TÌM HIỂU CÂY TRỒNG CHUYỂN GEN

I. TỔNG QUAN 3 1.1. Khái niệm cây chuyển gen. 3 1.2. Đặt vấn đề. 4 1.3. Tình hình nghiên cứu trong nước. 4 1.4 Tình hình nghiên cứu trên thế giới. 5 II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN GEN CÂY TRỒNG. 6 2.1 Lựa chọn đối tượng cây trồng chuyển gen 6 2.2. Phương pháp chuyển gen vào thực vật 7 2.2.1. Chuyển gen trực tiếp bằng súng bắn gen 8 2.2.2. Chuyển gen gián tiếp nhờ vi khuẩn A. tumefaciens 9 III. Các cây trồng quan trọng đã được phát triển 18 IV. Đánh giá an toàn sinh học cây chuyển gen. 25 4.1. Cơ sở khoa học. 25 4.2. Đánh giá cây chuyển gen ở mức độ phòng thí nghiệm. 25 4.3. An toàn sinh học. 26 v. Tài liệu tham khảo.......................................................................................................28

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM

Khoa CNSH & KTMT

ĐỀ TÀI TÌM HIỂU CÂY TRỒNG CHUYỂN GEN

MỤC LỤC

28

I TỔNG QUAN

1.1 Khái niệm cây chuyển gen.

Muốn tạo một sinh vật biến đổi gen (genetically modified GMO) cần phải có phương pháp thích hợp để đưa DNA ngoại lai (foreignDNA) vào trong tế bào của chúng Ở vi khuẩn, tế bào được xử lý bằng dungdịch muối calcium chloride Ở tế bào nấm men, sự tiếp nhận DNA tăng lên khi

organism-tế bào tiếp xúc với lithium chloride hoặc lithium acetate Tuy nhiên, đối vớiphần lớn sinh vật bậc cao cần phải có các phương pháp khác tinh vi hơn

Chuyển gen ở thực vật đã phát triển cùng với sự phát triển của các kỹ thuậtnuôi cấy mô và tế bào thực vật Nó đã trở thành phương tiện quan trọng đểnghiên cứu cơ bản trong sinh học thực vật Ngoài việc mở ra triển vọng chuyểncác gen có ý nghĩa kinh tế vào cây trồng, các kỹ thuật này còn cho phép nghiêncứu cấu trúc và điều khiển hoạt động của gen

Quá trình đưa một DNA ngoại lai vào genome (hệ gen) của một sinh vật đượcgọi là quá trình biến nạp (transformation) Những cây được biến nạp được gọi

là cây biến đổi gen (genetically modified plant-GMP) Ứng dụng công nghệgen trong công tác giống cây trồng hiện đại có rất nhiều ưu điểm, chẳng hạnnhư:

- Bằng việc biến nạp một hoặc một số gen có thể thu được cây mang một đặctính mới xác định

- Rào cản về loài không còn có tác dụng, vì không chỉ các gen từ thực vật màcòn từ vi khuẩn, nấm, động vật hoặc con người được chuyển thành công vàothực vật Về nguyên tắc chỉ thay đổi vùng điều khiển gen, promoter ( gen khởiđộng quá trình phiên mã) và terminator (gen kết thúc quá trình phiên mã) Tuynhiên, trong một số trường hợp đòi hỏi những thay đổi tiếp theo như sự phùhợp codon

- Những đặc điểm không mong muốn của thực vật Chẳng hạn, sự tổng hợp cácchất độc hoặc chất gây dị ứng có thể được loại trừ bằng công nghệ gen

- Thực vật biến đổi gen có thể là lò phản ứng sinh học (bioreactor) sản xuấthiệu quả các protein và các chất cần thiết dùng trong dược phẩm và thực phẩm

- Mở ra khả năng nghiên cứu chức năng của gen trong quá trình phát triển củathực vật và các quá trình sinh học khác Vì vậy,thực vật biến đổi gen có ý nghĩatrong nghiên cứu cơ bản

