CHUYỂN GEN CHUYỂN GEN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN GEN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN GEN Ở THỰC VẬT Ở THỰC VẬT KỸ THUẬT CHUYỂN GEN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN GEN Ở THỰC VẬT KỸ THUẬT CHUYỂN GEN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN GEN Ở THỰC VẬT KHÁI NIỆM CHUNG MỤC ĐÍCH BIẾN NẠP GEN Ở THỰC VẬT CÁC PHƯƠNG PHÁP BIẾN NẠP GEN Ở THỰC VẬT XU HƯỚNG ÁP DỤNG VÀ MỘT SỐ THÀNH TỰU BIẾN NẠP GEN Ở THỰC VẬT CÁC ĐẶC ĐIỂM ƯU VIỆT CỦA CÁC PHƯƠNG PHÁP BIẾN NẠP GEN SO VỚI CÁC PHƯƠNG PHÁP TẠO GIỐNG TRUYỀN THỐNG Kỹ thuật di truyền Kỹ thuật di truyền Là kỹ thuật chuyển gen để tạo ra giống cây trồng, vật nuôi hay vi sinh vật như ý muốn của con người Một phân đoạn ADN trên nhiễm sắc thể chịu trách nhiệm về một đặc tính của sinh vật Gene Khái niệm chung Gen là gì? Gen là một đơn vị của vật chất di truyền. Bản thân nó hoặc kết hợp với các gen khác quy định một tính trạng của cơ thể. Về mặt phân tử, một gen là một đoạn ADN (ở một số virút là ARN) mã hoá hoặc trực tiếp hoặc tham gia vào việc tổng hợp nên một phân tử protein, hay trong một số trường hợp là các phân tử ARN ribosom (rARN), hoặc ARN vận chuyển (tARN), hoặc một số các phân tử ARN cấu trúc khác. Gen (ADN) -> ARN -> Protein -> Tính trạng Biến nạp gen (chuyển gen / kỹ thuật di truyền) ở thực vật là khái niệm dùng mô tả quá trình chuyển một hoặc một số gen ngoại lai vào trong tế bào thực vật nhằm tạo ra một tính trạng mới mà trước đó cơ thể thực vật đó không có. Khái niệm chung Biến nạp gen ở thực vật là gì? Các gen biến nạp có thể có nguồn gốc khác nhau. Nó có thể được tách ra từ một nguồn tế bào khác có trong tự nhiên, hoặc được tổng hợp bằng các kỹ thuật sinh học phân tử. Nguồn gốc của gen biến nạp Quá trình biến nạp gen được coi là thành công khi gen biến nạp sau quá trình chuyển gen kết hợp ổn định với ADN của hệ gen nhân của tế bào biến nạp. Tế bào biến nạp này sau đó được tái sinh thành cây hoàn chỉnh với sự biểu hiện của gen biến nạp, và duy trì ổn định trong các thế hệ sau nhờ quá trình thụ tinh bình thường. MỤC ĐÍCH BIẾN NẠP GEN Ở THỰC VẬT MỤC ĐÍCH BIẾN NẠP GEN Ở THỰC VẬT 1. Nghiên cứu và làm sáng tỏ chức năng của một gen được quan tâm hay từng phần của gen đó. 2. Làm thay đổi mức độ biểu hiện của một gen nội bào. 3. Chuyển các gen quy định các tính trạng mong muốn vào tế bào để thu nhận được các tính trạng mới ở tế bào và cây chuyển gen. Trong đó, các gen quy định các tính trạng mong muốn được quan tâm nghiên cứu nhiều hơn cả, gồm: + Các gen kháng bệnh (virus, nấm, vi khuẩn, sâu bệnh, giun tròn…) + Gen chịu hạn, lạnh, và các diều kiện bất lợi khác của môi trường + Gen kháng thuốc diệt cỏ + Gen cải tạo các đặc tính về chất lượng (thay đổi thành phần axít béo, tăng cường thành phần axít không no, tăng cường thành phần các axít amin không thay thế, gen chín chậm, v.v…) QUÁ TRÌNH BIẾN NẠP GEN Ở THỰC VẬT ĐƯỢC THỰC HIỆN NHƯ THẾ NÀO? QUÁ TRÌNH BIẾN NẠP GEN Ở THỰC VẬT ĐƯỢC THỰC HIỆN NHƯ THẾ NÀO? Giai đoạn 1. Giai đoạn chuyển gen (giai đoạn biến nạp). Trong giai đoạn này, gen mong muốn thường được chuyển vào tế bào hoặc mô thực vật. Giai đoạn 2. Giai đoạn