ngô kháng bt và những lợi ích, giúp đem lại năng xuât cao

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ VẠN XUÂN
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

BÀI SEMINAR
ĐỀ TÀI: CÔNG NGHỆ TẠO NGÔ CHUYỂN GEN KHÁNG
SÂU TỪ BACILLUS THURINGIENSIS
GVHD: TH.S Nguyễn Đình Đề
SVTH: Nhóm 2
1. Nguyễn Văn Tâm
2. Đậu Quốc Bình
3. Lương Minh Thư


MỞ ĐẦU


NỘI DUNG

Chương 1 : tổng quan về Bacillus Thuringiensis
Chương 2: Công nghệ chuyển gen kháng sâu từ vi
khuẩn bt vào ngô


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ BACILLUS
THURINGIENSIS
1. Giới thiệu chung về Bacillus thuringiensis
 Tóm tắt về lịch sử nghiên cứu và ứng dụng của
Bacillus thuringiensis
 Vi khuẩn Bt
• Bt, viết tắt của Bacillu thuringiensis, là loài vi
khuẩn đất tạo bào tử điển hình được phân lập ở

vùng Thuringia, Đức.


Sự phân bố của B.thuringiensis.

Phổ biến trong tự nhiên, cư trú trong đất,
trên bề mặt cây và trên xác sâu.Tần suất B.
thuringiensis phân bố cao nhất từ nguồn đất
là 35%, trên mùn thóc là 30% và thấp nhất
ở trên lá cây là 16%.


 Đặc điểm hình thái của B.thuringiensis.

• Từ Bacillus nhằm miêu tả hình dáng của một
nhóm vi khuẩn khi được quan sát dưới kính
hiển vi. Nó xuất phát từ tiếng Latin có nghĩa là
hình que. Do đó, một số nơi gọi là khuẩn que
hoặc trực khuẩn
• kích thước 1-1,2 x 3-5 µm , phủ tiêm mao, di
chuyển được. Bào tử hình oval có khuynh
hướng phình ra ở một đầu


Hình thái của bacillus thuringiensis

Hình 1.2. Hình thái của B.thuringiensis

Hình 1.3.Hình dạng và kích thước Bt..

 Đặc điểm sinh hoá của B. thuringiensis.
• Bacillus là vi khuẩn gam dương. Catalase
dương tính. Sử dụng khí oxy làm chất nhận
electron khi trao đổi khí trong quá trình trao
đổi chất. Hiếu khí tùy tiện.Sinh bào tử, kích
thước 1,6 – 2 µm Tế bào đứng riêng hoặc xếp
chuỗi Nhiệt độ sinh trưởng 15º-45ºC. Tạo ra
tinh thể protein trong giai đoạn tạo bào tử, kích
thước 0,6 – 2 µm .Tinh thể có kích thước 0,6 x
2 µm. Bản chất là protein.


2. Sinh trưởng và phát triển của Bacillus
thuringiensis


3. Các loại độc tố của Bacillus thuringiensis.
• Bản chất hóa học của tinh thể độc: tinh thể độc có bản chất là protein,
trong đó 2 loại axit amin chiếm tỷ lệ cao: glutamic và axit asparaginic.
• Hoạt tính của tinh thể độc: có thể coi tinh thể độc như là tiền độc tố, nó
được hoạt hóa trong ruột một số loại côn trùng với pH thích hợp và hình
thành những phân tử độc có phân tử lượng lớn
•

4 loại độc tố khác nhau:

• Nội độc tố δ – tinh thể độc
• Ngoại độc tố β- ngoại độc tố bền nhiệt.
• Ngoại độc tố α- Lơxitinaza

• Độc tố tan trong nước.


Cấu trúc của tinh thể protein.
Bao gồm 3 vùng:
• Vùng 1: 1 chuỗi xoắn α kỵ nước bao quanh là 6
chuỗi xoắn α lưỡng tính khác. Chứa 290 axít amin
và chứa đầu N. Chịu trách nhiệm tạo lỗ rò trên ruột
sâu.
• Vùng 2: từ a.a 291 đến a.a 500. Chứa 7 tấm β và
một chuỗi xoắn α ngắn. Chịu trách nhiệm gắn với
thụ thể.
• Vùng 3: Từ a.a 501 đến a.a 644. Chứa 12 tấm β.
chứa đầu C. Chịu trách nhiệm nhận biết điểm gắn
kết.

