Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Make your likes visible on Facebook?

Connect your Facebook account to Prezi and let your likes appear on your timeline.
You can change this under Settings & Account at any time.

No, thanks

Ứng dụng tạo giống cây trồng bằng công nghệ gen

No description
by

Kwon Wennie

on 13 December 2013

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of Ứng dụng tạo giống cây trồng bằng công nghệ gen

Chủ đề:

I. Khái quát về công nghệ gen
II. Kĩ thuật chuyển gen
III. Thành tựu
1. Khái niệm
- Công nghệ gen là quy trình tạo ra những tế bào hoặc sinh vật có gen bị biến đổi hay có thêm gen mới
- Kỹ thuật tạo ADN tái tổ hợp để chuyển gen từ tế bào này sang tế bào khác gọi là kỹ thuật chuyển gen
2. Lịch sử
3. Mục đích
3. Các phương pháp chuyển gen vào tế bào nhận
1. Diện tích trồng cây CNSH
2. Một số cây trồng chuyển gen thành công
GVHD: T.S Nguyễn Thị Mong
- Cây trồng chuyển gen là loại cây trồng được lai tạo ra bằng cách sử dụng các kỹ thuật của công nghệ sinh học hiện đại, hay còn gọi là kỹ thuật di truyền, công nghệ gen hay công nghệ DNA tái tổ hợp, để chuyển một hoặc một số gen chọn lọc để tạo ra cây trồng mang tính trạng mong muốn.
1980-1983
Vi khuẩn đất
Agrobacterium tumefaciens
1984 - biến nạp tế bào trần nhờ PEG hoặc xung điện
1985 - cây biến đổi gen được mô tả có tính kháng thuốc diệt cỏ
1987 - phương pháp biến nạp phi sinh học được sử dụng
1989 - tạo nên các sản phẩm chuyển gen mã hóa các kháng thể vào thực vật như mong muốn
1990 - tạo ra cây biến đổi gen bất dục đực, không có khả năng tạo hạt phấn
- Cải tiến tiềm năng di truyền của cây trồng nhằm nâng cao năng suất, hiệu quả sản xuất nông nghiệp
- Rút ngắn thời gian tạo giống
- Tạo được nhiều loại thực vật chuyển gen quý.
* Ưu điểm
- Không phụ thuộc vào thời gian, không gian, mùa vụ, thời tiết
-Các gen được chuyển có tính đặc thù cao hơn, các gen tương ứng chính xác với các tính trạng mong muốn.
-Mức độ linh động của các gen được chuyển lớn hơn nhiều
-Tăng năng suất và lợi nhuận nông nghiệp
-Giảm chi phí sản xuất
-Giảm thời gian trồng trọt
-Kháng được các loại sâu bệnh
-Hạn chế ô nhiễm môi trường
* Nhược điểm
- Đưa những chất gây dị ứng hoặc làm giảm dinh dưỡng vào thực phẩm.
- Khả năng phát tán những gen biến nạp trong cây trồng sang họ hàng hoang dại.
- Sâu bệnh có nguy cơ tăng cường tính kháng với các chất độc tiết ra từ cây chuyển gen.
- Tác động tới các sinh vật không phải là loại sinh vật cần diệt, vì thế có thể làm mất cân bằng sinh thái.
1. Nguyên tắc chung
-Đưa một đoạn gen vào tế bào nhận, có khả năng biểu hiện và di truyền ổn định
-Yêu cầu:
• Gen được chuyển phải xâm nhập vào tế bào của sinh vật chuyển gen
• Tế bào thể nhận phải tiếp nhận gen lạ vào hệ gen nhân
• Gen được chuyển phải được biểu hiện sau khi tiếp nhận vào hệ gen nhân.
