Bài thuyết trình môn Công nghệ sinh học vi sinh: Cây trồng chuyển gen bao gồm những nội dung chính về một số khái niệm; kĩ thuật chuyển gene trên thực vật; các phương pháp chuyển gene gián tiếp; cây trồng chuyển gen BT. Mời các bạn tham khảo bài thuyết trình để nắm bắt nội dung chi tiết.
ọ ệ Môn: Công ngh sinh h c vi sinh
ọ
ệ ị ớ L p: CH Công ngh sinh h c K7 GVHD: TS. Vi Th Đoan Chính
ễ ế ưở * Nguy n Vi t Tuyên: nhóm tr ng
ị
ỗ ả ạ * Ph m Thùy Dung ầ * Tr n Th Thanh Vân * Đinh Anh Tu nấ * Đ C m Vân
5. Cây tr ng chuy n gen BT
* Chuyển gen: là đưa một đoạn DNA ngoại lai
vào genome của một cơ thể đa bào, sau đó đoạn DNA ngoại lai này sẽ có mặt ở hầu hết các tế bào và được truyền lại cho thế hệ sau. ể
: là thực vật có gen
* Th c v t chuy n gen ự ậ
ngoại lai (gen chuyển) xen vào trong DNA genome của nó.
* Gen chuyển: là gen ngoại lai được chuyển từ một cơ thể sang một cơ thể mới bằng kỹ thuật di truyền.
•
ộ ậ
c thi d ng
ồ
•
ủ ế h p ho c g n vào b gen c a t
ặ
ợ ấ ệ ệ
Bằng súng bắn gen
Nhờ kĩ thuật siêu âm
Bằng xung điện
Phương pháp trực tiếp
Qua ống phấn
Bằng hóa chất
Bằng vi tiêm
Phương pháp chuyển gene
Chuyển gen nhờ Agrobacterium
Phương pháp gián tiếp
Chuyển gen nhờ virus
2.Kỹ thuật chuyển gen ở thực vật
3.Các ph
ng pháp chuy n gene gián ti p
ế ườ ẩ ự ậ bào th c v t qua ng là vi khu n
ộ ặ - Gen đ ể ượ c chuy n vào t ậ m t sinh v t trung gian, th ho c virus
• Agrobacterium là nhóm vi khu n đ t, gram ()
ấ
ệ ẩ cây khi xâm
ễ ứ ươ
ở ng. Agrobacterium ượ ử ụ ệ c s d ng cho vi c
ể ệ ệ gây ra các tri u ch ng b nh ế nhi m qua v t th tumefaciens là chi hay đ chuy n gen ( gây b nh u thân)
M t s kh i u do vi khu n ẩ Agrobacterium ấ ớ ố ộ tumefaciens t o ra. A: m t kh i u r t l n hình ố ộ thành trên thân cây hoa H ng, B: m t dãy kh i u n m trên nhánh c a cây Nho
3.1. Chuy n gen nh vi khu n đ t agrobacterium
• A.tumefaciens xâm nhi m vào th c v t qua
ự ậ ế ế ị ươ ễ bào b th t ra ng ti
ấ ươ ng , do t ợ
ế ị
ặ ố đ c tính gây kh i u đ
• Vi khu n không xâm nh p mà chuy n Ti
ể
ế v t th ữ nh ng h p ch t polyphenol thu hút chúng. ạ • A. tumefaciens có 1lo i plasmid quy t đ nh ượ ọ c g i là Tiplasmid. ậ ự ậ ế ẩ plasmid vào t bào th c v t.
