phương pháp sản xuất thực phẩm biến đổi gen

PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT THỰC PHẨM
BIẾN ĐỔI GEN
Giảng viên
Sinh viên
Lớp
:
:

:
PGS.TS. Khuất Hữu Thanh
Nguyễn Thị Quỳnh Nga (thuyết trình) - 20103259
Đặng Thị Thùy (thuyết trình) - 20103362
Đào Nhật Quang (thuyết trình) - 20103293
Hoàng Thị Thu Thuỷ - 20103564
Phạm Đức Hùng - 20103509
Kỹ thuật thực phẩm – K55
TỔNG QUAN
•
Là những thực phẩm được tạo nên từ cơ
thể sống đã được thay đổi gen bằng các
phương pháp kĩ thuật di truyền
•
Thực phẩm biến đổi gen có được các đặc
điểm mới thích hợp với yêu cầu của con
người
Thực phẩm
biến đổi gen
(Genetic Modified Food)
•
Có khả năng điểu chỉnh cấu trúc gen hiệu
quả hơn so với phương pháp nuôi chọn

lọc hay nuôi đột biến trước đây
Có thể kiểm soát
đồng thời ba loại sâu
hại chủ yếu trên cây
ngô
Sâu đục thân ngô
(Ostrinia furnacalis)
Sâu đục bắp
(Helicoverpa
armigera)
Sâu khoang
(Spodoptera litura)
Ngô biến đổi gen MON 89034
•
Được Bộ Tài nguyên và Môi trường chính thức cấp Giấy
chứng nhận An toàn sinh học
•
Được Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn cấp Giấy chứng
nhận đủ điều kiện làm thực phẩm và thức ăn chăn nuôi
PHƯƠNG PHÁP CHUNG
Tách AND tổng số
Tách gen cần thiết
Nhân bản gen cần thiết
Đưa vector tách dòng vào
tạo vector tách dòng tái tổ
hợp
Cấy vào tế bào chủ
Nhân bản nhanh chóng các
vector cần thiết
Tách gen cần thiết ra, kết

hợp với vector chuyển gen,
tạo vector chuyển gen tái tổ
hợp
Chuyển gen vào sinh vật
mục tiêu
Tách vector tái tổ hợp
Kiểm tra sự hoạt động của
gen mới
Nuôi trồng thử ở quy mô
PTN
Tạo nguồn sinh vật
chuyển gen một cách liên
tục
CÁC PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN GEN

PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN GEN TRỰC TIẾP:
-
Biến nạp DNA trực tiếp: siêu âm, PEG
-
Kỹ thuật điện xung
-
Kỹ thuật vi tiêm
-
Kỹ thuật bắn gen
-
Chuyển gen nhờ lipoxome

PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN GEN GIÁN TIẾP: chuyển gen nhờ virus
-
Vector retrovirus (RNA)

-
Vector adenovirus (DNA sợi kép)
-
Vector adeno-associated virus (DNA sợi đơn)
-
Vector herpes simplex virus (DNA sợi kép)
-
Vector baculo virus (DNA vòng kép)
CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA SỰ
HOẠT ĐỘNG CỦA GEN MỚI
•
Phương pháp nhân gen :PCR
•
Phương pháp Southern blot: định vị những
trình tự đặc biệt trên DNA hệ gen
•
Phương pháp Northern: phát hiện mRNA
•
Phương pháp Western blot: phát hiện protein
•
Phương pháp miễn dịch Elisa
I. Chuyển gen vào tế bào thực vật
1. Phương pháp chuyển GEN gián
tiếp

Chuyển gen nhờ vi khuẩn

Chuyển gen nhờ virus
A. SẢN XUẤT THỰC PHẨM
BIẾN ĐỔI GEN TỪ THỰC VẬT


Chuyển gen nhờ vi khuẩn

Các loài vi khuẩn thường được sử dụng là:
Agrobacterium tumefaciens, Agrobaterium
rhizogenees.

Nguyên tắc: hình

Chuyển gen nhờ vi khuẩn

Ưu điểm:
- gen ít bị đào thải
- số lượng bản sao ít bị đào thải hơn. Do đó tránh được
hiện tượng ức chế nhau.
- tồn tại bền vững trong cơ thể thực vật do sự phụ
thuộc chặt chẽ vào hệ thống prorein Vir, còn những
phương pháp khác gen mục tiêu được tái tổ hợp chuyên
biệt nhờ 2 trình tự IS hai đầu nhưng dễ dàng bị tách ra
ngay sau đó.

Nhược điểm:
- có phổ tấn công rộng
- gây khối u cho cây 2 lá mầm nhưng lại không gây
khối u cho cây 1 lá mầm (do cây 1 lá mầm là cây thuốc
nhóm tiến hóa nhất, nó tích lũy nhiều cơ chế kháng
bệnh hơn cây 2 lá mầm như khi bị thương các tế bào
có xu hướng hóa gỗ chứ không phân chia mạnh để tái
tạo hoặc tiếp hợp chất phenok như cây 2 lá mầm )


Chuyển gen nhờ vi khuẩn

Chuyển gen nhờ virus

Ngoài việc sử dụng vi khuẩn, người ta còn sử dụng
virus làm vector chuyển gen vào cây trồng.

Ưu điểm: - virus dễ xâm nhập và lây lan trong cơ thể
thực vật, động vật
- virus có thể mang đoạn DNA lớn hơn nhiều so
với khả năng của plasmid.

Nhược điểm: DNA virus khó ghép nối với hệ gen của
thực vật nên phương pháp này ít được sử dụng.

