Ứng dụng kĩ thuật di truyền trong nông nghiệp

Chia sẻ: Lê Văn Thông | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:28

Thêm vào BST

Báo xấu

361
lượt xem 73
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bên cạnh những điểm còn chưa rõ ràng về cây chuyển gene nhưng với khả năng tạo ra những giống cây trồng mới có giá trị kinh tế, công nghệ này có vai trò không thể phủ nhận được. Tuy vậy vẫn còn một số vấn đề đáng lo ngại. Để giải quyết những vấn đề này thì những kết luận thu được phải dựa trên những thông tin tin cậy, có cơ sở khoa học.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Ứng dụng kĩ thuật di truyền trong nông nghiệp

Trường DH Nông Lâm Tp.HCM Khoa Ngoại ngữ- Sư phạm Lớp DH10SP Báo cáo chuyên đề môn: Di truyền ứng dụng trong thủy sản Chủ đề: Ứng dụng kĩ thuật di truyền trong nông nghiệp Thực hiện: Nguyễn Minh Dung_10132031 Võ Thị Thùy Như Nguyễn_10132042 Phạm Ngọc Vinh_10132019
Nội dung chính I. Kĩ thuật di truyền - Kĩ thuật tổ hợp DNA (Kĩ thuật chuyển gen) - Kĩ thuật PCR II. Ứng dụng của kĩ thuật di truyền trong nông nghiệp - Cây chuyển gene - Một số ví dụ cụ thể
I. Kĩ thuật di truyền Các bước của kĩ thuật chuyển gen Kĩ thuật tổ hợp DNA 1. Ly trích DNA (Thu nhận gen) Định nghĩa: 2. Cắt DNA (Chọn vector) tổ hợp DNA từ hai - Là kĩ thuật thao tác và nguồn khác nhau (thường là của hai loài khác 3. Trộn DNA và nối (Tạo DNA tái tổ hợp) nhau). 4. Chuyển DNA tái tổ hợp vào tế bào đích - Kĩ thuật tổ hợp DNA còn gọi là kĩ thuật chuyChọn dòng tế bước. DNA tái tổ hợp 5. ển gen gồm 7 bào có 6. Tạo dòng tế bào có DNA tái tổ hợp 7. Biểu hiện gen
Vi khuẩn Vi khu ẩn tái tổ hợp ợp tái t Biểu hiện gen Các nghiên cứu Các nghiên cứu ứng dụng khác ứng d ng khác Sơ đồ kĩ thuật chuyển gen
Các enzym giới hạn Vi khuẩn tự bảo vệ chống lại sự xâm nhiểm của virus bằng cách tạo ra các enzym giới hạn (RE: restriction enzymes). - RE cắt liên kết phosphodiester làm cho phân tử DNA của virus bị đứt thành nhiều đoạn nhỏ. - DNA của kí chủ không bị cắt bởi nhờ các vị trí cắt đã được metyl hóa. Enzym giới hạn bảo vệ vi khuẩn chống xâm nhiểm của virus
Tên gọi, hoạt động RE Gọi theo tên loài vi khuẩn mà enzym được ly Có nhiều Enzym giới hạn, mỗi loại nhận trích. biết và cắt ở một vị trí xác định của trình tự Chữ I viết hoa (tên chi), chữ II, III viết nhận biết (recognition sequence). thường (chữ cái đầu tên loài), chữ IV viết hoa (tên chủtrình nự u cùng loài cặp base. có nhiều RE - Mỗi ng), t ế có từ 4 – 6 vi khuẩn thì thêm số La mã chỉ thứ tự RE. - Trìnhuttà (blunt end)đối xứng nghịdínhđ(stickey end) Đầ ự có tính Đầu ch ảo (hai VD: enzym EcoRI là RE đầu tiên được phát hiện mạch của trình tự hoàn toàn giống nhau khi đọc ở Escherichia coli, chủng RY 13. theo cùng một chiều 5’→3’.
