Nhắm tới chuyển gene đa tính trạng

Chia sẻ: Nguyen Phuonganh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:12

Thêm vào BST

Báo xấu

99
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Người ta đã viết nhiều về những tiềm năng to lớn của việc chuyển gen nhằm cải thiện năng suất cũng như giá trị dinh dưỡng của cây trồng và nhằm tạo những sản phẩm mới cũng như cải thiện những đặc tính cũ của cây. Tuy nhiên, phương pháp kết hợp đa gen hay đa tính trạng trong cây vẫn là khó thực hiện, và điều này đã hạn chế phần nào tốc độ phát triển công nghệ.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Nhắm tới chuyển gene đa tính trạng

Nhắm tới chuyển gene đa tính trạng Người ta đã viết nhiều về những tiềm năng to lớn của việc chuyển gen nhằm cải thiện năng suất cũng như giá trị dinh dưỡng của cây trồng và nhằm tạo những sản phẩm mới cũng như cải thiện những đặc tính cũ của cây. Tuy nhiên, phương pháp kết hợp đa gen hay đa tính trạng trong cây vẫn là khó thực hiện, và điều này đã hạn chế phần nào tốc độ phát triển công
nghệ. Năm 2004, chỉ khoảng 9% các cây trồng chuyển gen được thương mại hóa có mang nhiều tính trạng do việc chuyển 2 hay nhiều gen mới vào cây. Tuy nhiên, ở mức độ nghiên cứu, một loạt các phương pháp truyền thống cũng như kỹ thuật mới nhằm chuyển đa gen hiện đang được thực hiện cũng như thí nghiệm, tạo nên một tương lai đầy hứa hẹn sẽ sớm áp dụng một trong những phương pháp này để đáp ứng ngành công nghệ sinh học thực vật. Các phương pháp truyền thống Có lẽ cách thường thấy nhất để chuyển 2 hay nhiều gen vào một
cây là chuyển lần lượt chúng bằng cách 1) lai cây có mang gen chuyển này vào cây có chứa một gen chuyển khác, hay b) chuyển lại (retransformation) vào cây chuyển gen các tính trạng mới. Ví dụ như, lai được dùng để chuyển nhiều gen kháng bệnh và kháng côn trùng khác nhau vào cây, để tạo những protein mới như các kháng thể IgA kích thích bài tiết vào cây, hay để chuyển những con đường sinh hóa mới trong sinh tổng hợp plastic có khả năng phân hủy sinh học, hay góp phần ảnh hưởng lên những vận động phức tạp tạo con đường sinh tổng hợp lignin hay làm chín trái. Retransformation cũng được dùng
ở nhiều loài cây khác nhau như Arabidopsis và những cây khác nhằm chuyển gen hay thực hiện các con đường sinh hóa kiểm soát màu sắc hoa hay tăng khả năng chịu mặn, và các con đường biến dưỡng khác bao gồm tạo tinh bột, các acid béo và lignin. Tuy nhiên, các quá trình lặp lại như vậy có thiếu sót lớn là các gen đã được chuyển có thể tách ra ở các thế hệ cây tiếp sau, bởi chúng không được nối đúng chỗ, mà lại gắn vào các locus ngẫu nhiên khác nhau trên bộ gen của cây. Chi phí, nỗ lực cũng như thời gian chủ yếu đổ vào việc xác định những cây giữ được tất cả các gen chuyển nhằm đảm bảo giữ đặc
tính này ở phần đông các thế hệ con cháu. Tuy nhiên, retransformation có thể có những lợi điểm đáng kể đối với một số loài mà sự tách gen không quan trọng, do bởi các phương pháp nhân giống thực vật thường được thực hiện. Nhưng như vậy, việc sử dụng nhân giống thực vật có nghĩa là các gen marker chọn lọc khác nhau được sử dụng trong quá trình retransformation không thể bị loại bỏ bằng cách không lai và sẽ tích trữ trong cây, và như thế vô tình tạo nên một rào cản nhất định trong việc được chấp thuận cho trồng cũng như sự ủng hộ của người dân. Gần đây, một số hệ thống có thể