Cấu trúc không gian của tinh thể Cry3


4. Cơ chế tác động của tinh thể độc.
• Tác động của tinh thể độc lên côn trùng là rất
phức tạp. Tác động điển hình là làm liệt đường
ruột và xoang miệng
• Sau ăn 1 phút, tinh thể độc đã xuất hiện tại
thượng bì ruột giữa.

• Sau ăn từ 1-7 giờ sâu bị liệt toàn thân. Các tế
bào thượng bì biến đổi

• Biểu hiện của sâu bị bệnh :ngừng ăn nôn mửa, lờ

đờ, mất điều khiển có thể chết ngay sau khi
nhiễm bệnh, hoặc cũng có thể bệnh kéo dài 1giờ
đến vài ngày. Nếu sống sót thì tuổi thọ, khả năng
sinh sản, trọng lượng của sâu cũng giảm

Minh họa biểu hiện của sâu bệnh dưới tác dụng
của tinh thể độc Bacillus thuringiensis.


5. Hoạt lực diệt sâu của Bacillus thuringiensis.
• Hoạt lực diệt sâu của Bacillus thuringiensis được quyết định bởi:
• Số lượng gen cry có mặt.
• Sự khác nhau về trình tự axít amin của các ICPs.
• Sự khác nhau của mức độ biểu hiện các gen.
• Thuộc tính của các ICPs, vd: khả năng giữ được độ ổn định và hoạt độ
trong quá trình lên men.


• Bt chỉ gây hại một số loài côn trùng nhất định,
không gây hại đến động vật khác và con người.
• Bt có khả năng tổng hợp protein gây tệ liệt ấu
trùng của một số loài côn trùng gây hại, trong
đó có sâu đục quả bông, các loài sâu đục thân
ngô Châu á và Châu Âu. Chúng đều là sâu hại
thực vật phổ biến, có khả năng gây ra những
sự tàn phá nghiêm trọng.


 Sau khi xâm nhập vào các ấu trùng của côn trùng đích qua đường tiêu hóa
• Protein Bt được hoạt hóa dưới tác động của môi trường kiềm trong ruột côn trùng

• Protein Bt chọc thủng ruột giữa gây nên sự tổn thương làm chúng ngừng ăn
Kết quả là côn trùng chết sau một vài ngày.

 Với khả năng sản sinh protein độc tố có khả năng diệt côn
trùng, Bt đã và đang được rất nhiều nhà khoa học nghiên cứu
và khám phá giá trị nông học của chúng.
 Đến nay, hơn 200 loại protein của Bt đã được phát hiện với các
nồng độ độc tố diệt một số loài côn trùng khác nhau.


Hình 1.1. Một số chế phẩm trừ sâu có mặt trên thị trường từ Trung
Quốc, Mỹ, Việt Nam.


Các yếu tố quyết định phổ tác dụng của Bt.
• Chủng Bacillus thuringiensis.
• Khả năng hòa tan của độc tố trong ruột sâu .
• Khả năng tiếp cận của sâu với độc tố.
• Khả năng tồn lưu của Bacillus thuringiensis trong môi trường.
Ưu điểm của thuốc trừ sâu Bt.
• Không ảnh hưởng xấu đến môi trường, người sản xuất, người tiêu dùng.
• Không ảnh hưởng đến chất lượng nông sản.
• Công nghệ sản xuất và thiết bị đơn giản, nguồn nguyên liệu sản xuất là phụ
phẩm công nghiệp.
• Tỷ lệ phát triển tìm ra chủng giống mới cao. Có thể cải tạo giống theo ý
muốn bằng phương pháp di truyền và công nghệ gen.
• Đăng ký sản phẩm mới đơn giản, nhanh và rẻ tiền.


Nhược điểm của thuốc trừ sâu BT.