• Tế bào chứa gen biến nạp phải có khả năng tái sinh (ở thực vật) hoặc có khả năng chuyển lại cho đời sau.
2. Các bước tiến hành trong chuyển gen
* Chuyển gen thông qua vi khuẩn Agrobacterium
Ưu điểm
Nhược điểm
* Chuyển gen bằng súng bắn gen
* Chuyển gen bằng phương pháp xung điện
* Chuyển gen bằng phương pháp biến nạp PEG
* Chuyển gen bằng phương pháp vi tiêm
Nước
Diện tích (triệu hec-ta)
Cây trồng CNSH
1. USA
2. Argentina
3. Brazil
4. Canada
5. India
6. China
7. Paraguay
8. South Africa
9. Uraguay
10. Philippines
11. Australia
12. Spain
13. Mexico
57,7
19,1
15
7
6,2
3,8
2,6
1,8
0,5
0,3
0,1
0,1
0,1
Đậu tương, ngô, bông, cải canola, cà chua, đu đủ
a. Gạo vàng giàu vitamin A
- Gạo vàng là thực phẩm cây trồng chuyển gen được xếp đầu bảng, sản phẩm chống đói, tăng cường sức khỏe tốt nhất cho con người, đặc biệt là cung cấp vitamin A rất cần cho cơ thể trẻ nhỏ, hạn chế nguy cơ gây mù lòa
- Công nghệ sản xuất lúa vàng được khởi xướng năm 1999
- Nhà sinh học Ấn Độ đã chuyển được gen tạo β-carotene vào trong hạt gạo để tăng cường vitamin A.
b. Giống đu đủ kháng bệnh đốm vòng do virus
- Do virus có tên là PRSVV (Papaya ringspot virus) gây ra làm hại nhiều bộ phận khác nhau của đủ đủ, từ lá, quả, thân cho đến cuống lá.
- Bằng công nghệ chuyển gen, họ đã tạo ra các loại giống kháng được bệnh, có thể thu hoạch quả liên tục nhiều năm mà chỉ phải trồng 1 lần.
c. Lúa chịu hạn và lụt
- Một nhóm khoa học gia của Mỹ gồm GS Pamela Ronald (Đại học California Davis), GS Julia Bailey-Serres (Đại học California Riverside) và TS David McKill đã nghiên cứu đặc tính chống ngập và tìm thấy gene chống lụt trong giống lúa dại ở miền Đông Ấn Độ – gene Sub1.
- Nhóm nghiên cứu đã “định vị” được gene Sub1 và “tách, ghép” với giống lúa phổ biến của Ấn Độ - giống Swarna - để tạo ra giống lúa chống chịu ngập hoàn toàn, mang tên là Swarna-Submergence 1, hay là Swarna-Sub1. Đây là giống lúa chống lụt mang đặc tính hiện đại như năng suất cao, ngon cơm và có thể “ngủ” đến 3 tuần trong điều kiện ngập lụt
d. Cà chua giàu chất chống ôxi hóa
- Các chuyên gia Trung tâm Nghiên cứu John Inne Centre ở Anh đã tạo ra một loại cà chua chuyển gen rất đặc biệt có hàm lượng anthocyanins rất cao, đây là chất chống ôxi hóa có tác dụng giảm được rất nhiều bệnh cho con người, trong đó có bệnh ung thư.
- Là thực phẩm chữa bệnh và cũng là tiêu chí làm tăng giá trị kinh tế cho sản phẩm nông nghiệp bởi giàu chất chống ôxi giống có trong các loại quả mọng như dâu tây, mâm xôi, nho...
e. Ngô chuyển gen giàu dưỡng chất
- Ngô không chỉ cho năng suất cao, chịu được sâu bệnh mà còn có hàm lượng dưỡng chất hữu ích cho người tiêu dùng. Để tạo được giống ngô GM giàu dưỡng chất, các nhà khoa học đã cài xen vào ngô 7 gen, tạo ra tới 4 loại vitamin khác nhau