Kĩ thuật chuyển gen 1. ThuChọn vector chuyển gen 2. nhậ gen: 3 phương pháp - Vector là n từ btộ gen (genom): năng tcác enzym ctắtnREi - Thu nhậ phân ử DNA có khả dùng ự nhân đôi, ồ tạ độcắập trong tế bào và manggen nhgenrờần ạc ết. trích gen l t genom thành những được ỏ c i r thi và mong muốn ra khỏi genom. - Vector cần có các đặc điểm: - Từ con dường tổng hợp hóa học. + có trình tự khời đầu sự nhân đôi Ori + Xác định trình tự gen. + có trình tự nhận biết (nơi cắt của RE) + Tổng hợp các đoạn oligonucleotide (3 – 16 nucleotide) + có trình tự điều hòa ( có promotor giúp phiên mã gen lạ) + Nối các đoạn oligonucleotide bằng enzym ligase + có gen đánh dấu đảm bảo nhận biết sự tồn tại của DNA tái tổ hợp trong tế bàovới enzym phiên mã ngược - Thu nhận gen từ mRNA
Kĩ thuật chuyển gen c. Cosmid tạ d. b. .Phagemid o NST nhân a Plasmid Là nh ữững đo nnhân cho đượ(2n– i5kp), dạinvi khuẩ trình à nh ng vector mới tạo phép chuygin đoả ng vòng kích vector DNA ng và c ố ểữ gi ạ gen có n -- LLànhững virusạxâm nhiểmắn làm phân a plasmid và n. ằm thưựccos của phageλ đầu tiên ở vi khuẩn tạo cìa nấm men ngoài NST tìm1000kp. Gồm NST nhân tớ 200 – thấy (YAC c điểm: Artificial Chromomsome)) và NST nhân tạo - Đặ (Yeast củĐđặthđiểm: hả u nhủnhiểm cao (có hệ thống xâm nhập vi - aĐ ộng ểật ữ ặ iệum: + c đi v qu xâm (MCA). khuó khả năngstảnđóng gói ẩ và sinh ự nhanh) + cácntrình tự này nhân đôi DNA tái tổ hợp vào phần đầu +ủchuyển đoạni genucó kích thước lp n (10 – khuẩn. Trong c aóphage. khở đó phage xâm nhậ ớ vào vi 20kp) điểm Sau đầ Ori tế bào vi khuẩn, phage hoạt động như một plasmid và - không mang,ỡ tế gen vi khuẩn (tạosinh ẩn lạc) dùng đánh VD:ó phá v các bào kháng kháng khu hay gen + c phageλ phage M13 dấu Nc ượ ển đoạ khó khăn 50kp - + hhuyc điểm:n gen 20 –trong nhận biết, thao tác phức tạp + chuyên chở đoạn gen có kích thước 5 – 10kp Vector là NST nhân tạo Plasmid pBR322 của nấm men - Vd: pBR322, pVT46, pUC18,…
Kĩ thuật chuyển gen 5. Chọn3. Tạtoếểu hicóDNAợtáittổhợp 6. Tạo dòng BiDNAcónDNAtái ổ hợp dòng t bào ệ tổ h p 7. ế bào tái gen --STaukhi tạoọn tlọcbào cótếp ngtcóbào cóop, tchúng ttatáiợtp, SChọendòng ượ c dòngc ợ bào ườiDNAợDNADNAchúng au g n ch vector đượ h dòng ế tta th tái ổ hợp,ổ h ếổ ừ khi và đ ế phù DNA tái ổ ạ các tái ti n hànhảita tiu n ệế được gen mong bàoốbằ thích h p, nhờ hợphbnuôiểcấyenzymnuôi ccụmôi trường ng môiợtrường chúngằng các hành công ấy tế mu n. ta p bi ế hi t n bào trong thích hợ đánh dấu có thể tìm được tế bào có DNA tái tổ vào gen p - VD: Chuyụnggen Insulint của ngườiể cắt ế bào E.coli thì VD: sử d ển enzym cắ hạn chế đ vào gen và plasmid hợp. - tạo haitáiảtiusdính cót thể ức Insulinđóủấyngười; phligase E.coli ph ầ ổ ản p tương đng, csau ccdùngằng