3.1. Chuy n gen nh vi khu n đ t agrobacterium
ể i t o ra các lo i vector đ chuy n
ấ ủ ợ
ạ
ồ ạ i
Con ng ể ạ ườ ạ ờ ự ậ ế bào th c v t nh A. tumefaciens ADN vào t ự ợ (1) Vector liên h p: Là s h p nh t c a vài lo i plasmid khác nhau ị ể ồ (2) Vector nh th : g m 2 plasmid cùng t n t trong Agrobacterium
A- Vector liên hợp B- Vector nhị thể
ạ ẩ ườ i ta
ậ
ể ể ơ ể ự ậ ể ớ ơ
ả ạ ủ
ạ
ề ượ ủ ố ớ c qua nhân
ế ế ườ ủ ng làm y u t
Bên c nh vi khu n Agrobacterium, ng còn dùng virus làm vector chuy n gen, do virus ễ d xâm nh p và lây lan trong c th th c v t, ầ có th mang đo n gen c n chuy n l n h n so ớ v i kh năng c a plamid ế H n ch : ủ + Axit nucleic c a virus không ghép n i v i ộ ỉ ự ậ b gen c a th c v t, ch truy n đ ố gi ng vô tính ự ễ + S lây nhi m c a virus th ự ậ bào th c v t
4. Các ph
ti pế
Xung đi nệ ắ Súng b n gen
Tr cự ti pế
Ố ấ Hóa ch tấ ng ph n
Siêu âm Vi tiêm
4. Các ph
ti pế ươ
ắ ằ ể ng pháp súng b n
ộ ắ ể ư
•
t b s d ng đ đ a bào
ạ
ọ
ố ờ
ỏ ạ ế ế ị ử ụ ế ề ượ ử ụ c s d ng là các h t kim ạ c bao b c ADN. Các viên đ n ự ậ ự c b n vào kh i mô th c v t nh áp l c ế ẽ bào. bào ADN tách kh i h t và cài vào
4.1.Chuy n gen b ng ph gen • Súng b n gen là m t thi thông tin di truy n vào t ạ ạ Đ n (vi đ n) đ ượ ạ ặ lo i n ng đ ượ ắ đ cao do khí helium, chúng s xuyên vào t Khi vào t ủ ADN c a cây
ể ế ắ
ế
ườ ợ ầ ế bào tr n làm cho trên màng t ậ ể ườ ng có th xâm nh p ấ bào. Đem protoplast nuôi c y ng thích h p đ tái sinh thành cây
ớ ố ượ ầ
ể ể ng 1 lá m m
4.3. Chuy n gen b ng vi tiêm
•
ể
ặ ế ằ bào protoplast ho c TB đ n (
ằ
•
ể ỏ
ươ ư
ố ở ừ ệ ớ ng pháp này cho phép đ a gen vào đúng ả ế bào v i hi u qu t ng t
Chuy n gene b ng vi tiêm là chuy n gene ể ơ ự ế tr c ti p vào t ử ỏ ứ ư ch a hình thành v c ng) b ng cách s ụ d ng vi tiêm nh , kính hi n vi và các vi thao tác. Ph ị v trí mong mu n ố ươ ng đ i cao. t
Vi tiêm DNA vào t
bàoế
4.4. Chuy n gen qua ng ph n
• Là ph
ươ
ượ ấ ự ng pháp chuy n không qua nuôi c y ể c chuy n tr c
•
ế ấ
ườ
ụ ấ
ể ạ ấ ọ
ụ ụ ư ể ạ invitro, các DNA ngo i lai đ ố ườ ằ ti p b ng đ ng ng ph n. ể ạ DNA ngo i lai chuy n vào cây theo đ ng ờ ầ ố ng ph n, chui vào b u nh y cái. Th i gian chuy n gene là vào lúc h t ph n m c qua vòi nh y và lúc đ a tinh vào th tinh.