- Có hàm lượng vitamin C cao gấp 6 lần và vitamin E gấp 3 lần so với ngô truyền thống. Giống ngô mới này hiện đang được các chuyên gia ở ĐH Lleida của Tây Ban Nha trồng thử nghiệm
f. Chuối chuyển gen chống suy dinh dưỡng
- Sản phẩm rất phổ biến ở các quốc gia châu Phi
- Mặt trái của loại chuối khi dùng làm thực phẩm là thiếu hụt sắt và vitamin A nên nhiều người dân ở đây bị suy dinh dưỡng.
- Các chuyên gia ở ĐH Bách khoa Queenland (Australia) đã lai tạo cho ra đời giống chuối chuyển gen có tên là Cavendish Banana, có hàm lượng sắt và beta carotene cao.
Ứng dụng tạo giống cây trồng bằng công nghệ gen
- Được trồng nhiều ở Tha Pra, Thái Lan, từ năm 2004 cho sản lượng cao, khỏe và được xem là sản phẩm rất có lợi cho sức khỏe con người và cho nông dân.
3. Thực trạng ở Việt Nam
- Đến 2015, Việt Nam sẽ trồng đại trà cây biến đổi gen
Các cây trồng được ưu tiên nghiên cứu để biến đổi gien là lúa, ngô, bông, đậu tương - là những cây lương thực, thực phẩm quan trọng nhất ở Việt Nam. Hàng năm, nước ta đang phải nhập khẩu nhiều triệu tấn nên việc tăng sản lượng những cây trồng này là nhu cầu rất cấp bách.
4. Nguy cơ
• Vô tình đưa những chất gây dị ứng hoặc làm giảm dinh dưỡng vào thực phẩm
• Khả năng phát tán những gen biến nạp trong cây trồng sang họ hoang dại
• Sâu bệnh có nguy cơ tăng cường tính kháng với các chất độc tiết ra từ cây chuyển gen
• Nguy cơ những chất độc này tác động tới các sinh vật không phải là loại sinh vật cần diệt, vì thế có thể làm mất cân bằng sinh thái
- Có 3 bước:
1. Tạo DNA tái tổ hợp
2. Đưa DNA tái tổ hợp vào tế bào nhận
3. Phân lập dòng tế bào chứa DNA tái tổ hợp
Kháng sâu và côn trùng
Kháng được virus, vi khuẩn, nấm bệnh
Kháng được các điều kiện bất lợi của môi trường
Có chất lượng gỗ tốt
Sinh trưởng nhanh
2. Các hướng nghiên cứu tạo giống cây trồng biến đổi gen
* Nguyên lý
- Sử dụng Ti plasmid của Argo làm vector
Ưu điểm
Nhược điểm
- Hiệu suất cao
- Gen ít bị đào thải
- Đơn giản, chi phí thấp
- Không đòi hỏi dụng cụ đặc biệt
- Số lượng bản sao thấp và ổn định ở thế hệ con cháu.
- Tồn tại bền vững trong cơ thể thực vật
- Khả năng biến nạp giới hạn
- Thành công ở nhiều cây 2 lá mầm. Nhưng hiệu quả chuyển gen ở cây 1 lá mầm còn thấp.
Súng bắn gen 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.
Ưu điểm
Nhược điểm
-Có thể áp dụng với hầu hết các loại mô, tế bào. Quá trình chuyển gen nhanh, đơn giản về mặt kĩ thuật.
- Thao tác dễ dàng, bắn một lần được nhiều tế bào
- Nguyên liệu để bắn đa dạng
- Tần số biến nạp ổn định thấp
-Nhiều bản sao của gen biến nạp có thể được chuyển vào tế bào cùng lúc
- Đòi hỏi thiết bị đắt tiền, chi phí vật tư đắt
Tạo dịch tế bào huyền phù
Tạo xung điện với hiệu điện thế cao, thời gian ngắn
Protoplast bị thủng
DNA thâm nhập, gắn vào hệ gen thực vật
Nuôi cấy invitro tái sinh cây
Chọn lọc cây chuyển gen
Ưu điểm
Nhược điểm
Phương pháp này có thể thực hiện với các mô invitro còn nguyên vẹn