chuyển hợ xuấ đượ ượ nuôi a b DNA ương DNA đ - nNhân dòngthuphưtrừ otpháp nuôiực htợtp. thì đích:conật, ải gen gen và plasmid tái ổ vào trong yậtbào cây các Dna phápkhánghay ốc ơtngsâu hợptái tổấvế ế bào thực v phtế ối vsv, tế bào ạ DNA th c có đ ợp trong Đ bào vi tái tínhhng vật,…ốc ốiừvsâuthực n ậtược phân chia c cây bàotồ ộ kháng thu tế tr ới khuẩ v đ phải tạo đượ ngẫu 4. Chuyển DNA tái tổ hợp vào tế bào đích nhiên trong tế ư bắvi chuyển ở thế ậệ nành theo. ển gen chuyển gen nh bào p khuẩn gen, đh u tiếp chuy Vì vậy - Biến nạp.dòng các bản sao DNA ắn tổ hợp (shock nhiệt cần nhân - B tái gen. ở 420C trong 2 phút) - Dung hợp. - Vi tiêm. - Sử dụng vi khuẩn Agrobacterrium.
Kĩ thuật PCR - KPCRậtược thựthể ệược 20 n hành nhờ sựỗi hiện ra ĩ thu đ này có c hi đ n từ tiế – 40 chu kì, m phát enzymkìTaqm 3 bước: một loại DNA polimerase có chu gồ polimerase, trong vi khuẩn Thernuis aquaticer ở vùng suối nước - Biến tính nóng. - Gắn mồi - Các nguyên liệu cần thiết: - Tổng hợp + các nucleotide tự do: dNTP + DNA khuôn + một cặp mồi (mồi ngược và mồi xuôi) + Taq polimerase + dung dịch đệm + máy luân nhiệt
II.MỨng hìnhng kĩủểncây chuyểtruyền dụ ảnh c thuật di n Cây chuy gene ột s ố a gen trong nông nghiệp Bắp cải chuyển gene chống virus
Tại sao phải một cây chuyển gen? Thế nào là tạo cây chuyển gen? - Cây chuyển gen là một thực vật mang một hoặc Cây nhiều gen được đưa vào nhân tạo thay vì thông qua lai tạo. - Những gen được tạo đưa vào (gen chuyển) có thể được phân lập từ những loài thực vật có quan hệ họ hàng hoặc từ những loài khác biệt hoàn toàn. - Thực vật tạo ra được gọi là “chuyển gen” mặc dù trên thực tế tất cả thực vật đều được “chuyển gen” từ tổ tiên hoang dại của chúng bởi quá trình thuần hoá, chọn lọc và lai giống có kiểm soát trong một thời gian dài.
Cây chuyển gen tạo câyạo ra ểnư thế nào? Tại sao phải được t chuy nh gen? - Theothuậtơng phápgen cho thống,nhà tạoogiống - Kỹ phư chuyển truyền phép nhà tạ giống cùng lúc tổ a ợp lạiộcác ực vậitữnhhai cá thể thực tìm cách đư h vào m t th gen g a ững gen mong mu n ừ nh ạo sinh v lai ống nhữ nhau, trạng vậtốnhtằm tữngra con ật smangkhác ng tínhkhông chỉ gi a các loài ươ lương thực được ng c hiện mongữmuốn. Phcâyng pháp nàyhay nhữthựloài có họ gầ cách chuyển hạt phấn từ cây này sang bằng n. nhụPhương a cây hữu hiệu này cho phép các nhà - y hoa củ pháp khác. tạo Tuyng thực vật lai a ra giống ị hạn chế bởi nó - giố nhiên phép đư chéo này bmới nhanh hơn và ượthể nhữ hi gi i hạn giữ các ố thể cùng chỉvcó t quathực ngệnớđược củaatạo gicáng truyền thố ho loàing. ặc có họ hàng gần. Phải mất nhiều thời gian mới thu được những kết quả mong muốn và thường là những đặc tính quan tâm lại không tồn tại trong những loài có họ hàng gần.