Chuyển gen nhờ virus

Yêu cầu của virus làm vector chuyển gen:
-
hệ gen của virus phải là DNA
-
Virus có khả năng di chuyển từ tế bào này sang tế
bào khác qua các lỗ ở vách tế bào.
-
Có khả năng mang được đoạn DNA mới, sau đó
chuyển gen này vào tế bào thực vật.
-
Có phổ kí chủ rộng (trên hiều loại cây)
-

Không gây tác hại đnags kể cho thực vật.
Đối với tiêu chuẩn trên hiện nay có 2 loại virus được sử
dụng làm vector chuyển gen là caulimovirus và
geminivirus.
2. Phương pháp chuyển gene trực tiếp

Dựa vào hiện tượng vật lý và hóa học để chuyển gene
đặc tính tốt vào vật liệu di truyền của tế bào hay mô
thực vật.

Được thực hiện theo các cách sau:

Sử dụng súng bắn gene

Chuyển gene trực tiếp bằng sung điện

Chuyển gene bằng vi tiêm

Chuyển gene qua ống phấn

Sử dụng súng bắn gene

Nguyên tắc: ngâm viên đạn nhỏ đường kính khoảng 0,5-
1,5 µm với dung dịch có chứa đoạn DAN ngoại lai cần
chuyển vào TB thực vật. Các vi đạ này được làm khô trên
1 đĩa kim loại mỏng có kích thước 0,5-0,9cm. Đĩa kim
loại này được gắn vào đầu 1 viên đạn lớn bằng nhựa.
Viên đạn lớn vừa khít với đầu nòng súng bắn gene. Khi
bắn, áp suất hơi sẽ đẩy viên đạn đi với tốc độ cao. Tới
đầu nòng súng , viên đạn lớn sẽ bị cản lại bởi 1 lưới thép

mịn, còn các viên vi đạn vẫn tiếp tục di chuyển với tốc
độ 1300m/s đến đối tượng bắn rồi xuyên vào (người ta
thường dungfkhis nén là Helium áp lực cao để bắn gene)
Ưu điểm:
-
có thể chuyển gene vào nhiều đối tượng (tế bào, mô,
mô sẹo),
-
tần xuất thành công khá cao ở cây 1 lá mầm)
-
Việc thiết kế vector khá đơn giản
-
Thao tác đơn giản
Nhươc điểm: khi tái sinh cây dễ bị thể khảm

Kỹ thuật chuyển gene bằng sung điện
Nguyên tắc: ở điện thế cao trong thời gian ngắn có thể
tạo ra những lỗ màng tế bào trần (protoplast) làm cho
DNA bên ngoài môi trường có thể xâm nhập vào trong
TB. Người ta chuẩn bị protoplast với các plasmid tái tổ
hợp đã mang gene mong muốn cần chuyển vào thực vật.
Dùng thiết bị xung điện tạo điện thế cao 200-400V trong
4-5 phần nghìn giây.

Chuyển gene bằng vi tiêm
Phương pháp này sử dụng vi kim tiêm và kính hiển vi để
đưa DNA vào những TB nhất định nhằm tạo ra các dòng
biến nạp từ protoplast và cây biến nạp thể khảm từ phôi
phát triển từ hạt phấn.

Ưu điểm:
-
Có thể tối ưu lương DAN đưa vào TB
-
Quyết định được đưa DAN vào loại TB nào
-
Có thể đưa một cách chính xác và thậm chí vào tận
nhân và có thể quan sát được.
-
Có thể nuôi riêng lẻ các TB vi tiêm và biến nạp được
vào mọi giống cây.
Nhược điểm:
-
mỗi lần tiêm chỉ được 1 TB
-
Thao tác trong khi làm đòi hỏi độ chính xác cao.

Chuyển gene qua ống phấn
Nguyên tắc: DNA ngoại lai chuyển vào cây theo
đầu ống phấn, chui vào bầu nhụy cái. Thời gian
chuyển gene vào lúc hạt phấn mọc qua vòi nhụy
và lúc bắt đầu đưa tinh tử vào thụ tinh, tốt nhất
là sự chuyển gene xảy ra đúng khi quá trình thụ
tinh ở noãn và cho TB hợp tử chưa phân chia.
Như vậy, sự chuyển gene chỉ xảy ra ở 1 TB sinh
dục cái duy nhất và khi tái sinh cây không hình
thành thể khảm
3. Phương pháp chọn dòng tế bào
xôma có biến dị

II. VÍ DỤ SẢN XUẤT CÀ CHUA CHÍN CHẬM
NHỜ BĐG
1. CƠ SỞ
Cà chua sau thu hoạch vẫn diễn ra quá trình chín do sản
sinh ra khí ehtylen => để làm chậm quá trình chín cần hạn
chế quá trình sinh khí ethylen .
⇒.
Ức chế sự biểu hiện của gen ACC synthase (là enzym chịu
trách nhiệm chuyển hóa SAM thành ACC trong quá trình
tổng hợp ethylen) => chuyển gen ACC deaminase vào
(gen này có khả năng chuyển hóa ACC thành 1 phân tử
khác)
ACC deaminase được tách từ vi khuẩn đất (A. Tumefaciens).
2. QUY TRÌNH THỰC HIỆN
1. Tách đoạn gen ACC deaminase được tách từ vi khuẩn đất
(A. Tumefaciens).
2. Thiết kế vecto mang gen
3. Nhân dòng vecto nhờ vi khuẩn E.Coli
4. Chuyển vecto mang gen biến nạp từ E.Coli sang
Agrobacterim
5. Lây nhiễm Agrobacterium chứa gen biến nạp với tế bào, mô
thực vật để tiến hành quá trình chuyển gen sang mô, tế bào
đích.
6. Chọn lọc các mô, tế bào biến nạp thành công
7. Tái sinh mô, tế bào biến nạp thành cây biến nạp hoàn chỉnh
8. Nuôi trồng cây thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, đánh
giá khả năng di truyền qua các thế hệ