• Gặp khó khăn khi cây trồng bị tấn công bởi nhiều loài sâu hại khác
nhau.
• Thời gian có hiệu lực quá ngắn do các độc tố bị phân hủy nhanh
chóng do tia UV.
• Lắng đọng nhanh trong nước → mất hoạt tính.
• Mất hoạt tính trong đất do bị phân hủy bởi các VSV trong đất.
• Khó tiếp cận được với các loài sâu ở rễ hay trong thân cây.
• Một số độc tố có thể gây bệnh ở người → ít khả năng.
• Không có khả năng tự nhân lên và kém bền vững dưới các tác động
vật lý và hóa học. Hiện tượng kháng Bt.. của sâu bệnh.
 Biện pháp chuyển gen sinh tổng hợp độc tố vào thực vật có thể giải
quyết được những nhược điểm kể trên


CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ TẠO NGÔ CHUYỂN
GEN KHÁNG SÂU TỪ BACILLUS THURINGIENSIS

2.1.Vài nét về công nghệ chuyển gen ở thực
vật
 thực vật chuyển gen
Quá trình đưa một DNA ngoại lai vào
genome (hệ gen) của một sinh vật được gọi là
quá trình biến nạp (transformation). Những cây
được biến nạp được gọi là cây biến đổi gen
(genetically modified plant-GMP)


2.2. Tóm tắt lịch sử phát triển của công nghệ chuyển gen thực vật

Năm

1980

Những phát triển quan trọng

Lần đầu tiên chuyển DNA vi khuẩn vào thực vật thành công nhờ
Agrobacterium tumefaciens

1983

Phát triển các marker chọn lọc, Ti-plasmid được loại bỏ các gen không cần
thiết

1984

Thực hiện biến nạp gen vào tế bào trần

1985

Nghiên cứu chuyển gen thành công vào thực vật gen kháng thuốc trừ cỏ

1986

Nghiên cứu chuyển gen thành công vào thực vật gen kháng virus
Lần đầu tiên đưa cây biến đổi gen ra đồng ruộng.

1987

Nghiên cứu chuyển gen thành công vào thực vật gen kháng côn trùng

Thành công trong quá trình biến nạp phi sinh học như súng bắn gen.

1988

Điều khiển sự chín ở cà chua bằng cách chuyển gen chín chậm vào cà chua.

1989

Kháng thể ở thực vật bậc cao

1990

Biến nạp phi sinh học ở ngô
Tạo cây trồng chuyển gen mang tính bất dục đực.

1991

Thay đổi thành phần carbohydrate
Tạo alkaloid tốt hơn


2.3.Một số nguyên tắc cơ bản của việc chuyển gen

• Một số nguyên tắc sinh học
• Phản ứng của tế bào với quá trình chuyển
gen
• Các bước cơ bản của chuyển gen


2.4.Vector sử dụng trong công

nghệ chuyển gen ở thực vật.
Vector là gì:
Các đặc tính của vector:
Các vector sử dụng để chuyển gen vào thực vật.

• Agrobacterium tumefaciens

Hình 2.1: Bệnh khối u
hình chóp ở cây

Hình 2.2: Khối u hình
chóp ở cành táo. Do
A.tumefaciens gây ra

a. Dưới kính hiển vi điện tử.
b. Khối u ở cây và từ khối u này xuất hiện chồi
một cách tự nhiên.


Ti – plasmid.

Cấu tạo của Ti-plasmid.


Vector Ti-plasmid cải tiến

Sơ đồ biểu diễn hệ thống vector hai nguồn để
biến nạp bằng A. tumefaciens
Các gen tạo khối u và tổng hợp nopalin được loại ra, T-DNA mang một gen đánh dấu
để chọn lọc trong thực vật (SMG). Các gen khác được chèn vào. A. t. ori: Khởi đầu sao

chép để nhân lên trong A. tumefaciens, E. c. ori: Khởi đầu sao chép để nhân lên trong
E. coli. kanR: gen kháng kanamycin để chọn lọc trong E.coli và A. tumefaciens. P1, P2:
Promoter, T1, T2: Terminator, vir: Vùng vir.