Cây chuyển ển gen đượcotrồng ư thế nào? Cây chuy gen được tạ ra nh ở đâu?chuyển gen được tạo ra thông qua kỹ thuật di - Cây truyền. Các gen quan tâm được chuyển từ cá thể này sang cá thể khác. Hiện có hai phương pháp chính để chuyển một gen vào bộ gen thực vật. + Phương pháp thứ nhất: cần dùng một dụng cụ có tên là “súng bắn gen”. Gen chuyển được bao bọc ra ngoài những hạt kim loại vô cùng nhỏ, những hạt này sau đó được đưa vào tế bào thực vật theo phương pháp lí học. Một vài gen có thể bị thải loại và không gắn vào bộ gen của cây được biến nạp. + Phương pháp thứ hai: là sử dụng vi khuẩn để đưa gen mong muốn vào bộ gen của thực vật.
Cây chuyển geních tiềm ồng ở Những lợi được tr tàng đâu? của cây chuyển gen - Năm 1994, ging cây chuyểCalgene chuyểểngenệu Diện hết nhồ ống cà chuaứCalgene chuy1,7 tri Hầu tích tr ững nghiên c n gen cây từ n gen u về tăng ha (1996) tiế hành ở ể gen ầ có 14 n, ch y n chín trở c lênn cây chuyhan nướcđphát triểnước ảếu đều đượthành 90 triệu các (2005), u tiên đượcủsđược coi có diệvà Tây âu. cây nhiên g gen thu nhiề xu Btắc tiêu n tích các n Tuy công nghiệp. Từ loạ là ấlàvà Mỹ thụTây ồngước chuyển ần đây ộcđóu i ở tr l n (mega-countries cũng quố trồ tr tới c đang phát triể m ớ di đangc ắt đầuừnhững nướnay đã có thêm )nvộti sốện tíchbgia ngồtng 50.000 cây ha tr ể gen làm thu di ư 20 lầ chuyở lên, về k đó cóậth ntruyền. n phát triể cây nghiênncứutrong ỹ tăng10ơn ớc đangdiện tích n và 4 nước công trên ệp. thế giới có h ệtytích trồng lớ chuyển ác nước toàn cácểnướctăngdiơn 47 lần. nghện - Ở c gen nghi phát tri n, các công Công (xếp theo ã đi ự ừ lớn vi c ứ Hoa Kỳ, Achentina, sinh học đthứ tđầtu trongtớiệbé): ng dụng kỹ thuật Brazil, Canada, Trung nghi p (như Aventis, Nam chuyển gen vào nôngQuốc,ệParaguay, Ấn độ,Dow Phi, Urugoay, DuPont/Pioneer, Monsanto và AgroSciences, Ôxtralia, Mexico, Rumani, Philippine v yngenta). Sà Tây Ban Nha (Theo James, 2005)
Những nguy cơ tiềm ẩn Những lợi ích tiềm tàng của cây chuyển gen - Ứng dụng cây chuyển gen trong nông nghiệp đã có những lợi ích rõ rệt: + Tăng sản lượng + Giảm chi phí sản xuất chi + Tăng lợi nhuận nông nghiệp + Cải thiện môi trường - Những cây chuyển gen thế hệ thứ nhất làm giảm gi chi phí sản xuất. Ngày nay, các nhà khoa học đang hướng chi dẫn tạo ra những cây chuyển gen thế hệ thứ hai có đặc điểm tăng giá trị dinh dưỡng hoặc có những tính trạng thích hợp cho công nghiệp chế biến. Lợi ích của những cây trồng này hướng trực tiếp hơn vào người tiêu dùng.
