III. CÁC HƯỚNG NGHIÊN CỨU VÀ MỘT SỐ THÀNH TỰU TRONG LĨNH VỰC TẠO THỰC VẬT CHUYỂN GEN
c.Chuyển gen kháng virus gây bệnh
Có nhiều cách tạo cây kháng virus: chuyển gen mã hóa protein vỏ của virus, chuyển gen tạo enzym phân giải virus hoặc chuyển gen có trình tự đối bản (antisens) với ARN của virus => virus không nhân lên được.
VD: đu dủ kháng với virus gây bệnh đốm vòng, cây thuốc lá kháng với virus khảm dưa chuột , cây thuốc lá kháng với virus khảm alfa, khoai tây kháng với virus X, virus Y, cam, quýt kháng bệnh virus gây tàn lụi tristeza…
Lá cây đu đủ chuyển gen kháng PRSV và đối chứng
Cây thuốc lá chuyển gen kháng virus CMV và đối chứng
d. Chuyển gen kháng côn trùng phá hoại d. Chuyển gen kháng côn trùng phá hoại
Bacillus thurigensis protein ᵹ - endotoxin tinh thể
Cry Côn trùng Kiềm độc tố hoạt động các receptor đặc trưng Chết Chết
Các cây trồng như bông, ngô, khoai tây đã được chuyển gen này để tạo ra tính kháng với côn trùng loại nhai – nghiền.
Thuốc diệt cỏ glyphosat là thuốc có tác dụng diệt cỏ tốt nhất và ít gây ô nhiễm môi trường. Thuốc kìm hãm sự hoạt động của enzym enol pyruvat sikimat phosphat (EPSPS).
Enzym này chuyển hóa sản phẩm quang hợp thành acid sikimic.
Acid sikimic không được hình thành sẽ làm rối loạn toàn bộ quá trình trao đổi chất của cỏ và làm cỏ chết.
Cây trồng được tạo ra có hàm lượng và hoạt tính của enzym EPSPS cao gấp 4 lần so với cây trồng bình thường và cây hoàn toàn chống chịu được với thuốc diệt cỏ glyphosat.
EPSPS Acid sikimic Cỏ
EPSPS Acid sikimic Cỏ
Thuốc diệt cỏ
=> Tạo giống cây trồng có hàm lượng EPSPS cao để kháng thuốc diệt cỏ.
Tạo ra các dòng gen ở cây đậu tương hoặc ngô mà các gen này mã hóa cho protein giàu các acid amin (lysine, methionine, threonine và tryptophan).
VD: chuyển gen mã hóa cho một loại protein chứa các acid amin có lưu huỳnh cao bất thường vào cây đậu lupin với mục đích biểu hiện ở hạt. Kết quả làm tăng 100% hàm lượng
protein trong hạt. Hạt này dùng để nuôi cừu tăng trọng 7% và sản lượng lông tăng 8% so với cừu nuôi bằng loại hạt bình thường.
Những gen mã hóa cho protein được gắn với một promotor và đảm bảo cho protein chỉ được tổng hợp ở rễ. Tiếp theo, protein tạo thành có một hệ thống tín hiệu đảm bảo cho nó được vận chuyển vào một vị trí xác định trong TB. Trong trường hợp đặc biệt, protein được vận chuyển vào mạng lưới nội chất (ER).
Protein đi vào có thể được thải ra bên ngoài và chỉ ở vùng rễ, vì promoter chỉ đặc hiệu cho vùng này. Người ta dùng một số dung dịch muối để tách protein một cách dễ dàng với giá thành hợp lý.
Chuyển gen mã hóa protein động vật vào thực vật để sản xuất protein thực vật.
VD: chuyển gen tổng hợp lactoferrin (protein trong sữa động vật) vào khoai tây, lúa làm chúng có khả năng tổng hợp lactoferrin.
Chuyển gen để sản xuất “thực phẩm chức năng”: chuyển các gen tổng hợp các protein có tác dụng như các kháng nguyên vào cây trồng (rau, đậu, cây ăn quả). => Các cây này tạo được
vaccin
=> Ăn cây trồng chuyển gen tạo vaccin thay thế cho việc tiêm vaccine phòng bệnh. g. Chuyển gen sản xuất các loại protein mới
Chuyển một phức hợp gồm gen rolC của A. tumefaciens và promoter CaMV 35S (cauliflower mosaic virus: virus gây bệnh khảm ở súp – lơ) vào cây thuốc lá và đã thu được cây chuyển gen bất thụ.
Kết quả này đang được nghiên cứu và áp dụng trên nhiều cây khác. h. Chuyển gen mang tính bất thụ đực
Gần đây, các nhà nghiên cứu của ĐH Bristol (Anh) đã thông báo về việc sản xuất hai chuỗi dài acid béo không tạo cholesterol với số lượng lớn ở thực vật bậc cao.
VD: chuyển gen vào cây Arapidopsis thaliana tạo ra được các acid béo thiết yếu như arachidonic acid và eiconsapentaenoic acid.
Cây mù tạt Ấn Độ (Brassica juncea) vốn có khả năng kháng và hấp thụ selen (độc với thực vật ở hàm lượng cao). Khi chuyển thêm gen tạo enzym đói selen vào làm cây này hấp thụ selen cao 3,4 lần. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Tuy nhiên, khả năng cây chuyển gen này sẽ lai với các loại hoa màu khác là một điều đáng lo ngại. k. Làm sạch đất ô nhiễm
Chuyển gen vào đậu tương và ngô làm cây có:
Hàm lượng dầu cao hơn, cung cấp nhiều năng lượng hơn cho bò, lợn và gia cầm.
Hàm lượng các loại amino acid không thay thế cao hơn.
Tăng hàm lượng phosphore trong thức ăn chăn nuôi. l. Làm thức ăn chăn nuôi
Các sắc tố tạo màu sắc hoa được chứa trong mô của cánh hoa nhất là TB biểu bì.
Có 3 nhóm anthocyanin cơ bản tạo ra màu sắc hoa: dẫn xuất của các chất pelargonidin, cyanidin và delphinidin.
Trên cơ sở biết gen mã hóa cho các enzym tham gia vào biến đổi sắc tố, người ta đã chuyển gen mã hóa hoặc gen ức chế hoạt động của các enzym nhằm điều khiển hướng chuyển hóa sắc tố tạo ra hoa có nhiều màu sắc khác nhau.
Đa dạng màu hoa
Ngoài ra, còn có các hướng khác:
Chuyển gen chịu lạnh
Một loại gen chống giá rét lấy từ cá nước lạnh đã được cấy vào một số cây trồng. => cây trồng có thể chịu được nhiệt độ thấp.
Chuyển gen chịu hạn/chịu mặn
Tạo ra cây trồng có khả năng chịu đựng thời kỳ hạn hán dài ngày hoặc lượng muối cao trong đất và nước ngầm sẽ giúp ích rất nhiều cho nông dân.