- Trong lai tạo giống hiện đại, công nghệ gen giúp làm giảm sự mâu thuẫn giữakinh tế và môi trường sinh thái Bằng việc sử dụng cây trồng kháng thuốc diệt

cỏ có thể giảm được lượng thuốc bảo vệ thực vật

Mục đích của nông nghiệp hiện đại không chỉ là tăng năng suất mà còn hướngđến những lĩnh vực quan trọng sau:

+ Duy trì và mở rộng đa dạng sinh học (biodiversity)

+ Tăng khả năng kháng (sức khỏe cây trồng và chống chịu các điều kiện bấtlợi)

+ Nâng cao chất lượng sản phẩm

+ Cải thiện khả năng tích lũy dinh dưỡng

+ Tăng cường tổng hợp các hợp chất có hoạt tính sinh học

+ Tạo ra sản phẩm không gây hại môi trường

1.2 Đặt vấn đề.

Kể từ khi bắt đầu có sự sống, gen đã đã vượt ra ngoài giới hạn của cáclòi sinh vật họ hàng và không có họ hàng trong tự nhiên Các ứng dụng củacông nghệ sinh học đã có từ năm 1800, khi con người bắt đầu sử dụng nấmmen để làm dậy men bánh mì và lên men rượu Vào những năm 1860, con ngừi

đã bắt đầu lai tạo cây trồng thông qua sự thụ phấn chéo Họ đã chuyển và chọnlọc các gen để tăng cường những tính chất có lợi của cây trồng thông quaphương pháp lai chéo mà không cần biết tới các tính trạng gen đó mã hoá Hầuhết các thực phẩm, bao gồm lúa, ngô, chuối, khoai tây, đu đủ,…đều là các sảnphẩm của phương pháp lai chéo truyền thống Công việc đã được kiểm địnhqua thời gian này tiếp tục tạo ra các giống cây trồng với các giống cây trồngvới các tính trạng mong muốn

Tuy nhiên, phương pháp lai chéo truyền thống cũng có nhuững hạn chếcủa nó Nó chỉ có thể tiến hành ở các loài thực vật giống nhau hoặc có quan hệ

họ hàng với nhau Do vậy nguồn gen có sẵn đối với mỗi loài có giới hạn Hơnnữa, khi lai chéo các gen, tất cả 100.000 gen – số lượng gen của mỗi thực vật sẽtrộn lẫn, tạo thành các hỗn hợp ngẫu nhiên Do cuối cùng những người lai tạogiống truyền thóng cũng chỉ muốn một vài gen hay tính trạng được trao đổi

Công nghệ sinh học hiện đại và các biến đổi di truyền đã giúp các quátrình này chính xác và nhanh hơn rất nhiều Đây là kết quả của các nhà khoahọc nhờ đã hiểu biết và tận dụng được các đặc tính của tự nhiên

1.3 Tình hình nghiên cứu trong nước.

Công nghệ sinh học ngày nay đã có những đóng góp quan trọng đểnâng cao hiệu quả sản suất, chỉ trong lĩnh vực nông nghiệp nhiều giống genquý đã được phân lập và chuyển vào cây trồng tạo ra những cây lý tưởng

Sinh vật chuyển gen ( GMO ) cho năng suất cao, đem lại lợi ích chongười sản xuất là điều đã được khẳng định qua khoa học và thực tiễn Một sốphòng thí nghiệm đã và đang được đầu tư công nghệ cao và đưa nhà khoa học

đi tập huấn ở nước ngoài Do vậy, chúng ta đã làm chủ được các kỹ thuật cơbản của công nghệ gen như phân lập và xác định trình tự gen, thiết kế và biếnnạp gen vào tế bào vi sinh vật, động vật, thực vật, vv…