Kết hững về câyơ tiềmn ẩn N luận nguy c chuyể gene của cây chuyển gen -- Bao ười ủng hộ cho ng ng cây ơ tiềểnẩn trong việc Ng giờ cũng có nhữ rằ nguy c chuym gene sẽ cho phát triểnm với các thuức mới. Baoương vị, màu sắc, sản phẩ những kỹ ch ật năng, h gồm: hình Mốing mới; m trongphản vô tình đưa những chất + dạ nguy hiể người việc đối thì cho rằng cây gây dịn ứng hlàm mất điảyếudinh tựưỡng vào nthcóc chuyể gene oặc làm gi m tố d nhiên vố ự ng phẩm sản phẩm và họ có quyền được biết thực trong phẩm hả a họ có nguồn nhữngế nào, chn a ạpững chất + K củ năng phát tán gốc th gen biế ứn nh trong cây tgì.ng sang họ hàng hoang dại rồ + Sâu bệnh có nguy cơ tăng cường tính kháng với Sâu các chất độc tiết ra từ cây chuyển gen + Nguy cơ cây có gen kháng sâu bệnh tiết chất độc tác động tới sinh vật không phải sinh vật cần diệt.
Kết luậột về ví dụ cụ thn gene M n số cây chuyể ể Cà chua chuyển gen bảo quản được lâu hơn - Bên cạnh những điểm còn chưa rõ ràng về cây chuyển gene nhưng với khả năng tạo ra những giống cây trồng mới có giá trị kinh tế, công nghệ này có vai vai trò không thể phủ nhận được. Tuy vậy vẫn còn trò một số vấn đề đáng lo ngại. Để giải quyết những vấn đề này thì những kết luận thu được phải dựa trên những thông tin tin cậy, có cơ sở khoa học. - Cuối cùng vì tầm quan trọng của lương thực thực phẩm cho con người, nên các chính sách liên quan tới cây chuyển gene sẽ phải dựa trên những cuộc tranh luận cởi mở và trung thực có sự tham gia của mọi thành phần trong xã hội.
Một số ví dụ cụ thể Cà chua chuyển gen bảo quản được lâu hơn - Họ đã dùng kỹ thuật gen để bắt các gen này “ngủ yên”, ác nhà nghiên ịt ứu ả vkéo rdài “cuộcứsống” củlên - C khiến cho th c qu đã ẫn ắn, độ c ng tăng a cà chua chêm 60 ngày bằngkéo dài c ượế mộtloạiimen gây ira đượ t gấp đôi, nhờ vậy cách ứđ ch c các thờ gian mớ bị trình chín của quả. quáthối nhũn. Công trình này do Viện nghiên cứu hệ gen c-ủa ácnnhàộ thực ọcệđã và công bố trên Proceedings phát C Ấ Đ khoa h hi n xác định được hai loại men, of Proceedings tthen National chua trong giaiSciences ảThông báo thành riể trong cà Academy of đọan qu ( đã trưởng của the để ện hàn n sựkhoa học quốc Tuy nhiên các men này cũng Vi xúc tiếlâm chín của quả. tế). làm thịây cà chua chuyển gen vẫn mọdobình thường ược - C t quả mềm ra và đó chính là lý c không giữ đ và lâu, gây p ổn thất tươi cóường ịlên tớdưỡng cao, không cung cấ t rau quả lớn, th giá tr dinh i 40% sau khi thu hoạgì khác biệt đối với cà chua thường. Công nghệ xử có ch. lý men chín đối với cây cà chua hoàn toàn có thể áp áp dụng với các loại rau quả khác. Theo LiveSciences
Các mức độ chín của cà chua