Đang tải... (xem toàn văn)
Chuyển gen kháng sâu
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY NGUYÊN KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN VÀ CÔNG NGHỆ BÁO CÁO MÔN HỌC: VI SINH VẬT “CHUYỂN GEN KHÁNG SÂU……………… GVHD: TS Võ Thị Phương Khanh Học viên: Lớp: Sinh học thực nghiệm K2018 Chuyển Gen kháng sâu Nhóm sâu đục thân loài sâu hại làm giảm đáng kể suất trồng Việc phun thuốc trừ sâu gặp nhiều khó khăn sâu đục thân sống thân Hàng năm giới tốn nhiều chi phí việc phòng trừ sâu hại Các nhà khoa học nghiên cứu chuyển nạp gen Bt (Bacillus thuringiensis) vào trồng để trồng tự sản sinh protein gây chết sâu hại Việc chuyển nạp gen cách gián tiếp thông qua vi khuẩn agrobacterium Vi khuẩnBacillus thuringiensis (Bt) Vi khuẩn Bacillus thuringiensis (viết tắt: Bt) vi khuẩn Gram dương, loài vi khuẩn đất điển hình phân lập vùng Thuringia, Đức Bt sử dụng để thử nghiệm chống sâu đục thân Ngơ từ năm 1920 Bt có mẫu đất ruộng, đất vườn, bùn nước, ao hồ Hình dạng tinh thể Bt đa dạng (một đặc điểm quan trọng để phân loại Bt thành loài phụ) Phần lớn chủng Bt phân lập có dạng tinh thể hình tháp đơi, số hình cầu số chủng có tinh thể với hình dạng khác Đa dạng gen Cry Để xác định tồn gen Cry chủng Bt phân lập, người ta dụng kỹ thuật PCR với cặp mồi thiết kế từ gen Cry1 (mã hoá protein diệt trùng cánh vẩy), gen Cry (mã hố protein diệt trùng cánh cứng) Cry4 (mã hố protein diệt côn trùng hai cánh) Các chủng Bt mang gen Cry ADN chúng bắt cặp với cặp mồi đặc hiệu với gen Đa dạng gen Cry Cho tới có hàng trăm gen Cry công bố, nhiên hầu hết mối quan tâm tập trung vào nhóm gen Cry1, Cry 3, Cry4 Bacillus thuringiensis có loại độc tố: ngoại độc tố nội độc tố: Ngoại độc tố α (α- exotoxin), ngoại độc tố β(β-exotoxin), ngoại độc tố γ(γ- exotoxin), nội độc tố δ (δ -endotoxin) Trong nội độc tố δ có tác dụng diệt trùng mạnh Đa dạng thành phần protein Thành phần protein tinh thể Bt định hoạt lực diệt trùng mà liên quan đến tồn lớp gen Cry Các protein 130kDa, diệt trùng cánh vẩy gen cry1 mã hố Gen Cry mã hố protein có trọng lượng phân tử thấp (66-73kDa), diệt côn trùng cánh cứng Protein tinh thể diệt côn trùng hai cánh đa dạng bao gồm protein 130 kDa, 128kDa, 67kDa, 28kDa gen cry 4, cry 10, cry 11 mã hoá Cơ chế tác động Bt Bước 1: Xâm nhập vào ấu trùng trùng qua đường tiêu hóa Bước 2: Protein Bt hoạt hóa tác động mơi trường kiềm (pH cao) ruột côn trùng Tinh thể độc bị thủy phân giải phóng độc tố Bước 3: Độc tố liên kết với tế bào ruột gây phân hủy tế bào ruột, chọc thủng ruột gây tổn thương làm chúng ngừng ăn Sau vài ngày chúng chết Với khả sản sinh protein độc tố có khả diệt trùng, Bt nhiều nhà khoa học nghiên cứu khám phá giá trị nông học chúng Đến nay, 200 loại protein Bt phát với nồng độ độc tố diệt số lồi trùng khác Sản xuất Bt theo phương thức truyền thống Bt ni cấu dễ dàng nhờ trình lên men Vì vậy, Bt sử dụng rộng rãi làm thuốc diệt côn trùng từ 40 năm nhiêu nơi giới Đặc biệt, Bt đem lại lợi ích to lớn cho nơng trại hữu chúng coi thuốc trừ sâu đạt tiêu chuẩn hữu Tùy thuộc vào cấu trúc (dạng hạt hay dạng dịch) mà thuốc diệt côn trùng Bt phun hay rắc Tuy nhiên, tồn số hạn chế định hai trường hợp ứng dụng thuốc diệt côn trùng Bt khó tiếp xúc với trùng đích ẩn sâu lá, đất Những bất lợi hoàn tồn loại trừ nhờ cơng nghệ sinh học đại Phương pháp đại Các nhà khoa học tiến hành chuyển gen Bt mã hóa cho protein tinh thể độc tố từ vi khuẩn Bt vào thực vật Cây trồng chuyển gen Bt có khả tự kháng lại sâu hại Các protein sản sinh thực vật không bị rửa trôi hay bị phân huỷ ánh nắng mặt trời.Vì vậy, điều kiện