- Theo đó ADN chuyển vào có thể theo đường ống phấn chui vào bầu nhụy và chuyển gen ngay sau khi hạt phấn mọc qua vòi nhụy và bắt đầu đưa tinh tử vào thụ tinh.
- Tốt nhất là sau khi thụ tinh xảy ra ở noãn nhưng TB sinh dục cái chưa phân chia
- Sự chuyển gen xảy ra đối với 1 TBSD cái duy nhất → không tạo ra thể khảm
Câu 10. Nêu các hướng tạo cây trồng chuyển gen? Trình bày cơ sở của phương pháp tạo cây trồng chuyển gen mang đặc tính kháng sâu, kháng thuốc trừ cỏ, kháng
bệnh nấm, kháng vi khuẩn, kháng virus? Cho ví dụ cụ thể?
Trả lời
1. Các hướng chính trong tạo cây trồng chuyển gen
Chuyển gen kháng sâu
Chuyển gen kháng thuốc trừ cỏ
Chuyển gen tạo cây kháng virus nhờ chuyển nạp gen protein vỏ virus
Chuyển gen tạo giống hoa có kiểu và màu sắc mới
Chuyển gen sản xuất các protein động vật vào thực vật
Chuyển gen thay đổi protein của thực phẩm và thức ăn gia súc
Chuyển gen tạo tính bất dục ở cây trồng
2. Cơ sở của phương pháp tạo cây trồng chuyển gen kháng sâu
Từ hơn 30 năm nay, trong sản xuất đã sử dụng thuốc trừ sâu vi sinh Bt do vi khuẩn Bacillus thurigiensis tạo ra.
- VK này sản xuất ra các protein kết tinh rất độc đối với ấu trùng của nhiều loại côn trùng nhưng không độc đối với động vật có xương sống
- VK này có thể sản sinh ra 4 loại độc tố: ngoại độc tố α, β, γ toxin và nội độc tố δ toxin, trong đó nội độc tố δ toxin là quan trọng nhất.
- Tinh thể protein do vi khuẩn tạo ra sau khi xâm nhập vào côn trùng sẽ bị các protease trong ruột côn trùng phân giải thành các đoạn nhỏ trong đó có đoạn mang khối lượng phân tử 68000dalton chứa gần 1200 axit amin có hoạt tính độc gây hỏng ruột côn trùng.
- Từ năm 1987, người ta đã tách gen mã hóa protein độc này, các gen này thường định vị trên plasmid và gọi chung là gen ICP và ký hiệu là cry
(crystal).
- Người ta đã phân nhóm gen này thành 6 nhóm chính, ký hiệu từ cryI đến
cryVI. Cụ thể:
+ cryI: diệt ấu trùng bộ cánh vảy (Lepidoptera)
+ cryII: diệt ấu trùng bộ cánh vảy và bộ hai cánh (Diptera)
+ cryIII: diệt ấu trùng bộ cánh cứng (Coleoptera)
+ cryIV: gây độc lên ấu trùng bộ hai cánh
+ cryV: hại ấu trùng Lepidoptera và Coleoptera
+ cryVI: diệt tuyến trùng.
3. Cơ sở của phương pháp tạo cây trồng chuyển gen kháng thuốc trừ cỏ
- Vấn đề đặt ra trong sử dụng thuốc trừ cỏ là diệt cỏ không diệt cây. Muốn vậy người ta phải tạo ra các giống có đặc tính kháng thuốc trừ cỏ.
- Để làm việc này, hiệu quả nhất là sử dụng kỹ thuật chuyển gen kháng thuốc trừ cỏ vào cây trên nguyên tắc là phải tìm được gen kháng lại cơ chế gây hại của thuốc trừ cỏ như:
+ Nâng cao hoạt tính của các eznym bị hại do thuốc trừ cỏ
+ Tạo ra các enzym đột biến không bị ảnh hưởng bởi thuốc trừ cỏ + Tạo ra các enzym làm mất tính độc của thuốc trừ cỏ.
Ví dụ:
- Glyphosat là thuốc diệt cỏ phổ biến hoạt động theo cơ chế: kìm hãm eznym biến đổi sản phẩm quang hợp thành axit mạch vòng sikimic tên là Enzym
enol pyruvat sikimat phosphat synthetase (EPSPS). Khi aixt này không được hình thành sẽ gây rối loạn toàn bộ quá trình trao đổi chất và làm thực vật chết.
- Người ta đã tìm được gen mã hóa enzym này, cải biến nó và chuyển nạp vào cây trồng → Tạo ra cây có hàm lượng hoạt tính enzym này cao gấp 4 lần bình thường và hoàn toàn chống chịu được với thuốc trừ cỏ.
- Người ta đã tạo ra hàng loạt cây trồng kháng thuốc trừ cỏ điển hình là ngô, bông và đậu tương.
4. Cơ sở của phương pháp tạo cây trồng chuyển gen kháng virus
- Bệnh virus là bệnh không chữa được → tạo ra cây trồng kháng virus - Có các đường hướng tạo cây kháng virus bằng kỹ thuật chuyển gen:
+ Chuyển gen mã hóa protein vỏ
+ Chuyển gen tạo các ribozyme (enzym phân giải) virus
+ Chuyển gen đối bản với ARN của virus → khóa lại sự sao chép của virus
- Trong đó việc chuyển gen mã hóa protein vỏ virus là tương đối phổ biến
+ Virus có cấu tạo gồm phẫn lõi là các các axit nu (ADN, ARN) và phần vỏ là protein
+ Khi có mặt gen mã hóa protein vỏ trong TB sẽ kìm hãm sự nhân của virus nhiễm vào
- Ví dụ về cây trồng kháng virus: đu đủ kháng bệnh virus đốm vòng (PRSV), khoai tây kháng virus X,…