Công nghệ chuyển gene trong nông nghiệp - Chương 3

Công nghệ chuyển gen ở động vật3.1. Công nghệ gen trong tạo giống vật nuôi mớiMục đích của công tác chọn giống và nhân giống là cải tiến tiềm năng di truyền của vật nuôi nhằm nâng cao năng suất và hiệu quả chăn nuôi. Trong công tác nhân giống truyền thống, người ta sử dụng chủ yếu phương pháp lai tạo và chọn lọc để cải tạo nguồn gen động vật. Tuy nhiên, các động vật thu được qua lai tạo và chọn lọc còn mang cả các gen không mong muốn do tổ hợp hai bộ nhiễm...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Công nghệ chuyển gene trong nông nghiệp - Chương 3Chương 3 Công nghệ chuyển gen ở động vật3.1. Công nghệ gen trong tạo giống vật nuôi mới Mục đích của công tác chọn giống và nhân giống là cải tiến tiềm năngdi truyền của vật nuôi nhằm nâng cao năng suất và hiệu quả chăn nuôi.Trong công tác nhân giống truyền thống, người ta sử dụng chủ yếu phươngpháp lai tạo và chọn lọc để cải tạo nguồn gen động vật. Tuy nhiên, các độngvật thu được qua lai tạo và chọn lọc còn mang cả các gen không mong muốndo tổ hợp hai bộ nhiễm sắc thể nguyên vẹn của tinh trùng con bố và tế bàotrứng con mẹ. Một hạn chế nữa là việc lai tạo tự nhiên chỉ thực hiện đượcgiữa các cá thể cùng loài. Lai xa, lai giữa các loài khác nhau, gặp nhiều khókhăn và thường bất thụ: do sự sai khác bộ nhiễm sắc thể giữa bố và mẹ cả vềsố lượng lẫn hình thái; do cấu tạo cơ quan sinh dục không tương hợp; dochu kỳ sinh sản khác nhau, tinh trùng của loài này bị chết trong đường sinhdục của loài kia; do tập tính sinh học... Gần đây, nhờ những thành tựu trongcông nghệ DNA tái tổ hợp, công nghệ gen động vật ra đời đã cho phép khắcphục những trở ngại trong công tác tạo giống truyền thống để tạo ra cácđộng vật mang các tính trạng mong muốn trong một thời gian ngắn hơn vàchính xác hơn. Bằng các kỹ thuật tiên tiến của công nghệ sinh học hiện đại, Palmitervà cộng sự (1982) đã chuyển được gen hormone sinh trưởng của chuột cốngvào chuột nhắt, và tạo ra được chuột nhắt “khổng lồ“ (Hình 3.1). Từ đó đếnnay hàng loạt động vật nuôi chuyển gen đã ra đời như: thỏ, lợn, cừu, dê, bò,gà, cá... Công nghệ gen động vật là một quá trình phức tạp và ở những loàikhác nhau có thể khác nhau ít nhiều nhưng phương thức cơ bản bao gồm cácbước chính sau: - Tách chiết, phân lập gen và tạo tổ hợp biểu hiện trong tế bào độngvật Người ta có thể phân lập được gen mong muốn từ sản phẩm biểu hiệncủa nó như mRNA hoặc protein. 73 Hình 3.1. Chuột nhắt chuyển gen hormone sinh trưởng có kích thước lớn hơn nhiều lần so với chuột nhắt bình thường. Từ mRNA dưới tác dụng của enzyme phiên mã ngược (reversetranscriptase) tổng hợp ra DNA bổ sung mạch đơn (single strandcomplementary DNA, ss cDNA), tiếp theo là cDNA mạch kép (ds cDNA).cDNA khác với DNA gốc là không chứa các đoạn intron mà chỉ bao gồmcác exon. Sự sai khác này gây ảnh hưởng tới hoạt động của gen bổ trợ tronghệ thống tế bào động vật. Từ sản phẩm protein, có thể suy ra trình tự nucleotide của gen cấu trúctrên cơ sở trình tự các amino acid trong phân tử protein. Ðiều này cho phéptạo ra đoạn mồi (primer) để dò tìm đoạn gen mong muốn. Gen cấu trúc muốn hoạt động để biểu hiện ra protein mà nó quy địnhtrong hệ thống tế bào nhất định thì phải có promoter thích hợp với hệ thốngmà nó hoạt động. Promoter ở tế bào động vật có nguồn gốc hoặc từ động vậtnhư methallothionein (mt), thymidine kinase (tk) hoặc từ virus động vật nhưsimian virus (SV40), rous sarcoma virus (RSV)... - Tạo cơ sở vật liệu biến nạp gen Ở động vật có vú, giai đoạn biến nạp gen thích hợp nhất là trứng ởthời kỳ tiền nhân (pronucleus), lúc mà nhân của tinh trùng và trứng chưadung hợp (fusion) với nhau. Ở giai đoạn này tổ hợp gen lạ có cơ hội xâmnhập vào genome của động vật nhờ sự tái tổ hợp DNA của tinh trùng và củatrứng. Do tế bào phôi chưa phân chia và phân hóa nên tổ hợp gen lạ đượcbiến nạp vào giai đoạn này sẽ có mặt ở tất cả các tế bào kể cả tế bào sinh sảncủa động vật trưởng thành sau này. 74 Trường hợp động vật có vú, trứng chín được thu nhận bằng phươngpháp sử dụng kích dục tố theo chương trình đã được xây dựng cho mỗi loàihoặc bằng phương pháp nuôi cấy trứng trong ống nghiệm (in vitro). Sau đóthụ tinh nhân tạo để tạo ra trứng tiền nhân. Trường hợp cá, biến nạp gen thích hợp nhất là ở giai đoạn phôi có từ1-4 tế bào. Phôi này đuợc tạo ra bằng cách thu nhận trứng và tinh dịch nhờphương pháp sử dụng kích dục tố (kích thích tố sinh dục trong nhau thai củangười-HCG, não thùy thể cá chép) rồi thụ tinh nhân tạo. - Chuyển gen vào động vật Có nhiều phương pháp khác nhau để chuyển gen vào động vật như:phương pháp vi tiêm (microinjection), sử dụng vector virus, sử dụng tế bàomầm phôi (embryonic stem cell-ESC), phương pháp xung điện(electroporation)... - Nuôi cấy phôi trong ống nghiệm (đối với động vật bậc cao) Tế bào trứng tiền nhân sau khi vi tiêm được nuôi cấy in vitro để pháttriển đến giai đoạn phôi dâu (morula) hoặc phôi nang (blastocyst). Ở giaiđoạn này màng trong (pellucida) bị bong ra và phôi có thể làm tổ được ở dạcon. Cấy chuyển n ...