sinh thái, khí hậu trồng bảo vệ khỏi công sâu đục thân, hay đục Kết thử nghiệm đồng ruộng trồng bắp cải cho thấy chế phẩm Bt diệt gần 90% sâu hại, so với gần 80% thuốc Biến nạp gen thực vật Biến nạp gen (chuyển gen / kỹ thuật di truyền) thực vật khái niệm dùng mô tả trình chuyển gen ngoại lai vào tế bào thực vật nhằm tạo tính trạng mà trước thể thực vật khơng có Q trình biến nạp gen coi thành cơng gen biến nạp sau q trình chuyển gen kết hợp ổn định với ADN hệ gen nhân tế bào biến nạp Tế bào biến nạp sau tái sinh thành hồn chỉnh với biểu gen biến nạp, trì ổn định hệ sau nhờ trình thụ tinh bình thường Biến nạp gen Giai đoạn Giai đoạn chuyển gen (giai đoạn biến nạp) Trong giai đoạn này, gen mong muốn thường chuyển vào tế bào mô thực vật Giai đoạn Giai đoạn tái sinh Trong giai đoạn này, mô tế bào chuyển gen chọn lọc cho tái sinh để phát triển thành Hai giai đoạn biến nạp tái sinh có ý nghĩa quan trọng định thành cơng thí nghiệm biến nạp Nếu biến nạp xảy mà khơng có tái sinh kèm theo, tái sinh diễn mà không kèm theo biến nạp thí nghiệm biến nạp chưa thành cơng Cấu trúc véctơ chuyển gen Có đoạn ADN khởi động (promoter) Đây đoạn ADN có liên quan cần thiết cho khởi đầu phiên mã Nó thường có vị trí bám cho enzym ARN polymeraza, điểm khởi đầu phiên mã, số vị trí bám khác protein điều khiển / điều hoà trình phiên mã (CaMV-35S-promoter, nos-promoter …) Phương pháp biến nạp nhờ vi khuẩn Agrobacterium Thiết kế véctơ Ti plasmid mang gen biến nạp Tế bào cho gen biến Hệ ADN gen nhân mang gen ADN nhân VK biến nạp Enzym giới hạn A Plasmid trống (đã Enzym giới hạn A Gen biến nạp loại bỏ gen gây khối u Onc) Ti plasmid mang gen biến nạp nạp Phương Phương pháp pháp biến biến nạp nạp nhờ nhờ vi vi khuẩn khuẩn Agrobacterium Agrobacterium Quá Quá trình trình chuyển chuyển gen gen vào vào tế tế bào bào thực thực vật vật và tái tái sinh sinh cây Ti plasmid mang gen biến nạp ADN nhân QUÁ TRÌNH BIẾN NẠP Tế bào thực vật Gen chuyển nạp Tế bào mang gen chuyển nạp phân chia Cây chuyển gen Phương pháp chuyển gen sử dụng vi khuẩn Bđã biến nạp plasmid mang gen Bt Các bước thực phương pháp chuyển gen Bt nhờ Agrobacterium Thiết kế véctơ mang gen biến nạp Nhân (tách dòng – cloning) véctơ nhờ vi khuẩn E coli Chuyển véctơ mang gen biến nạp từ vi khuẩn E coli sang Agrobacterium Lây nhiễm Agrobacterium mang véctơ chứa gen biến nạp với tế bào/mô thực vật để tiến hành q trình chuyển gen biến nạp sang mơ/tế bào đích Chọn lọc tế bào/mô biến nạp thành công Tái sinh mô/tế bào biến nạp thành cơng thành biến nạp hồn chỉnh (và đánh giá biểu gen biến nạp) Phương pháp biến nạp nhờ vi khuẩn Agrobacterium Ưu điểm Nhược điểm Số gen biến nạp chuyển vào tế bào thực vật thấp Do Phương pháp sử dụng thành công vậy, giảm tối thiểu không biểu gen chuyển, tăng khả nhiều hai mầm Nhưng hiệu chuyển chuyển gen bền vững, hiệu chuyển gen cao gen mầm thấp Tránh hình thành chuyển gen khảm Trong nhiều mầm Kỹ thuật đơn giản, dễ thực lương thực quan trọng lúa, ngơ, lúa mỳ Khơng đòi hỏi thiết bị đắt tiền ... vậy, giảm tối thiểu không biểu gen chuyển, tăng khả nhiều hai mầm Nhưng hiệu chuyển chuyển gen bền vững, hiệu chuyển gen cao gen mầm thấp Tránh hình thành chuyển gen khảm Trong nhiều mầm Kỹ thuật... gen chuyển nạp phân chia Cây chuyển gen Phương pháp chuyển gen sử dụng vi khuẩn Bđã biến nạp plasmid mang gen Bt Các bước thực phương pháp chuyển gen Bt nhờ Agrobacterium Thiết kế véctơ mang gen. . .Chuyển Gen kháng sâu Nhóm sâu đục thân loài sâu hại làm giảm đáng kể suất trồng Việc phun thuốc trừ sâu gặp nhiều khó khăn sâu đục thân sống thân Hàng năm giới