Ứng dụng chủng Agrobacterium tumefaciens mang gen kháng côn trùng trong kỹ thuật chuyển gen vào cây trồng

Thành tựu chuyển gen vào cây trồng nhờ A. tumefaciens

Đầu những năm 1980, các cây thuốc lá mang T-ADN với gen mã hoá alcohol dehydrogenaza (alcohol dehydrogenase - Adh) của nấm men và nptII đã đợc tái sinh []. Mặc dù vậy, rất nhiều phòng thí nghiệm trên thế giới đã tiến hành nghiên cứu và chuyển gen thành công vào ngô, lúa, lay-ơn, măng tây và các loài cây khác bằng cách chọn lựa nguyên liệu ban đầu, kỹ thuật tái sinh cây, điều kiện nuôi cấy mô, vectơ và chủng vi khuẩn sử dụng thích hợp [], [], [], []. Trên đối tợng cây ngô, kỹ thuật tái sinh cây sau biến nạp đã thành công khi sử dụng “siêu vectơ” hai nguồn (super binary vector) trong đó phôi ngô cha trởng thành của các dòng ngô lai nh A188, Hi II đợc gây nhiễm bởi các chủng A.

Komari & đtg đã sử dụng vectơ với 2 đoạn trình tự T- ADN mang 2 gen khác nhau để chuyển vào lúa và đã thu đợc rất nhiều thể biến nạp, trong đó đã chứng minh đợc sự xâm nhiễm và phân ly của T-ADN ở thế hệ R0 và R1. Nhờ kỹ thuật chuyển gen hiệu quả này, gen quan tâm có thể dễ dàng đợc chuyển vào genom thực vật và đợc điều khiển biểu hiện ở những mô, cơ quan đặc biệt trong những giai đoạn phát triển nhất định.

Các loại vectơ chính

Các thành phần chính của vectơ

Vectơ mang gen kháng côn trùng

Nguồn gen kháng côn trùng

Sau khi đợc hoạt hoá, protein tinh thể độc đã liên kết ái lực mạnh với các chất nhận glycoprotein tại những vị trí đặc hiệu nằm trên các vi nhung mao của tế bào biểu mô ruột giữa của ấu trùng. CryII có hoạt tính kép (diệt đồng thời côn trùng Bộ Cánh vảy và Hai cánh) trong khi CryIIB chỉ diệt côn trùng Bộ Cánh vảy []. b) Các gen m hoá protein khác có hoạt tính diệt côn trùngã. ● Các chất ức chế proteaza (Protease Inhibitor): là các proteaza ngoại bào dạng tự do hoặc gắn màng có khả năng ức chế quá trình tiêu hoá protein của côn trùng nhờ ngăn cản sự hoạt động của các proteaza - những enzym phân huỷ protein.

Côn trùng Bộ Cánh vảy và Cánh cứng có thể tăng cờng biểu hiện các proteaza hoặc sản sinh enzym mới không mẫn cảm với chất ức chế proteaza và giảm những ảnh hởng có hại của chất ức chế proteaza trong hệ tiêu hoá của chúng. Dựa trên cấu trúc phân tử, protein này đợc phân loại thành hai nhóm: nhóm I với độc tính tơng đối thấp (gồm một chuỗi polypeptit A với phân tử lợng khoảng 23-32 kDa) và nhóm II rất độc (gồm chuỗi polypeptit A liên kết với chuỗi polypeptit B qua các cầu nối disulphit) [].

Chuyển gen kháng côn trùng vào cây trồng .1 Tình hình nghiên cứu ở nớc ngoài

Tại Viện Công nghệ Sinh học, nhiều gen quý nh gen mã hoá lectin và α-AI ở đậu cô ve đã đ- ợc phân lập và tạo dòng [], gen mã hoá protein bất hoạt hoá ribosom cũng đợc phân lập và biểu hiện thành công trong vi khuẩn, nấm men [], [], []. Tuy nhiên, các công trình chuyển gen thờng đợc triển khai sử dụng các vectơ mang gen chỉ thị để hoàn thiện các quy trình chuyển gen vào một số cây trồng quan trọng làm cơ sở cho bớc chuyển gen có giá trị vào các đối tợng cây trồng này. Hiện nay, các công nghệ liên quan đến việc tăng hiệu quả trồng trọt, hạn chế rủi ro, giảm ảnh hởng có hại của môi trờng đối với sản xuất nông nghiệp nh công nghệ tạo giống cây trồng có khả năng sinh trởng nhanh, cho sản lợng cao và chống chịu đợc điều kiện bất lợi; công nghệ tạo thực phẩm chất lợng tốt.

Ngoài ra, hiện nay có một số quan điểm cho rằng những gen kháng sâu bệnh khi đợc đa vào cây trồng cũng có thể tiêu diệt côn trùng có ích, gây độc con ngời, vật nuôi hoặc gây dị ứng cho những ngời mẫn cảm do cây trồng biến đổi di truyền có khả năng sản tạo ra protein kháng sâu với nồng độ cao. Các gen kháng côn trùng mới vẫn tiếp tục đợc khám phá và ứng dụng nhằm mở rộng phạm vi ảnh hởng của protein độc tố đến những loài côn trùng gây hại khác, đặc biệt đối với những loài không mẫn cảm với các loại độc tố đã biết.