Recomendados
Mais conteúdo relacionado
Mais procurados
Mais procurados (20)
Semelhante a Các phương pháp chuyển gen trực tiếp vào thực vật
Semelhante a Các phương pháp chuyển gen trực tiếp vào thực vật (20)
Các phương pháp chuyển gen trực tiếp vào thực vật
- 1. Trường Đại Học Nha Trang Môn: Sinh Học Thực Vật Các Phương Pháp Chuyển Gen Trực Tiếp Vào Thực Vật Lớp: 53CNSH Nhóm: IV GVHD: Phạm Ngọc Minh Quỳnh
- 2. Danh sách nhóm: • Nguyễn Thi Hảo • Hoàng Tuấn Lộc • Dương Đình Luân • Đỗ Thị Cẩm Nguyên • Lâm Bích Như • Nguyễn Văn Trung
- 3. 1. Giới thiệu 2. Kĩ thuật chuyển gene trên thực vật 3. Các phương pháp chuyển gene trực tiếp 4. Một số ứng dụng và thành tựu Nội dung chính
- 4. 1. Giới thiệu Có nhiều phương pháp làm biến đổi hệ gene của sinh vật, nhưng chủ yếu bằng 3 cách: Đưa thêm gene lạ vào hệ gene. Làm biến đổi một gene đã có sẵn trong hệ gene. Loại bỏ hoặc làm bất hoạt một gene nào đó.
- 5. Khái niệm chung • Biến nạp gene ở thực vật là quá trình chuyển một hoặc một số gene 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.
- 7. Mục đích chuyển gene ở thực vật Nghiên cứu và làm sáng tỏ chức năng của một gene quan tâm. Làm thay đổi mức độ biểu hiện của một gene nội bào. Chuyển các gene quy định các tính trạng mong muốn vào TB để thu nhận TB mới và cây chuyển gene.
- 8. 2. Kĩ thuật chuyển gene trên thực vật THỰC VẬT Bằng hóa chất Chuyển gene gián tiếp Chuyển gene trực tiếp Nhờ Agrobacterium Tumefacients Bằng vi tiêm Nhờ virus Bằng súng bắn gene Bằng xung điện Nhờ kỹ thuật siêu âm Qua ống phấn
- 10. 3. Các phương pháp chuyển gene trực tiếp Trực tiếp Xung điệnSúng bắn gen Hóa chất Vi tiêmSiêu âm Ống phấn
- 11. Chuyển gene bằng súng bắn gene Súng bắn gen (Gene gun) là một thiết bị sử dụng để đưa thông tin di truyền vào tế bào, được thiết kế đầu tiên cho biến nạp DNA ngoại lai vào tế bào thực vật.
- 12. Nguyên lý chung của phương pháp này là sử dụng áp lực của xung khí helium để đẩy các viên đạn có kích thước nhỏ mang các gene mong muốn (các viên đạn này thường được làm bằng Au, Tungsten, titanium hoặc volfram), xuyên qua các lớp tế bào, mô để xâm nhập vào genome thực vật.
- 13. Ưu điểm: - Có thể chuyển gene vào nhiều loại tế bào và mô. - Bắn một lần được nhiều tế bào. - Quá trình chuyển gen nhanh, thao tác đơn giản. - Các vector mang gene tái tổ hợp đơn giản và chỉ cần một lượng vector nhỏ. Nhược điểm: • Đòi hỏi thiết bị đắt tiền (không phải phòng thí nghiệm nào cũng có thể đầu tư). • Có thể gây ra sự xáo trộn trật tự của đối tượng chuyển gen. • Tần số biến nạp ổn định thấp.
- 15. Chuyển gene bằng xung điện Khái niệm: Là phương pháp sử dụng xung điện trong thời gian ngắn để tạo ra các lỗ trên màng tế bào trần làm cho DNA bên ngoài môi trường có thể xâm nhập vào bên trong tế bào.
