công nghệ chuyển gene thực vật

Công nghệ chuyển gene thực vật
Công nghệ chuyển gene thực vật
1
NGUYỄN QUỐC ANH

Nội Dung
1/. Khái quát về thực vật biến đổi gene (GMP)
2/. Các bước biến nạp gene vào thực vật
3/. Các phương pháp biến nạp gene vào thực vật
4/. Thành tựu và hướng nghiên cứu
2
3
2.3.1 THỰC VẬT BIẾN ĐỔI GEN (GMP)
Gạo vàng giàu vitamin A
(gạo có chứa beta-
carotene)
Hoa hồng màu xanh ( được tạo ra
bằng cách thêm vào gene Iris cho
cây hồng)
2.3.1 THỰC VẬT BIẾN ĐỔI GEN (GMP)
2.3.1 THỰC VẬT BIẾN ĐỔI GEN (GMP)
GMP ( Genetically Modified Plant)
GMP: Là thực vật mà vật liệu di truyền của
chúng bị biến đổi thông qua việc can thiệp
bằng các kỹ thuật di truyền
4
Khái quát về quá trình
biến nạp
Tế bào chất
Nhân
Màn tế bào

Gen được
chọn
www.encarta.msn.com
Vi khuẩn
NST của vi
khuẩn
5
2.3.2 Các bước của quá trình biến nạp gene
4. Biến nạp gene vào thực vật
6
1. Chọn lựa gene, đoạn gene cần thiết
2. Cắt đoạn gene cần thiết
3. Chuyển đoạn gene cần thiết đó vào sinh vật khác
DNA cho đoạn
gene
Gene dò tìm
Genetic probe
1. Chọn đoạn gene cần thiết
(a) Cô lập gene cụ thể từ những sinh vật cho gene
7
•
Phá vỡ tế bào
•
Bổ sung những đoạn gen dò tìm (Genetic probe)
•
Phát hiện vị trí của các gene cần quan tâm
Vị trí của
gen quan
tâm
1. Chọn đoạn gene cần thiết

8
Tế bào vi khuẩn
Plasmid
(b) Phân lập plasmid từ tế bào vi khuẩn
www.sci.sdsu.edu
2. Cắt đoạn gene cần thiết
Enzyme cắt giới hạn hoạt động như những cây kéo
phân tử và cắt DNA ở những vị trí cụ thể được gọi
là vị trí cắt giới hạn (restriction sites)
9
Vị trí cắt giới hạn
Vị trí cắt
giới hạn
Ezyme cắt
giới hạn
Clipartguide.com
2. Cắt đoạn gene cần thiết
10
Vị trí cắt
giới hạn
Plasmid
Vị trí cắt giới hạn Vị trí cắt giới hạn
DNA cho đoạn gen
Vị trí cắt
giới hạn
2. Cắt đoạn gene cần thiết
11
DNA cho gene
Điểm kết thúc
Plasmid

3. Chuyển gene vào tế bào vi khuẩn
12
Enzyme DNA ligase
nối những điểm kết
thúc lại với nhau
D
N
A

c
h
o

v
ớ
i

n
h
ữ
n
g

đ
i
ể
m

k
ế

t

t
h
ú
c
Plasmid
DNA với
những điểm
kết thúc
3. Chuyển gen vào tế bào vi khuẩn
13
Plasmid
DNA
DNA
cho gen
Enzyme DNA Ligase
nối những điểm kết
thúc lại với nhau
Next slide
for
animation
www.gch.ulaval.ca
DNA tái tổ hợp
DNA Ligase
14
3. Chuyển gen vào tế bào vi khuẩn
DNA tái tổ hợp được đưa vào tế bào vi khuẩn
15
Nhiễm sắc