tái sinh cây. Trong giai đoạn này, các mô tế bào được chuyển gen được chọn lọc ra và cho tái sinh để phát triển thành cây. Hai giai đoạn biến nạp và tái sinh cùng có ý nghĩa quan trọng và quyết định thành công của một thí nghiệm biến nạp. Nếu sự biến nạp xảy ra mà không có sự tái sinh kèm theo, hoặc sự tái sinh diễn ra mà không kèm theo sự biến nạp thì thí nghiệm biến nạp chưa thành công. CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN ĐỐI VỚI HỆ THỐNG TÁI SINH CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN ĐỐI VỚI HỆ THỐNG TÁI SINH - Các mẫu tế bào, mô dùng cho quá trình chuyển gen cần phải có khả năng phân chia in vitro nhanh. - Các mô, tế bào này phải có khả năng tiếp nhận gen mới. - Quy trình tái sinh cây phải có hiệu quả cao, không hoặc ít phụ thuộc vào kiểu gen. - Cây tái sinh phải có tỷ lệ sống (khi đưa ra ngoài đất trồng) cao, tần số biến dị thấp (tối thiểu), và khả năng hữu thụ cao để có thể sử dụng làm nguồn nguyên liệu ban đầu để tiếp tục tiến hành chuyển gen trong điều kiện in-vivo sau này. - Các phương pháp chuyển gen (biến nạp gen) đều chuyển gen vào các tế bào, hay mô – nói cách khác tế bào và mô là đơn vị tiếp nhận gen mới. hệ thống tái sinh là điều kiện tiên quyết để thực hiện thành công biến nạp gen Các loại mô sử dụng làm hệ thống tái sinh: ► Phải có khả năng tái sinh cao và thuận lợi cho việc chuyển gen. ●Mô sẹo có nguồn gốc khác nhau. ●Mô lá, thân mầm ● Phôi non, phôi trưởng thành [...]... sáng ở bước sóng 509 nm (màu xanh lục sáng) Là gen được phát hiện và tách ra từ loài sứa Aequorea victoria Sử dụng gen chỉ thị GFP (green fluorescene protein) Ở CHUỘT THÍ NGHIỆM Ở thực vật CÁC VÉCTƠ MANG GEN BIẾN NẠP ĐƯỢC CHUYỂN VÀO TẾ BÀO THỰC VẬT NHƯ THẾ NÀO? 1 Phương pháp chuyển gen gián tiếp - Thông qua vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens / A rhizogens 2 Các phương pháp chuyển gen trực tiếp - Phương. .. cần chuyển vào Ti plasmid, sau đó đưa vào Agrobacterium Dùng agrobacterium lây nhiễm mô thực vật Theo đặc tính của mình, vi khuẩn chuyển các gen vào tế bào thực vật Như vậy việc chuyển gen đã được hoàn thành Nhiệm vụ của người thực nghiệm là tái sinh tế bào hay mô thành cây, sau đó kiểm tra sự có mặt của gen chuyển ở cây tái sinh Phương pháp chuyển gen nhờ Agrobacterium Quá trình chuyển T-ADN vào... Onc) Hệ ADN gen nhân mang gen biến nạp Enzym giới hạn A Gen biến nạp Ti plasmid mang gen biến nạp Tế bào cho gen biến nạp Phương pháp biến nạp nhờ vi khuẩn Agrobacterium Quá trình chuyển gen vào tế bào thực vật và tái sinh cây Ti plasmid mang gen biến nạp ADN nhân QUÁ TRÌNH BIẾN NẠP Tế bào thực vật Tế bào mang gen chuyển nạp phân chia Cây chuyển gen Gen chuyển nạp Phương pháp biến nạp nhờ vi khuẩn... (PAT) ۞ Các gen khác (gen pmi – phosphate manose isomerase- chuyển hoá manose thành glucose Nhờ vậy, cây có thể sống trên môi trường không có glucose (manose là nhân tố chọn lọc) BIẾN NẠP GEN Ở THỰC VẬT Các nhân tố chọn lọc - Kanamycin - Hygromycin - Basta - Manose GEN CHỈ THỊ (reporter gene) ♣ Các gen gen chỉ thị là các gen có trách nhiệm thông báo là gen cần biến nạp đã gắn vào hệ gen thực vật và bắt... sao của gen biến nạp được chuyển