Trong những năm qua, trên thế giới CN sinh học mà nòng cốt là CN gen

đã có những bước tiến vượt bậc Cây trồng biến đổi gen (GMC) đã đạt diện tích

102 triệu ha vào năm 2006 Đó là tốc độ chấp nhận kỷ lục của sx đối với mộtcông nghệ ứng dụng trong sx nông nghiệp mà lịch sử từng biết đến Dự kiếnđến 2015, số nước trồng cây biến đổi gen sẽ tăng từ 22 Qgia như hiện nay lênhơn 40 QG, sẽ chiếm diện tích trồng trọt hơn 200 tr Ha Tuy nhiên , ở VN, câytrông biến đổi gen chưa được chính thức chấp nhận đưa vào sx, mặcdù CNSH

là 1 trong 5 lĩnh vực ưu tiên, chỉ đứng sau CN thông tin Về nghiên cứu, tronggiai đoạn 1990-2000, ở nước ta chưa có các đề tài, dự án tạoGMC trong nước.Các nghiên cứu chủ yếu là các dự án hợp tác QTế mà VN là 1 trong những bêntham gia, như dự án tạo giống lúa có hàm lượng vitamin A cao, dự án tọa giống

đu đủ kháng vi rút gây bệnh đốm vòng…Giai đoạn 2001-2005, Bộ KH&CNchủ trì Chương trình CNSH, Bộ NN & PTNN chủ trì Chương trình giống câytrồng, vật nuôi Tuy nhiên, kết quả của các dự án này mới dừng lại trong khuônkhổ phòng thí nghiệm mà chưa tạo được GMC có giá trị ứng dụng cho sx nôngnghiệp

Giai đoạn 2006-2010, chương trình CNSH nông nhiệp đã được xét duyệt vàđưa vào thực hiện đề tài tạo giống GMC ở ngô và đậu tương Dự kiến đến 2010các đề tài này mới có kết quả và đến giai đoạn 2013-2015 VN sẽ có cây trồngbiến đổi gen do chính các nhà KH Việt Nam tạo ra nếu kết quả đó được ápdụng thành công

Vì vậy, trong giai đoạn từ nay đến 2010 mục tiêu của chương trìnhCNSH nông nghiệp là tạo cơ sở pháp lý cho việc ứng dụng những thành tựu tạogiống GMC cuả nước ngoài ở VN Dự thảo quy định quản lý an toàn sinh họcGMC đã bước vào giai đoạn cuối, dự kiến được ban hành trong năm 2007 Đây

là một quy định quan trọng sẽ tạo bước ngoặt về ứng dụng công nghệ sinh họctrong nông nghiệp ở VN, góp phần thúc đẩy các nghiên cứu & ứng dụng côngnghệ gen trong sx Mặt khác là công cụ hữu hiệu cho các nhà quản lý trongviệc định hướng ứng dụng công nghệ này theo hướng có lợi nhất cho sx, môitrường, đa dạng sinh học và sức khỏe con người

1.4 Tình hình nghiên cứu trên thế giới.

a Cây trồng chống chịu thuốc diệt cỏ

Nhiều loại cây trồng đã được biến đổi gen nhằm kháng lại thuốc diệt cỏphổ rộng Các cây trồng chuyển gen nàychứa các gen giúp chúng phân huỷ cácthành phần hoạt động trong thuốc diệt cỏ, khiến chúng trở thành vô hại Nôngdân có thể dễ dàng loại bỏ cỏ dại trong suốtvụ mùa và thoải mái chọn lựa thờiđiểm phun thuốc Cây trồng kháng thuốc diệtcỏ không cần hoặc cần rất ít việclàm đất Những người phản đối cho rằng việc sử dụng cây trồng kháng thuốcdiệt cỏ có thể dẫn đến tăng sử dụng thuốc diệtcỏ, kích thích sự kháng thuốc diệt

cỏ ở cỏ dại, và hủy hoại đa dạng sinh học nông nghiệp

Gần đây, hai hệ thống cây trồng kháng thuốc diệt cỏ được phát triển đối với đậunành, ngô, củ cải dầu và bônglà: RoundupReady và Liberty Link

b Cây trồng kháng bệnh

Các cây trồng có thể bị bệnh gây rabởi các loài nấm, vi khuẩn, vi rút,giun tròn và các tác nhan khác Nhiều các phương pháp công nghệ cao được đềxuất nhằm bảo vệ thực vật khỏi các tác hạinày đến nay, hầu hết các mối quantâm tập trung vào các thực vật chuyển gen kháng virus, nhưng việc sử dụngcông nghệ sinh học để kháng nấm, vi khuẩn hay giun tròn cũng được quan tâm

c Thực vật với thành phần thay đổi

Ngày càng nhiều giống cây trồngchuyển gen mới được khảo nghiệm vớiđặc tính tăng giá trị và chất lượng sản phẩm nhằm đáp ứng nhu cầu công

nghiệp và của người tiêu dùng.