• Dùng sóng siêu âm đ chuy n gene vào t
ể ể ế
•
bào tr n.ầ Nguyên t c:ắ
ộ ạ ế
ố ứ
•
ị
ế ắ
•
ề ị ớ ầ ố
ớ
ổ ạ ế ạ Sau khi t o protoplast, ta ti n hành tr n ớ protoplast v i plasmid ch a gene mong mu n ề ạ t o dung d ch huy n phù. ầ Ti n hành c m đ u máy siêu âm vào dung ả d ch huy n phù kho ng 3mm và cho máy phát ờ v i t n s 20kHz, th i gian 600 900 ms. Sóng siêu âm làm cho l p màng protoplast ỗ giúp cho DNA ngo i bi n đ i t o ra các l
ậ ế lai xâm nh p vào t bào.
•
ờ
ọ
ế
ể ươ ng pháp chuy n gene vào protoplast ư ấ ầ bào tr n) nh các ch t hóa h c nh ặ
•
ộ
ấ
ổ
ự ị
ể
ạ
•
ế bào. ầ
ạ
ế ế
ữ
ấ
ằ
ử
ồ ế
.
ế
bào protoplast
Là ph (t polyethylene glycol (PEG) ho c canxi phosphat. ủ ủ Khi có s tác đ ng c a hóa ch t thì màng c a protoplast b thay đ i và protoplast có th thu ậ nh n DNA ngo i lai vào bên trong t Ở ồ ộ n ng đ cao, PEG làm ADN c n bi n n p ở ạ không còn tr ng thái hoà tan n a mà k t dính ạ ạ i trên màng sinh ch t. Sau đó, b ng cách lo i l ặ ở ủ ộ ỏ b PEG và x lý n ng đ cao c a Ca2+ ho c ạ ể ạ ẽ ượ ộ đ pH cao, ADN bi n n p s đ c chuy n n p vào trong t
• 1911, Ernst Berliner (Đ c) đã phân l p đ
ứ
ẩ ặ
ậ ượ c và đ t tên cho loài vi khu n này là BT (hay Bacillus thuringenesis ).
• 1915, Ernst Berliner ti p t c đ a ra báo cáo
ế ụ ư
ề ộ ạ ộ ố protein, là m t thành
ơ ể
ầ ả ừ ở ố ọ
ộ v m t lo i đ c t ph n s n sinh ra trong c th BT. ể ế • T 1938 tr đi, BT dùng đ gi ấ ơ t m i m t là ề c s n xu t nhi u h n
ượ ề ả ạ ư chính, tuy BT đ ế ẫ nh ng v n còn nhi u h n ch .
• 1956, m ra h
ở ướ ứ ớ ng m i cho các nghiên c u
ơ ế ề ề ộ v tác nhân, c ch tác đ ng và di truy n.
ừ ế ố
ẩ ắ ầ ượ ử ụ ả ấ ộ ấ • 1958, các ch ph m thu c tr sâu s n xu t ở c s d ng r t r ng rãi
ứ ế BT ngày càng đ ượ ử c s
ừ ố đây, các qu c gia trên
ộ i b t đ u đ u t m nh cho các nghiên
ừ BT b t đ u đ t ỹ M , Anh, Đ c… ẩ ừ • T 1980, ch ph m t ừ ụ d ng r ng rãi. Và t ầ ư ạ ế ớ ắ ầ th gi ứ ề c u v BT.
Vi khu n Bacillus thuringiensis
ộ ạ ươ ự • Là m t lo i tr c khu n gram d
ề ạ ng, d ng ỗ d ng chu i nhi u
ẩ ặ ở ạ hình que, hình thoi ho c phân t .ử
• Hình thành bào t
ử ể ộ ố và tinh th đ c t .
ủ ẩ
ộ • Tính đ c hay tính di ộ ụ t sâu c a vi khu n BT ẩ do vi khu n sinh ra
ể ệ ộ ố ph thu c vào các đ c t ưở trong quá trình sinh tr ng và phát tri n.
Bacillus Thuringenesis
ầ
ậ ộ ộ
• Theo Kreig, Langenbrusch (1981) có g n 525 ị loài thu c 13 b côn trùng đã ghi nh n b nhi m vi khu n BT.