- 16. Quy trình: Tạo dung dịch tế bào huyền phù Tạo xung điện với hiệu điện thế cao, trong thời gian ngắn Protoplast bị thủng một số chỗ DNA thâm nhập, gắn vào hệ gene thực vật Nuôi cấy protoplast trong môi trường chọn lọc Nuôi cấy invitro, tái sinh cây Chọn lọc cây chuyển gene
- 18. Ưu điểm – Phương pháp này có thể thực hiện với các mô in vivo còn nguyên vẹn. – Ðoạn DNA ngoại lai được biến nạp có kích thước lớn. • Nhược điểm: • Tỷ lệ các tế bào được chuyển gene còn thấp. • Sức sống của tế bào giảm đột ngột khi bị sốc điện. • Việc tái sinh ở một số loài rất khó khăn.
- 19. Chuyển gene trực tiếp nhờ hóa chất Là phương pháp chuyển gene vào protoplast (tế bào trần) nhờ các chất hóa học như polyethylene glycol (PEG) hoặc canxi phosphat.
- 20. Nguyên tắc • Khi có sự tác động của hóa chất thì màng của protoplast bị thay đổi và protoplast có thể thu nhận DNA ngoại lai vào bên trong tế bào. • Ở nồng độ cao, PEG làm ADN cần biến nạp không còn ở trạng thái hoà tan nữa mà kết dính lại trên màng sinh chất. Sau đó, bằng cách loại bỏ PEG và xử lý nồng độ cao của Ca2+ hoặc ở độ pH cao, ADN biến nạp sẽ được chuyển nạp vào trong tế bào protoplast.
- 21. Ưu điểm: • Hiệu quả chuyển gen cao, ổn định nếu quá trình biến nạp thành công. • Không đỏi hỏi thiết bị đắt tiền. Nhược điểm: • Tần số chuyển gene rất thấp do không kiểm soát được quá trình chuyển gene. • Dễ xảy ra hiện tượng dung hợp TB trần, gây khó khăn trong việc phân tích biểu hiện gene. • Tái sinh tế bào trần sau chuyển gene khó khăn.
- 22. Chuyển gene bằng vi tiêm Khái niệm: Chuyển gene bằng vi tiêm là chuyển gene trực tiếp vào tế bào protoplast hoặc TB đơn ( chưa hình thành vỏ cứng) bằng cách sử dụng vi tiêm nhỏ, kính hiển vi và các vi thao tác.
- 23. Nguyên tắc • Nguyên tắc của phương pháp vi tiêm là một lượng nhỏ DNA được tiêm trực tiếp vào nhân tế bào phôi trần hoặc tế bào nguyên vẹn một cách cơ học dưới kính hiển vi. • Phương pháp này cho phép đưa gen vào đúng vị trí mong muốn ở từng tế bào với hiệu quả tương đối cao.
- 24. Vi tiêm DNA vào tế bào
- 25. Ưu điểm: • Có thể tối ưu lượng DNA đưa vào tế bào • Quyết định được đưa DNA vào loại tế bào nào • Có thể đưa một cách chính xác thậm chí vào tận nhân và có thể quan sát được • Các tế bào có cấu trúc nhỏ như hạt phấn và tế bào tiền phôi mặc dù hạn chế về số lượng cũng có thể tiêm chính xác • Có thể nuôi riêng lẻ các tế bào vi tiêm và biến nạp được vào mọi giống cây
- 26. Nhược điểm: • Mỗi lần tiêm chỉ được một phát tiêm và chỉ với một tế bào • Cần dùng các thiết bị có độ chính xác cao và cần kỹ năng phức tạp của người sử dụng
- 27. Chuyển gene qua ống phấn Khái niệm Là phương pháp chuyển không qua nuôi cấy invitro, các DNA ngoại lai được chuyển trực tiếp bằng đường ống phấn.
