biến gen DFR đều cho ra những hoa có màu trắng.

 Trong hoa hồng không có gen delphinidin để hình thành màu theo chu trình

 Chu trình delphinidin có thể hình thành màu đỏ hoặc xanh trên hoa dưới sự tác động của DRF và pH.

 Kỹ thuật RNAi nhằm ức chế hoạt động của gen DFR trong hoa hồng đỏ  dẫn đến ức chế chu trình

cyanidin

chuyển gen delphinidin với một gen DFR hoàn toàn

 hoàn chỉnh chu trình tổng hợp delphinidin.

=> Nhà nghiên cứu của công ty Suntory dùng kỹ thuật RNAi để ức chế gen DFR  clone một gen delphinidin mới từ loài hoa păng-xê (pansy) và gen DFR từ hoa iris ức chế gen DFR của hoa hồng mà không ảnh hưởng đến gen DFR của hoa iris

 Kết quả công nghệ tạo hoa hồng xanh

 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

 Một yếu tố ảnh hưởng đến màu xanh trên cánh hoa

• Độ ph tế bào một trong những lý do chính các loài hoa có cùng chu trình anthocyanin nhưng lại có màu khác nhau.

• 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 tế bào cánh hoa

• Nồng độ ph tế bào cánh hoa thường mang tính di truyền.

• Cánh hoa hồng thông thường có nồng độ ph khoảng 4.5.

• Vì 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.

III ỨNG DỤNG

• Trong ngành kinh doanh hoa hồng toàn cầu với doanh số 1,2 tỷ USD/năm

• Hoa độc nhất vô nhị đồng nghĩa với việc kiếm được những khoản lợi nhuận kếch xù.

• Nhu cầu hoa hồng, cúc cắt cành chiếm 50% thị trường hoa.

• Thị trường hoa hồng xanh chủ yếu ở: mỹ, úc, nhật.

• Ngoài việc tạo hoa hồng xanh thì nhà khoa học còn tạo ra nhiều loài hoa có màu sắc khác nhau, mùi thơm và lâu tàn

• Việc ứng dụng kĩ thuật rnai không chỉ trong việc tạo hoa hồng xanh mà còn mở ra một kĩ nguyên mới cho ứng dụng chuyển gen vào

nông nghiệp

Tài liệu tham khảo

[1] Công Nghệ Sinh Học Thực Vật: Nghiên Cứu Cơ Bản Và Ứng Dụng - Tập 1 PGS TS Dương Tấn Nhựt

[2] nobelprize.org.

[3] challege for “ blue roses” of Japanese suntory.

[4] một số hình ảnh nguồn từ internet.

Tr c nghi m ắ ệ

2 chọn đáp án đúng về RNAi:

a. RNA có khả năng bất hoạt hoạt gen hiệu quả

b. RNAi gây bất hoạt gen ở giai đoạn phiên mã

c. Trình tự RNA tương đồng với intron, promoter có tác dụng bất hoạt gen

d. dsRNA có trình tự tương đồng với mRNA thì sẽ có khả năng bất hoạt