ễ ẩ
ộ ấ ề ả
ộ ộ
ộ
• Trong đó, nhi u nh t là b cánh v y (có 318 loài), sau đó là b hai cánh (59 loài), b cánh màng (57 loài), b cánh c ng (34 loài), các ộ b khác có t 112 loài b nhi m vi khu n này.
ứ ị ừ ễ ẩ
• BT sinh ra 4 lo i đ c t
ạ ộ ố ạ ộ ố ạ ộ ố
( exotoxin) ( exotoxin) ( exotoxin)
– Ngo i đ c t – Ngo i đ c t – Ngo i đ c t ộ ộ ố – N i đ c t
α α β β γ γ δ δ ( endotoxin)
ạ ộ ố :
• Trong 4 lo i này n i đ c t ạ
ạ
ộ ộ ố δ đ ị ấ c chú ý ệ t côn
ế ẩ ủ ượ nh t và nó quy t đ nh ho t tính di trùng c a vi khu n.
ẽ
ạ ộ ố
Ngo i đ c t
ụ này s phát huy tác d ng ườ ộ ng
ộ
ạ ộ
ổ
ươ
ủ ữ
ở
ng
ộ ủ ạ ộ ố
ạ ộ ố ề
ng ru t c a côn trùng. β
(ngo i đ c t
b n nhi
ệ ở t):
120
ạ ộ ố (Độc tố tan trong nước): gây ra
γ
α ạ ộ ố : lo i đ c t ộ ạ ở ữ nh ng côn trùng nào có đ pH đ gây đ c h i ớ ợ ru t phù h p v i pH ho t đ ng c a enzyme leucitinaseC. Nó cũng gây nên nh ng t n th ườ đ Ngo i đ c t ºC sau 15 phút vẫn còn hoạt tính độc, bền ở áp suất khá cao khi khử trùng.Xuất hiện trong giai đoạn vi khuẩn phát triển mạnh, trước khi sinh bào tử. Cơ chế tác động: cản trở sự tổng hợp mARN của cơ thể sâu. - Ngo i đ c t các triệu chứng tương tự nội độc tố.
ộ ộ ố ườ
δ ể ộ (tinh th đ c): t n t ả ng có hình qu trám, b n
ồ ạ ướ ạ i d ệ ộ ề ở nhi ể
ề
ộ
c ho t hóa trong ru t 1 s lo i
ộ ố ở
ợ
ẽ ượ ,nó s đ ị 1 giá tr pH thích h p.
ể ộ
cry. Gen Cry
i d ng tinh N i đ c t ể th , th t đ cao, ư ữ ơ không tan trong dung môi h u c . Có th coi nh 1 ố ạ ạ ti n đ c t côn trùng Gen mã hóa cho tinh th đ c là gen được chia thành 4 lớp chính: Cry I, II, III, IV. Gen này được tách , thiết kế vào các vector chuyển gen và chuyển vào nhiều loại cây trồng khác nhau đặc biệt là bông, ngô, đậu tương, lúa...
i ích c a cây tr ng Bt
B p ắ
Thu c ố lá
Bông v iả
Các ạ lo i rau
ệ
ồ ấ
ươ
ấ
ạ
ả
i gi m đáng
ệ ớ ỹ
ệ
ụ ệ ự ậ • Cây tr ng Bt là công c di t sâu b nh th c v t ả ọ ệ ả ề ớ m i. V n đ khai thác m i kh năng gi m thi t ở ự ả ượ ạ ng l ng th c tr h i mùa màng và tăng s n l ầ ố nên c p bách khi dân s toàn c u tăng lên nhanh chóng và di n tích đ t canh tác l ể k . Cùng v i k thu t canh tác nông nghi p ể thích h p, công ngh kháng côn trùng Bt có th đem l
ấ ậ ệ ề ợ i ích cho loài ng
ợ ạ ấ i r t nhi u l
ườ i
