BÀI 3 các HƯỚNG CHÍNH TRONG tạo GIỐNG THỰC vật CHUYỂN GEN
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.22 MB, 41 trang )
BÀI 3
CÁC HƯỚNG CHÍNH TRONG TẠO GIỐNG
THỰC VẬT CHUYỂN GEN
I. CÂY TRỒNG KHÁNG SÂU
Gen tiền độc tố kháng sâu do VK Bacillus
thuringiensis sinh ra
Chất kìm hãm α-amylaza
Chất kìm hãm proteaza
=> Các chất này ảnh hưởng đến khả năng tiêu hóa
thức ăn của sâu.
1. Tiền độc tố BT
BT là một chế phẩm an toàn để bảo vệ cây do nó không tồn tại bền vững trong môi trường
và không độc đối với ĐV có vú.
Một số loài sâu ăn các mô bên trong cây nên không bị kìm hãm bởi các chế phẩm BT
=> Đưa gen độc tố BT vào biểu hiện trong cây và tổng hợp dạng hoạt động độc tố này với hàm
lượng vừa đủ.
Cách tiến hành:
–
–
Xác định trình tự tối thiểu mã hóa hoạt tính độc
(646 aa đầu tiên đầu N của tiền độc tố 1.156aa)
Cắt ngắn gen sao cho chỉ phần đầu N tiền độc tố
được tạo ra và chèn một promoto thực vật mạnh
để điều khiển sự biểu hiện gen
2. Chất kìm hãm proteaza
Một số lòai TV có các cơ chế bảo vệ trước sâu bệnh nhưng không thật sự hiệu quả.
Phân lập gen proteaza thực vật quy định chất kìm hảm proteaza và một protor mạnh, sau
đó đưa vào tế bào thực vật để tạo thành cây chuyển gen có khả năng sinh tổng hợp chất
kìm hãm proteaza đủ cao để giảm sự phá hoại của sâu bệnh.
Ví dụ:
Đưa gen chất kìm hãm proteaza khoai tây II vào đã tạo cho cây lúa khả năng chống sâu
đục thân hồng (Sesamia inferens): tạo lỗ hổng trong thân, bông lúa chết, không có hạt.
3. Chất kìm hãm α-amilaza
Sự sinh trưởng của ấu trùng bọ vòi voi đậu bò (Callosobruchus maculatus) và bọ vòi voi
đậu azuki (C.chinensis) bị kìm hãm khi trong khẩu phần ăn có đậu cove.
Do trong đậu cove có mặt các chất kìm hãm α-amilaza.
Tiến hành phân lập gen mã hóa chất kìm hãm α-amilaza và đặt dưới sự kiểm soát của một
promotor mạnh đặc hiệu và biến nạp vào cây đậu Hà Lan.
II. CÂY TRỒNG KHÁNG THUỐC
TRỪ CỎ
Nguyên tắc chung là phải tìm được gen kháng lại cơ chế gây hại của thuốc trừ cỏ:
–
–
–
Nâng cao hoạt tính của các enzyme bị hại do
thuốc trừ cỏ;
Tạo ra các enyme đột biến không bị ảnh hưởng
của thuốc trừ cỏ;
Tạo các enzyme làm mất tính độc của thuốc trừ
cỏ.
Ví dụ:
Thuốc diệt cỏ kìm hãm quang hợp Bromoxynil
Đưa gen mã hóa enzyme nitrilaza (phân lập từ VK đất Klebiella ozaenae) có thể bất
hoạt bromoxynil trước khi nó hoạt động
III. CÂY TRỒNG KHÁNG VIRUS
Có nhiều hướng tạo cây kháng bệnh virus bằng kỹ thuật chuyển gen:
–
–
–
Chuyển gen mã hoá cho protein vỏ;
Chuyển gen tạo các ribozyme (enzyme phân giải
virus);
Chuyển các gen đối mã với RNA của virus.