- 28. Nguyên tắc DNA ngoại lai chuyển vào cây theo đường ống phấn, chui vào bầu nhụy cái. Thời gian chuyển gene là vào lúc hạt phấn mọc qua vòi nhụy và lúc đưa tinh vào thụ tinh. Thời điểm chuyển gene tốt nhất là xảy ra đúng khi quá trình thụ tinh ở noãn và cho tế bào hợp tử chưa phân chia. Như vậy sự chuyển gene chỉ xảy ra ở một tế bào cái duy nhất
- 29. Chuyển gene bằng kĩ thuật siêu âm Khái niệm: Dùng sóng siêu âm để chuyển gene vào tế bào trần. Nguyên tắc: - Sau khi tạo protoplast, ta tiến hành trộn protoplast với plasmid chứa gene mong muốn tạo dung dịch huyền phù. - Tiến hành cắm đầu máy siêu âm vào dung dịch huyền phù khoảng 3mm và cho máy phát với tần số 20kHz, thời gian 600- 900 ms. - Sóng siêu âm làm cho lớp màng protoplast biến đổi tạo ra các lỗ giúp cho DNA ngoại lai xâm nhập vào tế bào.
- 30. Các bước: Tạo dung dịch tế bào huyền phù Tạo sóng siêu âm với tần số cao Protoplast bị thủng một số chỗ ADN thâm nhập vào Nuôi cấy protoplast Tái sinh cây Chọn lọc cây chuyển gene
- 31. Ưu điểm: • Chuyển được lượng protoplast nhiều. • Không độc hại đối với tế bào. Nhược điểm: • Giá thành thiết bị tương đối cao. • Đòi hỏi kỹ thuật cao.
- 32. 4. Một số ứng dụng và thành tựu
- 33. - Tạo các giống cây trồng có năng suất cao, chất lượng tốt. - Đảm bảo ổn định đa dạng sinh học. - Sử dụng hiệu quả nguồn nguyên liệu từ bên ngoài cho nông nghiệp và môi trường. ỨNG DỤNG
- 34. Sản phẩm Đặc điểm Cải dầu Ngô Bông Khoai tây Đậu tương Bí Cà chua Lúa Đu đủ Cây thuốc lá Chống chịu chất diệt cỏ, hàm lượng lauret cao, hàm lượng acid oleic cao. Chống chịu chất diệt cỏ, kháng côn trùng. Chống chịu chất diệt cỏ, kháng côn trùng. Kháng côn trùng, kháng virus. Chống chịu chất diệt cỏ, hàm lượng acid oleic cao. Kháng virus. Chín chậm. Chống chịu chất diệt cỏ, sản xuất vitamin A, chịu ngập nước. Kháng virus. Kháng côn trùng, kháng thuốc diệt cỏ. Thành tựu
- 35. Một số sản phẩm chuyển gen Khoai tây Cà chua chín chậm
- 36. Củ cải đường chịu rét Lúa sống chung với lũ
- 37. Ngô và đậu tương kháng thuốc diệt cỏ
- 38. Cây bông chuyển gen kháng sâu Bt Đu đủ kháng virut
- 39. Thêm sắc hoa xanh Cẩm chướng Hoa hồng
Notas do Editor
- Quátrìnhchuyển gene đượccoilàthànhcôngkhi gene cầnchuyểnsauquátrìnhchuyển gene kếthợpổnđịnhvới DNA củahệ gene tếbàođích.Tếbàođượcchuyển gene sauđóđượctáisinhthànhcâyhoànchỉnhvớisựbiểuhiệncủa gene đãchuyểnvàcóthểditrìổnđịnh qua cácthếhệsau.