loại bỏ các marker chọn lọc hay cho phép chuyển gen mà không sử dụng các marker chọn lọc đã và đang được phát triển, có thể giúp khắc phục giới hạn này. Có lẽ phương pháp hứa hẹn nhiều nhất được thực hiện cho đến hiện nay để chuyển nhiều gen vào cây là chiến lược đồng chuyển (co- transformation). Nhiều gen chuyển khác nhau nằm trên các T-DNA khác nhau (ở dạng tách rời ở nhiều chủngAgrobacterium hoặc trên cùng một chủng ) hay nhiều đoạn DNA (nếu sử dụng biolistics) được bắn vào cùng nhau trên các mô thực vật. Kỹ thuật này nhanh, hiệu quả trên nhiều loài, và có lợi điểm
chủ yếu là các gen chuyển có khuynh hướng đồng tích hợp (co- intergrate) ở cùng vị trí chromosome và do đó sẽ truyền cùng nhau ở hầu hết các thế hệ con cháu. Co-transformation đã được ứng dụng thương mại để tạo bắp mang tính trạng kháng sâu và kháng thuốc diệt cỏ. Nó cũng được dùng để tạo “Gạo vàng” (Golden rice), để làm tăng lượng isoflavone trong đậu nành, tạo gạo kháng nhiều loại côn trùng, đồng thời cải thiện một số đặc tính tốt trên cây, và cho phépArabidopsis tạo co- polimer plastic có khả năng phân hủy sinh học. Một số công trình công bố rằng các gen đồng chuyển
có khuynh hướng tích hợp khi lặp lại cao các bản sao có thể thúc đẩy việc silencing gen chuyển và làm rắc rối thêm việc xin được chấp thuận trồng. Chưa thể làm đủ hết công việc để xác định xem điều này có thật sự là vấn đề khi làm trên một lượng lớn gen chuyển, nhưng việc tìm thấy có chuyển gen với sự biểu hiện ổn định và các mô hình tích hợp tương đối đơn giản thì không phải là vấn đề khi làm việc trên số lượng nhỏ gen chuyển. Các kỹ thuật nhằm giải quyết vấn đề locus với các mô hình tích hợp phức tạp, thông qua tái tổ hợp, đang được thử nghiệm trên lúa mì và tương lai hứa hẹn sẽ giải quyết
được vấn đề này. Tương tự, nhiều việc cũng cần được làm để phát triển những phương pháp thúc đẩy sự biểu hiện đồng thời của nhiều gen đồng chuyển. Cũng có bài báo, dù ít, cho rằng khi số lượng các gen đồng chuyển tăng, thì càng khó xác định các cây biểu hiện tất cả các gen này ở mức có hiệu quả. Một phương pháp khác có thể sử dụng thành công để đưa ra cây thương mại mang nhiều tính trạng bằng cách đặt hai hay nhiều gen liên tục trên DNA rồi chuyển DNA này vào một thực thể đơn nhất trong cây (thí dụ như vào T-DNA trong chuyển gen bằng Agrobacterium). Ở mức độ
nghiên cứu, 4 hay 5 gen tạo plastic phân hủy sinh học được nối vào cùng một T-DNA và chuyển vào Arabidopsis hay cây cải dầu. Các vấn đề thực tế liên quan đến việc sắp xếp các cassette gồm nhiều gen hiện đang được thực hiện bằng cách phát triển nhiều hệ thống vector mới trong đó các cassette riêng biệt được xây dựng trong các vector shuttle theo cùng hướng có thể dễ dàng chuyển vào các vector chuyển gen đặc biệt được thiết kế có chứa các vị trí cắt endonuclease hiếm phù hợp với các vector shuttle này. Số lượng lớn các gen có thể được chuyển bằng cách sắp xếp các cassette T-DNA, mỗi cassette có
kích thước phù hợp (chỉ có 2 hay nhiều gen nối với nhau), và cũng có thể được chuyển bằng đồng chuyển các T-DNA này. Tuy nhiên, các gen được nối không biểu hiện đồng thời ở cùng mức độ. Các đoạn lặp lại trong các gen được chuyển, trong vùng mã hóa hay các vùng điều hòa, có thể dẫn tới khả năng dễ biến đổi trong biểu hiện bằng cách hoạt hóa sự silence gen. Ý kiến hiện nay chia làm 2 hướng, một là liệu củng cố các gen nối với các vùng liên quan tới matrix có thể cải thiện sự biểu hiện đồng thời hay/và làm giảm sự silence gen chuyển.