Công nghệ chuyển gen ở thực vật

CÁC HƯỚNG TẠO CÂY CHUYỂN GEN Các biện pháp phòng chống sâu hại đang sử dụng Các chiến lược tạo cây trồng chuyển gen kháng sâu Các vấn đề liên quan đến thuốc trừ sâu Chuyển gen tạo protoxin Bt vào cây Chuyển gen tạo các protein ức chế enzym tiêu hoá của sâu vào cây ...

CÔNG NGHỆ CHUYỂN GEN Ở THỰC VẬT Chuyên đề cao học 2013 PHẦN II CÁC HƯỚNG TẠO CÂY CHUYỂN GEN Tạo giống kháng sâu TÁC HẠI  Côn trùng có số lượng loài lớn (7,5x105) lớp sinh vật  Côn trùng gây hại làm giảm suất sản phẩm thu hoạch tới 100%  Sâu gây hại trồng ở nhiều giai đoạn phát triển khác nhau:  Giai đoạn  Trong thời gian sinh trưởng  Trong sự sinh trưởng sinh sản, hình thành hạt, quả…  Sâu gây hại ở nhiều phần khác của cây:  Bộ phận bên mặt đất: thân lá, quan sinh sản  Bộ phận mặt đất: hệ rễ, quan dự trữ… CÁC BIỆN PHÁP PHÒNG CHỐNG SÂU HẠI ĐANG SỬ DỤNG Phòng chống bằng thuốc hóa học  Sử dụng giải pháp kỹ thuật trồng trọt tổng hợp để hạn chế côn trùng (IPM)  Chọn tạo giống về mặt di truyền bằng phương pháp tạo giống truyền thống  CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN THUỐC TRỪ SÂU  Thuốc trừ sâu đầu tiên dicloro diphenyl triclorethan (DDT) tổng hợp từ 1870 giảm mạnh vào 1930-1980 Các thuốc hoá học lân hữu (malathion, parathion, …) tác động mạnh đến hệ thần kinh vận động thần kinh não  Thuốc có ảnh hưởng lâu dài, gián tiến lên hệ sinh thái DDT bền vững môi trường 20 năm, tích tụ ngày tăng qua chuỗi thức ăn Nhiều loài chim giảm rõ rệt CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN THUỐC TRỪ SÂU  Thuốc tồn không lâu nên phải phun lại nhiều lần  Thuốc khó xâm nhập vào đúng vị trí mà sâu ăn -> phải phun toàn  Thuốc diệt sâu hại lẫn sâu có ích  Côn trùng cũng phát triển, tính kháng thuốc khiến thuốc giảm hay không còn hiệu lực  Sử dụng thuốc sâu còn liên quan đến độ an toàn của thuốc, tác động của thuốc đến môi trường, o nhiễm nước ngầm CÁC GIẢI PHÁP CẢI TIẾN NHẰM PHÒNG CHỐNG SÂU HẠI Sử dụng IPM nhiều  Phát triển loại thuốc tác động đến môi trường  Tạo giống trồng kháng sâu bằng phương pháp chuyển gen  CÁC CHIẾN LƯỢC TẠO CÂY TRỒNG CHUYỂN GEN KHÁNG SÂU Chuyển gen tạo protoxin Bt vào  Chuyển gen tạo protein ức chế enzym tiêu hoá của sâu vào  BT PROTECTED PLANTS cry genes/Bt genes  Bt toxin/cry protein  source: Bacillus thuringiensis(Bt)  specificity: -Lepidoptera -Coleoptera  -Diptera LỊCH SỬ BACILLUS THURINGIENSIS Bt nhà vi khuẩn học Nhật phát hiện lần đầu tiên bệnh tằm năm 1901  Năm 1911 nhà vi khuẩn học Berliner đặt tên  Được đưa vào sử dụng năm 1920  http://www.cf.ac.uk/biosi/staff/berry/chime/rintro.html Development of Insect-Resistant Crops Xác định chủng Bt đặc hiệu cho sâu cần diệt Chiết tách ADN mã hoá cho proten cry từ vi khuẩn Chuyển DNA mã hoá protein cry vào trồng Đánh giá biểu hiện, ổn định, hiệu độ an toàn Plants expressing Bt toxins Corn Potato Sunflower Rapeseed Tobacco Apple Cotton http://www.agbios.com/main.php Expression of some B.t insecticidal proteins in plan Glick and Pasternak, 1998 Susceptibility of different plants to insect dama Glick and Pasternak, 1998 Effective Corn rootworm control With Bt-gene Without Bt-gene 24/6 31/7 15/7 26/7 HiÖu Lúa qu¶ kháng cña sâu lóa Bt kh¸ng s©u COTTON: RESISTANCE AGAINST COTTON BOLLWORM THROUGH B.T.-TOXIN  Các biện pháp giảm tính kháng theo Bt của sâu kết hợp chuyển gen khác Kết hợp phun nhẹ thuốc hoá học Trồng xen không chuyển gen(20%) Cải tiến làm tăng cường hiệu trồng chuyển gen Cải tiến gen dùng 646 acid amin N terminal/1156 a.a, chọn codon phù hợp, Promotor mạnh Chuyển vào lục lạp:  TB nhiều lục lạp thể hiện theo procaryot Không lan tỏa qua hạt phấn A 2TH STRATEGY: Expression of insect specific α-amylase-inhibitor genes in transgenic plants  Source of the gene: Phaseolus vulgaris  CÁC CHẤT KÌM HÃM ENZYM TIÊU HOÁ  Các chất kìm hãm α amylase, amylase  Protein kìm hãm α amylase ngăn cản sự sinh trưởng của sâu non bộ cánh cứng gây hại nhiều loại đậu  Gen mã hóa chất kìm hãm α amylase chiết tách từ nhiều loại đậu  Một promoter mạnh thiết kế với gen mục tiêu nhằm thể hiện mạnh protein trình phát triển của hạt  Đã tạo đậu chuyển gen theo hướng AN EXAMPLE: TRANSGENIC PEAS EXPRESSING AMYLASE INHIBITOR FROM BEAN  The result: CAUTION: Recently, tests carried out prior to commercialization showed that the amylase inhibitor from beans when expressed in peas may induce inflammatory symptons in th lungs of mice, when spraed as a aerosol  Therefore the project was stopped!  This is a clear indication that biosafety rules work!  ... pháp chuyển gen  CÁC CHIẾN LƯỢC TẠO CÂY TRỒNG CHUYỂN GEN KHÁNG SÂU Chuyển gen tạo protoxin Bt vào  Chuyển gen tạo protein ức chế enzym tiêu hoá của sâu vào  BT PROTECTED PLANTS cry genes/Bt... cryI genes encoded proteins toxic to lepidopterans • cryII genes encoded proteins toxic to both lepidopterans and dipterans • cryIII genes encoded proteins toxic to coleopterans • cryIV genes...PHẦN II CÁC HƯỚNG TẠO CÂY CHUYỂN GEN Tạo giống kháng sâu TÁC HẠI  Côn trùng có số lượng loài lớn (7,5x105) lớp sinh vật  Côn trùng gây hại làm giảm suất sản phẩm thu