chương VIII. CÔNG NGHỆ DI TRUYỀN THỰC VẬT – CÂY CHUYỂN GENE

CHƢƠNG VIII. CÔNG NGHỆ DI TRUYỀN THỰC VẬT – CÂY CHUYỂN GENE Kỹ thuật chuyển gene vào thực vật đã thành công ở nhiều loại cây trồng như ngô, lúa, đậu tương, bông,... Nhiều gene lạ đã được phân lập từ vi sinh vật, động vật, thực vật hoặc có thể được tổng hợp nhân tạo và được đưa thành công vào cây trồng để tạo ra các giống cây trồng mới có năng suất và chất lượng tốt, có tính chống chịu tốt với sâu, bệnh hại và điều kiện bất lợi của ngoại cảnh như mặn, hạn,...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
chương VIII. CÔNG NGHỆ DI TRUYỀN THỰC VẬT – CÂY CHUYỂN GENE Coâng ngheä sinh hoïc thöïc vaät Chöông 8. Coâng ngheä di truyeàn thöïc vaät CHƢƠNG VIII. CÔNG NGHỆ DI TRUYỀN THỰC VẬT – CÂY CHUYỂN GENE Kỹ thuật chuyển gene vào thực vật đã thành công ở nhiều loại cây trồngnhư ngô, lúa, đậu tương, bông,... Nhiều gene lạ đã được phân lập từ vi sinh vật,động vật, thực vật hoặc có thể được tổng hợp nhân tạo và được đưa thành côngvào cây trồng để tạo ra các giống cây trồng mới có năng suất và chất lượng tốt,có tính chống chịu tốt với sâu, bệnh hại và điều kiện bất lợi của ngoại cảnh nhưmặn, hạn, rét, ngập úng. Lợi ích mang lại do các cây trồng được chuyển gene rấtto lớn, có thể giúp giải quyết vấn đề lương thực toàn cầu, đặc biệt ở các nướcđông dân số và các nước có điều kiện khó khăn cho sản xuất nông nghiệp.1. Phương pháp chuyển gene trực tiếp1.1. Phương pháp bắn gene (biolistic) Nguyên tắc của phương pháp này là dùng một lực vật lý để bắn các hạtkim loại (vàng, tungsten) được bao bởi các phân tử DNA vào bên trong tế bào.Các hạt kim loại được bắn với tốc độ lớn để có thể xuyên qua màng và vào bêntrong tế bào. Hệ thống tạo lực đẩy dùng khí Helium (khí trơ),... Màng tế bào có tính đàn hồi hoàn hảo nên có thể tái tạo sau khi bắn. Cácgiai đoạn tiếp theo sự bắn DNA cho tới khi DNA tích hợp được vào bộ gene củacây vẫn chưa được hiểu đầy đủ. Một phần lớn DNA bị hủy bởi enzyme nucleasecủa tế bào. Phương pháp này có ưu điểm là không dùng chuyên biệt cho một loài câytrồng nào, có thể sử dụng để chuyển gene với hiệu quả cao cho các đối tượng câytrồng một và hai lá mầm.1.2. Phương pháp xung điện (electroporation) Nguyên tắc của phương pháp là cảm ứng một trạng thái thấm cao tạm thờicủa màng tế bào do xử lý một điện thế cao, nhờ vậy DNA có thể đi vào bên trongđến nhân tế bào và tạo sự chuyển gene. Cơ chế cảm ứng trạng thái thấm cao củamàng chưa được hiểu đầy đủ. Phương pháp này tương đối đơn giản nhưng hiệu quả chuyển gene thấp docông đoạn chuẩn bị tế bào trần rất phức tạp.1.3. Phương pháp dùng Polyethylene glycol (PEG) Dùng PEG để tạo ra các lỗ tạm thời – giúp DNA thấm vào bên trong tếbào. Khá nhiều dòng cây chuyển gene như thuốc lá, bắp cải, khoai tây, bắp,... đãđược tạo ra nhờ phương pháp này.  73Coâng ngheä sinh hoïc thöïc vaät Chöông 8. Coâng ngheä di truyeàn thöïc vaät Tần số chuyển gene bằng phương pháp này không cao, ngoài ra PEG còngây kết dính tế bào trần và có ảnh hưởng đến tỉ lệ sống của tế bào.2. Phương pháp chuyển gene gián tiếp Nguyên tắc của phương pháp này là đưa gene chuyển vào tế bào qua trunggian vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens. Agrobacterium tumefaciens là vi khuẩn sống lân cận hoặc ngay trên bộ rễcủa nhiều cây. Chúng chui vào và sống ở các tế bào rễ bằng cách xuyên qua cácvết thương trên mặt rễ. Với sự có mặt của chúng, tổ chức tế bào thực vật phátsinh bướu, bướu thường thấy trên cây hai lá mầm ở vị trí cổ rễ và gây hại cho câytrồng. Gene tạo bướu nằm trên đoạn T-DNA ở trong vi khuẩn và sự di chuyểncủa T-DNA vào tế bào thực vật chịu sự quy định của gene vir cũng ở trong vikhuẩn. Các gene nói trên nằm trên plasmid Ti. Hiện nay, trong lĩnh vực nghiêncứu chuyển gene vào cây trồng, gene tạo bướu được loại bỏ và thay vào đó là cácgene hữu ích để tạo cho cây trồng mang các đặc tính tốt như kháng sâu, khángthuốc trừ cỏ,... Quy trình tạo cây chuyển gene bằng phương pháp này gồm một số giaiđoạn như sau: Chuẩn bị mô cây trồng và dịch huyền phù vi khuẩn - Nuôi chung mô với vi khuẩn (15 – 20 phút) - Vớt mô ra, thấm khô nhẹ dịch vi khuẩn thừa và nuôi chung mô với vi - khuẩn (2 ngày). Trong thời gian nuôi chung, vi khuẩn sẽ chuyển gene vào tế bào thực vật Rửa mô bằng dung dịch kháng sinh (cefatoxime hoặc carbenicillin) để loại - bỏ hết vi khuẩn bám vào mô Cấy chuyền mô sang môi trường có tác nhân chọn lọc để sàng lọc tế bào - chuyển gene (3 – 4 lần) Tái sinh cây chuyển gene từ mô kháng tác nhân chọn lọc - Do cấu trúc hai gene hữu ích và gene chọn lọc nằm kề nhau và cùng ở trênđoạn T-DNA nên cây chuyển gene ngoài đặc tính kháng tác nhân chọn lọc cũngmang gene hữu ích. Để chuyển gene vào cây hai lá mầm, phương pháp dùng vi khuẩnAgrobacterium tumefaciens là phương pháp được dùng phổ biến nhất. Phươngpháp này tỏ ra khá hiệu quả trong việc tạo cây chuyển gene. Trước đây, phương  74Coâng ngheä sinh hoïc thöïc vaät Chöông 8. Coâng ngheä di truyeàn thöïc vaätpháp này ít hiệu quả đối với cây một lá mầm nhưng những năm gần đây đã cónhững tiến bộ. Sự ...