- Mộtsố gene quyđịnhcáctínhtrạngmongđợinhư:Các gene khángbệnh (virus, vi khuẩn, sâubệnh…)Gene chịuhạn, lạnh hay cácđiềukiệnbấtlợikháccủamôitrườngGene khángthuốcdiệtcỏGene cảitạocácđặctínhvềchấtlượng (gene chínnhanh hay chínchậm, tăngcườngthêmmộtsốchấtcầnthiếtchocâyhoặccácchấtdinhdưỡngcótrongsảnphẩmchongườisửdụng…)
- Khíheliđượcsửdụngbởivì:-Nólàmộtchấtkhícótrọnglượngnhẹ, cóthểphồngranhanhchóngsaukhiphóngápsuấtNósẵncónókhôngđộchạiđếntếbàothựcvậtdướithờigianngắn
- Đạnsửdụngchophươngphápnàylàcáchạtkimloạinặngđượctẩm DNA ( vànghoặc tungsten) đườngkínhkhoảng 0,5- 1.5 µm Các vi đạnnàyđượclàmkhôtrênmộtđĩakimloạimỏngđườngkính 0,5-0,9cm vàđượcgắnvàođầumộtviênđạnlớncókíchthướcvừakhítnòngsúngKhibắnápsuấtsẽđẩyviênđạnđivớivậntốccaotớinòngsúngviênđạnlơnsẽ bi giữlạicòncácviênđạnnhỏtiếptục bay vớivậntốc 1300m/s đếnđốitươngbắnrồixuyênvàotếbào
- -Cóthểgâyrasựxáotrộntrậttựcủađốitượngchuyển gen: do trongquátrìnhbắncóthểgâytổnthương TB biếnnạp hay cóthểphávỡhoặclàmthayđổicấutrúc DNA của TB.-tầnsôbiếnnạpổnđịnhthấp: là do DNA đượcchuyểnvàotrong TB biếnnạpcóthểbiểuhiệnratínhtrạngtốtnhưnglạikokếthợpđượcvới DNA của TB đượcchuyểnnêntínhtrạngđókođcduytrì qua thếhệsau.
- -Mộtmáybơmgắnkếtvớikhoangtạorachânkhông. Mộtdụngcụchứakhíhelitạoraáplựclànguồncungcấpápsuất.-Mộtdĩanhựahìnhtrònđượcđặtngăncáchgầnlốivàocủakhíheli.Độdàyđĩaquyếtđịnhápsuấtkhíheli.-Mộtđĩanhựachấtmang ở khuvựclớn (macrocarrier) mangcácphầntửnhỏvàng/tungsten trướcđóđãđượctẩm DNA.-Mộttấmlướikimloạihìnhtròn (stopping screen) đặtdướimacrocarrier-Môitrườngchânkhôngđượctạoratrongmáybơm.Khíheliđượcchuyểnđến. Đĩangăncáchsẽngăncảnkhíhelitừlốivàokhoang,ápsuấtđượctạora-Đĩangăncáchmởrakhiđạtđượcápsuấtcựcđạicủanó. Mộtluồngkhíhelivàokhoangvàvàomacrocarrier-Macrocarrierdichuyểnvàđụngtấmkimloạithanhlọc stopping screen). Cácphầntửnhỏvàng/tungsten thoátramacrocarrier, xuyên qua tấmkimloạithanhlọcvàdichuyểnvớivậntốccaohướngđếnmômụctiêuđặtngaybêndưới.
- -Các tế bào chủ và DNA ngoại lai được tạo thành dịch huyền phù và cho vào trong một cuvett nhựa có điện cực.-Sửdụngxungđiệnchớp nhoáng có thể gây rối loạn ở các vị trí của màng một cách nhất thời, làm cho các phân tử phân cực có thể đi qua nhưng sau đó màng có thể đóng kín lại nhanh chóng.
- Khi công tắc thứ nhất đóng, tụ điện nạp điện vào và tích mộtđiện áp cao. Khi công tắc thứ hai đóng, điện áp này phóng qua dịchhuyền phù tế bào. Một xung điện cần thiết cho kỹ thuật này thườnglà khoảng 10.000-100.000 v/cm (thay đổi tùy theo kích thước của tếbào) trong vài phần triệu giây đến một phần ngàn giây. Xung điệnnày làm rối loạn phospholipid kép của màng tế bào và tạo ra các lỗtạm thời. Khả năng điện qua màng tế bào cùng lúc tăng lên 0,5-1,0 vvì vậy các phân tử đa được nạp điện này đi qua màng tế bào thôngqua các lỗ bằng cách thức tương tự như điện di (Hình 2.18).