vào tế bào thực vật thấp Do vậy, giảm tối thiểu sự không biểu hiện của gen được chuyển, tăng khả năng chuyển gen bền vững, hiệu quả chuyển gen cao 2 Tránh được sự hình thành của các cây chuyển gen khảm 3 Kỹ thuật đơn giản, dễ thực hiện 4 Không đòi hỏi thiết bị đắt tiền Phương pháp này được sử dụng thành công ở nhiều cây hai lá mầm Nhưng hiệu quả chuyển gen ở các cây... tiếp - Phương pháp dùng súng bắn gen (particle inflow gun / bombardment) - Phương pháp chuyển gen nhờ xung điện (electroporation) - Phương pháp chuyển gen nhờ PEG (polyethylene glycol) - Phương pháp vi tiêm (microinjection) Các bước thực hiện phương pháp chuyển gen nhờ Agrobacterium 1 Thiết kế véctơ mang gen biến nạp 2 Nhân (tách dòng – cloning) véctơ nhờ vi khuẩn E coli 3 Chuyển véctơ mang gen biến nạp... chuyển gen của nó vào thực vật, thực vật sản xuất các chất cần thiết, vi khuẩn phân huỷ các chất này để lấy năng lượng Trong quá trinh cộng sinh này, vi khuẩn cũng chuyển các gen tổng hợp các chất kích thích sinh trưởng làm các tế bào nhiễm vi khuẩn phân chia vô tổ chức, gây phát sinh khối u ở thực vật Bản chất phân tử của quá trình phát sinh khối u do vi khuẩn Agrobacterium tumerfaciens gây ra ở thực. .. để chuyển gen vào tế bào thực vật Phương pháp chuyển gen nhờ Agrobacterium Giới thiệu về vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens Ti plasmid T-ADN Hệ gen nhân VK ADN nhân TBTV T-ADN A tumefaciens Sự lây nhiễm tế bào thực vật và truyền T-ADN Có 3 nhân tố liên quan đến sự tạo khối u của Ti-plasmid + T-DNA được chuyển vào tế bào chủ ở dạng một nhân tố di động + Các gen vùng vir (virulence) là nơi có các gen. .. năng thâm nhập vào bộ genom của tế bào chủ, đó là đoạn T-ADN T-ADN có chứa các gen gây ra sự sinh trưởng vô điều khiển của các tế bào thực vật đó là các gen mã hoá auxin và cytokinin gây ra sự sinh sản vô tổ chức của tế bào bị nhiễm Những enzym chịu trách nhiệm chuyển nạp đoạn T-ADN từ plasmid vào trong genom của tế bào chủ được mã hoá bởi các đoạn vir (virulence) Phương pháp chuyển gen nhờ Agrobacterium... mang gen cần biến nạp Cấu trúc của véctơ chuyển gen Eukaryote Promoter Vùng 3’ chứa tín hiệu polyadenine hoá Gen được biến nạp Vùng gắn enzyme giới hạn (MCS) Eukaryote Promoter ATG Gen kháng kháng sinh Vi khuẩn 3’- PolyA TAG Gen chỉ thị chọn lọc Prokaryote Promoter Điểm tái bản Vi khuẩn SƠ ĐỒ CHUNG CHO VÉCTƠ CHUYỂN GEN Ở THỰC VẬT 5 Các gen chọn lọc (selectable marker genes) và gen chỉ thị (reporter genes) . CHUYỂN GEN CHUYỂN GEN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN GEN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN GEN Ở THỰC VẬT Ở THỰC VẬT KỸ THUẬT CHUYỂN GEN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN GEN Ở THỰC VẬT KỸ THUẬT CHUYỂN GEN VÀ. VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN GEN Ở THỰC VẬT KHÁI NIỆM CHUNG MỤC ĐÍCH BIẾN NẠP GEN Ở THỰC VẬT CÁC PHƯƠNG PHÁP BIẾN NẠP GEN Ở THỰC VẬT XU HƯỚNG ÁP DỤNG VÀ MỘT SỐ THÀNH TỰU BIẾN NẠP GEN Ở THỰC VẬT CÁC. hoá Gen chỉ thị chọn lọc Eukaryote Promoter 3’- PolyA SƠ ĐỒ CHUNG CHO VÉCTƠ SƠ ĐỒ CHUNG CHO VÉCTƠ CHUYỂN GEN Ở THỰC VẬT CHUYỂN GEN Ở THỰC VẬT ATG TAG 5. Các gen chọn lọc (selectable marker genes)