thể của vi
khuẩn
Tế bào vi
khuẩn
DNA tái tổ hợp
Gen được
khép kín
4. Biến nạp gene vào thực vật
Tế bào vi khuẩn được nhân lên theo công thức nhị phân
Fission (Binary Fission)
16
•
Tế bào vi khuẩn sản xuất polypeptide
•
Mã hóa các gen hoặc protein từ DNA cử sinh vật
cho gen
Tóm tắt các bước
17
DNA cho gene
Plasmid
1. Cắt với enzyme
cắt giới hạn
DNA cho gene
Điểm kết
thúc
2. Enzyme
Ligase nối các
điểm kết thúc
lại với nhau
DNA tái tổ

hợp
2.3.3 Một số phương pháp chuyển gen
•
2.3.3.1 Chuyển gen gián tiếp
•
a. Chuyển gen gián tiếp nhờ Agrobacterium
tumefaciens

Nguyên lý

Sử dụng Ti plasmid của Agrobacterium
tumefaciens làm vector.

Ti plasmid gồm hai thành phần:

T – DNA chứa gen điều hòa sinh trưởng cục bộ,
gen tổng hợp các chất Opine và gen gây khối u,
có khả năng xâm nhập vào DNA thực vật.

Vùng vir làm tăng tần số biến nạp.
•

18
Tạo cà chua biến đổi gen
19
(1) Sao chép một đoạn gen từ cà rốt
(2)Chèn đoạn gen vào một plasmid
(3) Plasmid này lại được đưa vào Agrobacterium
(4) Agrobacterium chuyển đoạn gen của cà rốt vào các TB
cà chua nằm trên đĩa petri.

(5)TB cà chua này tiếp tục sinh trưởng và chuyển sang môi
trường có chứa hormone kích thích sự mọc rễ và chồi
(6) Gen từ cà rốt đã làm biến đổi sắc tố của cà chua thành
màu của beta – carotene, tạo ra cà chua có giá trị cao

Nguyên lý

Hệ gen của virus phải là DNA.

Virus có khả năng di chuyển từ TB này sang
TB khác qua các lỗ ở vách TB.

Có khả năng mang được đoạn DNA mới, sau
đó chuyển vào TB thực vật.

Có phổ kí chủ rộng.

Không gây tác hại đáng kể cho thực vật.
20
b. Chuyển gen gián tiếp nhờ virus
21
Ưu điểm

Dễ xâm nhập và lây
lan trong cơ thể vật
chủ.

Có thể mang đoạn
DNA lớn.
Nhược điểm


DNA virus khó ghép
nối với hệ gen của thực
vật
22
Chuyển gen bằng phương pháp hóa học
Chuyển gen nhờ kỹ thuật siêu âm
Chuyển gen bằng vi tiêm
Chuyển gen bằng xung điện
Chuyển gen bằng súng bắn gen
Chuyển gen trực tiếp qua ống phấn
2.3.3.2 Phương pháp chuyển gen trực
tiếp
•
a. Chuyển gen bằng súng bắn gen (gene gun)

Nguyên lý

Ngâm những vi đạn với dung dịch có chứa đoạn DNA
ngoại lai cần chuyển.

Các vi đạn này được làm khô trên một đĩa kim loại
mỏng.

Đĩa này được gắn vào đầu một viên đạn lớn có kích
thước vừa khít đầu nòng súng bắn gen.

Khi bắn, viên đạn lớn bị giữ lại còn vi đạn xuyên vào
TB.


Sau khi bắn, tách các mô, TB và nuôi cấy invitro để tái
sinh cây.
23
2.3.3.2 Phương pháp chuyển gen trực tiếp
Súng bắn gen
Sơ đồ nguyên lý hoạt động
của súng bắn gen
24
25
Ưu điểm

Thao tác dễ dàng, bắn
một lần được nhiều TB.

Nguyên liệu để bắn đa
dạng (hạt phấn, TB nuôi
cấy, TB mô hóa và mô
phân sinh).
Nhược điểm
Tần số biến nạp ổn
định thấp