- -Nếu các xung điện có cường độ và chiều dài không đúng thì một số lỗ của tế bào sẽ trở nên quá lớn hoặc bị hỏng không thể đóng lại sau khi tế bào phóng điện, làm cho tế bào bị tổn thương hoặc bị thủng.-Vận chuyển DNA ngoại lai vào và ra khỏi tế bào trong suốt thời gian điện biến nạp là tương đối không đặc hiệu. Điều này dẫn đến kết quả là không cân bằng ion mà sau đó sẽ làm rối loạn chức năng của tế bào và tế bào chết.
- Làphươngphápchuyển gene vào protoplast (tếbàotrần) nhờcácchấthóahọcnhư polyethylene glycol (PEG) hoặccanxi phosphat.
- Đểchuyển gene bằng vi tiêmcầnphảitạokim vi tiêm, kimnạpvàkimgiữ.kim vi tiêm: đườngkínhbêntrongmũikim vi tiêm 0,2 umkimgiữ: đượcchếtạobằngốngcapillarcóđầunhẵn,đườngkínhkhoảng 1mm.đốt nóngốngvàtacóthểkéodàiốngbằngmáykéotựđộngtạođươngkính 80-100 umkimnạp: đượccấutạonhưkimgiữ, nhưngtakéonhanhtạođườngkínhđầuốngkhoảng 0,2 um,chiềudài 10-15 cm
- Thờiđiểmchuyển gene tốtnhấtlàxảyrađúngkhiquátrìnhthụtinh ở noãnvàchotếbàohợptửchưaphânchia. Nhưvậysựchuyển gene chỉxảyra ở mộttếbàocáiduynhấtƯu điểm : hiệusuấtcao.Nhượcđiểm: Đòihỏithaotác, kỹthuậtcao.
- Loại Khoai tây không nhằm mục đích phục vụ cho nhu cầu tiêu dùng của con người, mà chủ yếu là để làm nguyên liệu cho các ngành công nghiệp như làm giấy.
- Củ cải đường chịu rét: nhờ ghép thêm gen chống lạnh của giống cá bắc cực. Lúa sống chung với lũ: do viện nghiên cứu lúa quốc tế IRRI thử nghiệm dùng giống lúa hoang dại ở châu phi để đưa vào cây lúa ngập nước
- Ở Việt Nam : những công trình trong phòng thí nghiệm.Tại viện sinh học nhiệt đới, sử dụng phương pháp chuyển gen thông qua A.tumefaciens hoặc phương pháp bắn gen, các nhà khoa học đã tạo ra được các cây thuốc lá, lúa đậu xanh, bông cải xanh và cây cà tímGM mang gen kháng côn trùng, gen kháng thuốc diệt cỏ.- Người ta còn chuyển được những gene kháng được bệnh do virus, vi khuẩn gây ra, và cả một số gene có khả năng chịu hạn.
- Thay đổi màu hoa bằng cách ghép gen: thực hiện ở các loại hoa cẩm chướng để có thêm các màu mới như tím hoa cà, màu chàm xanh.
- Cây thuốc lá này mang một gen có tác dụng làm nẩy sinh ở cây một sắc tố màu đỏ mà chúng ta thường thấy ở quả cà chua hay quả táo. Khi rễ cây phát hiện ra chất nitrogen oxide rò ra từ mìn, những chiếc lá xanh của chúng sẽ chuyển sang màu đỏ khoảng 10 tuần. Cả 2 loại thuốc lá đang trong giai đoạn nghiên cứu, dự kiến sẽ hoàn thành trong vòng 4-5 năm nữa.