1. Bảo vệ qua trung gian vỏ virus
Protein vỏ của virus khi được tổng hợp trong cây chuyển gen có khả năng làm giảm sự
gây nhiễm và lan tỏa một cách có hệ thống của virus đó (đôi khi cho tính kháng phổ rộng
với các virus không liên quan).
Cơ chế chính xác hiện nay chưa được biết rõ.
2. Bảo vệ bằng biểu hiện các gen khác
Dùng protein thực vật kháng virus
Ví dụ: Cỏ thương lục (Phytolacca americana) có 3 protein kháng virus:
–PAP:
có ở lá mùa xuân
–PAP II: có ở lá mùa hè
–PAP-S: có ở hạt
Đây là các protein bất hoạt ribosome loại bỏ gốc
adenin đặc hiệu từ rARN của tiểu đơn vị 60S.
IV. TẠO GIỐNG HOA CÓ KIỂU
HÌNH VÀ MÀU SẮC MỚI
Việc chuyển gen tạo ra giống hoa mới là một hướng đi đầy triển vọng vì cây hoa không phải là
cây thực phẩm, việc sử dụng sản phẩm chuyển gen khá thuận lợi.
Anthocyanin thuộc nhóm flavonoid, là dạng phổ biến nhất của chất màu ở hoa.
Màu sắc khác nhau của hoa có thể được tạo thành bằng cách thay đổi gen của các
enzyme trong con đường sinh tổng hợp anthocyanin.
Đối tượng: hoa hồng, cẩm chướng, tulyp và cúc
V. CÂY KHÁNG NẤM VÀ VI KHUẨN
Dạng dự trữ liên hợp của acid salixylic
Acid salixylic cảm ứng
Các protein liên quan phát sinh bệnh (PR)
Kháng tác nhân gây bệnh nấm hoặc vi khuẩn
Ví dụ 1: Nồng độ Chitinaza cao
Cây chuyển gen biểu hiện nồng độ chitinaza cao có khả năng thủy phân liên kết β-1,4 của
chitin N-axetyl-D-glucosamin: thành phần chủ yếu của vách tế bào nấm.
Ví dụ 2: Gen NPR1
Gen NPR1 là một protein điều hòa chủ sự biểu hiện các gen PR.
Ở Arabidopsis thaliana việc biểu hiện quá mức gen NPR1 có thể dẫn đến sự tạo thành tính
kháng bệnh phổ rộng với cả nấm và vi khuẩn.
Ví dụ 3: Acid salixylic
Sản xuất vượt mức acid salixylic
Cách tiến hành:
–
–
Tách các gen mã hóa enzyme isochorismat
synthaza và isochorismat pyruvat lyaza.
Dung hợp các gen này vào trình tự đích của
DNA.
VI. CÂY CHỐNG CHỊU STRESS VÀ SỰ
GIÀ HÓA
Hậu quả của stress sinh lý là sản xuất ra các gốc oxy
=> Cây có khả năng chống chịu với các gốc oxy sẽ có khả năng chịu được các dạng stress
khác nhau
1. Stress oxy hóa
Tác nhân gây stress: muối, hạn, đóng băng, ozon, SO2 .
Hậu quả: tạo thành oxy phản ứng (phá hủy màng, cấu trúc liên kết màng, các đại phân
tử…) chủ yếu là anion superoxid
Ví dụ 1: Gen superoxit diamutaza
O2
superoxit dismutaza
H2O2
Catalaza
H2O + O2
Tiến hành chuyển gen superoxit dismutaza vào cây thuốc lá tăng sức chống chịu
với stress (cường độ chiếu sáng cao, ozon..)
Ưu điểm:
–
–
–
Tăng tính kháng với thuốc diệt cỏ Methyl viologen
(paraquat)
Kháng với stress ánh sáng
Duy trì chất lượng hoa cắt trong quá trình vận
chuyển
