Báo cáo: phân tích cây chuyển gen

Công nghệ sinh học hiện đại sử dụng kỹ thuật di truyền đã đóng góp đáng kể trong việc cải tạo năng suất chất lượng cây trồng. Hiện nay có rất nhiều cây trồng là sản phẩm của công nghệ sinh học được thương mại trên thế giới đã khẳng định tiềm năng và khả năng phát triển của lĩnh vực này. Trong các kỹ thuật ứng dụng công nghệ sinh học vào nâng cao năng suất, chất lượng giống cây không thể không kể đến kỹ thuật chuyển gen thực vật....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo: "phân tích cây chuyển gen"Báo cáo: Phân tích cây chuyển gen M Ở Đ ẦU Công nghệ sinh học hiện đại sử dụng kỹ thuật di truyền đã đóng góp đángkể trong việc cải tạo năng suất chất lượng cây trồng. Hiện nay có rất nhiều câytrồng là sản phẩm của công nghệ sinh học được thương mại trên thế giới đãkhẳng định tiềm năng và khả năng phát triển của lĩnh vực này. Trong các k ỹthuật ứng dụng công nghệ sinh học vào nâng cao năng suất, chất lượng giốngcây không thể không kể đến kỹ thuật chuyển gen thực vật. Ngày nay kỹ thuật chuyển gen đã được áp dụng rộng rãi trong việcchuyển các gen hữu ích vào cây trồng tạo ra các cây trồng có nhiều ưu điểmvượt trội hơn hẳn so với loài ban đầu. Trong khoảng thời gian từ năm 1996 đếnnăm 2005, tỷ lệ diện tích trồng cây chuyển gen ở các nước đang phát triển đềutăng hàng năm, từ 1,7 triệu hecta (1996) lên 90 triệu hecta (2005) chiếm hơn 1/3diện tích đất trồng cây nông nghiệp. Điều này cho thấy ngày càng có nhiều nôngdân tại các nước phát triển và đang phát triển chấp nhận và tr ồng cây chuyểngen. Số nước trồng cây biến đổi gen đã tăng gấp 3 lần trong vòng 9 năm (từ 6nước năm 1996 đến 21 nước năm 2005) (James, 2007). Kỹ thuật chuyển gen thực vật cho phép đưa một hoặc nhiều gen có đặcđiểm ưu việt từ những loài có thể rất khác nhau về di truyền vào bộ gen của câynhận trong một thời gian ngắn. Có nhiều phương pháp chuyển gen vào thực vậtđã được thử nghiệm tuy nhiên hiện nay 2 phương pháp được sử dụng rộng rãihơn cả là chuyển gen bằng súng bắn gen và chuyển gen gián tiếp thông qua vikhuẩn Agrobacterium tumefacien. Chuyển gen thông qua vi kh uẩn có ưu điểmdễ tiến hành, khả năng chuyển nạp cao và tiết kiệm chi phí vì vậy nó được tiếnhành ở hầu khắp các phòng thí nghiệm. Có nhiều quy trình chuyển gen đã đượcxây dựng cho rất nhiều các loại cây trồng khác nhau như thu ốc lá, cà chua, khoaitây, mía, sắn… Một quy trình chuyển gen thực vật bao gồm các bước chính sau:(1) Phân lập gen mong muốn từ một sinh vật bất kỳ; (2) Tạo dòng và thiết kếvector chuyển gen mang đoạn gen mong muốn đó; (3) Biến nạp vector chuyểngen vào thực vật nhận và (4) Chọn lọc, phân tích biểu hiện của gen chuyển. Chuyển gen được hiểu đẩy đủ là: (i) gen ngoại lai (gen chuyển) phải đượcdung hợp vào hệ gen tế bào chủ; (ii) gen chuyển phải được biểu hiện ở tế bàochủ; (iii) gen chuyển phải được di truyền cho các thế hệ sau, trong mỗi thế hệ 1sản phẩm của gen chuyển cũng phải được biểu hiện; và (iv) sản phẩm biểu hiệncủa gen chuyển phải thể hiện được chức năng sinh học. Chính vì vậy quá trìnhchọn lọc, phân tích cây chuyển gen trong mỗi thế hệ có thể được thực hiện theoba nội dung sau:(1) Xác định sự có mặt của gen chuyển trong tế bào cây chủ (cây mang genchuyển);(2) Kiểm tra sự biểu hiện của gen chuyển thông qua xác định sản phẩm biểuhiện là mRNA và protein;(3) Phân tích chức năng sinh học của gen chuyển. Mỗi nội dung có các phương pháp, kỹ thuật phân tích tương ứng, phù hợpvà trong thực tiễn có thể tiến hành các phương pháp trong phòng thí nghi ệm, nhàlưới hoặc đồng ruộng. Qua các thế hệ, cần phân tích, đánh giá và xác đ ịnh đặcđiểm di truyền của gen chuyển (sự di truyền, sự phân ly), phân tích đặc tính ditruyền của cây chuyển gen. Hình 1. Mô tả c ác bước tiến hành và phương pháp phân tích cây chuyển gen 21. CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CÂY CHUY ỂN GEN Ở MỨC ĐỘ PHÒNG THÍ NGHIỆM Việc xác định nguyên liệu thu được từ hệ thống tái sinh sau biến nạp gencó phải là cây chuyển gen hay không là rất cần thiết và phải tiến hành đầu tiên.Trước hết, chọn lọc các mô, cây chuyển gen bằng các chỉ thị chọn lọc dựa vàocác gen chỉ thị phải được tiến hành. Sau đó, sử dụng kỹ thuật PCR với cặp mồiđặc hiệu của gen chuyển để xác định sự có mặt của gen trong tế bào cây chuyểngen. Muốn xác định số copy được đưa vào genome cây tái sinh ph ải thực hiệnphép lai phân tử Southern mà mẫu dò là đoạn gen chuyển được đánh dấu huỳnhquang còn DNA nhân cao ph ân tử được tách từ cây chuyển gen. Xác định genchuyển có được phiên mã sang mRNA hay không có th ể thực hiện bằng RT-PCR với cặp mồi đặc hiệu của gen chuyển và khuôn là cDNA từ RNA tổng sốcủa cây cần kiểm tra hoặc lai Northern giữa mẫu dò là đoạn DNA của gen đánhdấu huỳnh quang và RNA toàn ph ần của mô cây chuyển gen. Và bước cuối cùnglà xác định gen chuyển có biểu hiện và tạo sản phẩm cuối cùng của nó bằng kỹthuật lai Western giữa protein của cây chuyển gen và kháng thể đặc hiệu vớiprotein đó được tinh sạch từ nguồn khác.1.1. ĐÁNH GIÁ CÂY CHUYỂN GEN BẰNG TÍNH KHÁNG CHẤT CHỌNLỌC Hầu hết các vector chuyển gen đều được thiết kế hệ thống gen chọn lọckèm theo gen đích cho phép sàng lọc các mô, cây mang gen ở giai đoạn sớmbằng biểu hiện kháng của gen đó với các chất chọn lọc. Các gen chọn lọc có thểlà các gen kháng kháng sinh, kháng thu ốc diệt cỏ, gen chỉ thị màu hoặc genchu ...