Đoạn DNA ngoại lai được biến nạp có kích thước lớn
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
Phương pháp này sử dụng vi kim tiêm và kính hiển vi để đưa ADN những tế bào nhất định, nhằm tạo ra các dòng biến nạp từ protoplast và cây biến nạp khảm từ phôi phát triển từ hạt phấn.
Ưu điểm
Nhược điểm
- Tối ưu lượng ADN đưa vào tế bào
- Quyết định được đưa ADN vào loại tế bào nào
- 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
- Mỗi lần tiêm chỉ được một phát tiêm và chỉ với một tế bào
- Thao tác trong khi làm đòi hỏi độ chính xác cao
* Nguyên lý
Gen
PEG
Protoplast
Màng TB trần bị thay đổi và TB trần có thể thu nhận DNA ngoại lai
Ưu điểm
Nhược điểm
Hiệu quả chuyển gene cao, ổn định nếu quá trình biến nạp cao
Không đòi hỏi thiết bị đắt tiền
Tần số chuyển gene rất thấp do không kiểm soát được quá trình chuyển gene.
Dễ xảy ra hiện tượng dung hợp tế bào trần, gây khó khăn trong việc phân tích biểu hiện gene.
Tái sinh tế bào trần sau chuyển gene khó khăn.
* Chuyển gen nhờ kỹ thuật siêu âm
Cắm đầu siêu âm của máy phát siêu âm ngập trong hỗn hợp huyền phù khoảng 3mm.
Đem TB trần nuôi cấy trong môi trường thích hợp và chọn ra TB trần được chuyển gen.
Tạo TB trần + plasmid tái tổ hợp
Dung dịch huyền phù
* Chuyển gen trực tiếp qua ống phấn
DNA ngoại lai
Đầu ống phấn
Bầu nhụy
Hợp tử
Ưu điểm
Nhược điểm
Tần số chuyển gen cao.
Khó xác định được thời điểm chuyển gen
* Kháng côn trùng phá hoại
Bacillus thurigensis
protein - endotoxin tinh thể
Cry
Côn trùng
Kiềm
độc tố hoạt động
Các receptor đặc trưng
Chết
Các cây trồng như bông, ngô, khoai tây đã được chuyển gen này để tạo ra tính kháng với côn trùng loại nhai – nghiền.
* Kháng virus gây bệnh
Có nhiều cách tạo cây kháng virus: chuyển gen mã hóa protein vỏ của virus, chuyển gen tạo enzym phân giải virus hoặc chuyển gen có trình tự đối bản (antisens) với ARN của virus => virus không nhân lên được.
VD: đu dủ kháng với virus gây bệnh đốm vòng, cây thuốc lá kháng với virus khảm dưa chuột , cây thuốc lá kháng với virus khảm alfa, khoai tây kháng với virus X, virus Y, cam, quýt kháng bệnh virus gây tàn lụi tristeza…
Cây thuốc lá chuyển gen kháng virus CMV và đối chứng
Đu đủ chuyển gen kháng virus
Đối chứng
Cà chua chuyển gen kháng vật kí sinh (phải) và cà chua đối chứng (trái)
Ngô mang gen Bt (chống sâu hại)
* Tạo giống cây trồng có nhiều màu sắc
Các sắc tố tạo màu sắc hoa được chứa trong mô của cánh hoa nhất là TB biểu bì.
Có 3 nhóm anthocyanin cơ bản tạo ra màu sắc hoa: dẫn xuất của các chất pelargonidin, cyanidin và delphinidin.
Trên cơ sở biết gen mã hóa cho các enzym tham gia vào biến đổi sắc tố, người ta đã chuyển gen mã hóa hoặc gen ức chế hoạt động của các enzym nhằm điều khiển hướng chuyển hóa sắc tố tạo ra hoa có nhiều màu sắc khác nhau.
Đa dạng màu hoa
Bông cải chuyển gen
Full transcript