Các thực vật chuyển gen mới vớithành phần biến đổi đem lại nhiều lợi ích chocông nghiệp và người tiêu dùng Chẳng hạn khoai tây với thành phần tinh bộtbiến đổi và các hạt dầu được dùng để thay thế các sản phẩm dầu mỏ là mốiquan tâm của công nghiệp Người tiêu dùng có nhiều lợi ích từ thế hệ cây trồngbiến đổi gen tiếp theo, thế hệ củagạo với mức độ tăng cường cao của sắt,vitamin A hay dầu thực vật có thể làmgiảm nguy cơ bệnh tim…

d Cây trồng chống chịu áp lực

Các nhà sinh học thực vật sử dụng công nghệ sinh học để hoàn thiệncách thức khiến các thực vật có thể thích nghi hơn với các thách thức môitrường như hạn hán, mặn hay nhiệt độ khắc nghiệt

- Chịu hạn: Một cách tạo ra thực vậtchịu hạn là lấy gen từ thực vật có khả năngchịu hạn và chuyển vào cây trồng Các thực vật hồi sinh (Xerophyta viscosa),nguồn gốc từ vùng khô hạn phía nam châu Phi, chứa gen mã hoá duy nhất mộtprotein trong thành tế bào Thực nghiệm chỉ ra rằng các thực vật nhận gen này

có khả năng chịu áp lực của hạn hán và độ mặn cao

- Chịu mặn: Các nhà nghiên cứu nhận ra rằng các thực vật có khả năng chịumặn cao chứa nồng độ cao chất glycinebetaine Hơn nữa, thực vật có khả năngchịu mặn trung bình có nồng độ trung bình và thực vật với khả năng chịu mặnthấp có ít hay không chứa chấtglycinebetaine Khoai tây chuyển gen với khảnăng sản sinh nhiều glycinebetaine tăng khả năng chịu mặn

II ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN GEN CÂY TRỒNG.

2.1 Lựa chọn đối tượng cây trồng chuyển gen

Trên thế giới người ta tập trung chọn những đối tượng có tính khả thicao để tiến hành tạo cây trồng chuyển gen theo những tiêu chí sau:

• có khả năng thích ứng và thành công cao trong nuôi cấy in vitro

• có gen đáp ứng nhu cầu thực tiễn như tạo tính kháng bệnh virus, khángchất diệt cỏ, kháng côn trùng, tăng chất lượng dinh dưỡng…

• có giá trị thương mại cao

• có khả năng bảo vệ quyền sở hữu trí tuệ khi đưa ra thị trường

2.2 Phương pháp chuyển gen vào thực vật

Genom của thực vật có các phần khác nhau, phần chính nằm ở nhân,một phần nhỏ nằm ở lục lạp và nằm ở ti thể Hầu hết các nghiên cứu chuyểngen đều thử nghiện việc đưa gen lạ vào nhân Có hai nhóm phương phápchuyển gen chính trong thực vật là:

• Phương pháp trực tiếp: kỹ thuật bắn gen, kỹ thuật vi tiêm, kỹ thuật siêu

âm, kỹ thuật PEG

• Phương pháp gián tiếp: chuyển gen nhờ Agrobacterium tumefaciens,chuyển gen nhờ virus và phage

M t s nguyên t c trong chuy n công ngh chuy n gene th c v t ộ ố ắ ể ệ ể ự ậ

Khi đặt ra mục đích và thực hiện thí nghiệm chuyển gen cần chú ý một số vấn

đề sinh học ảnh hưởng đến quá trình chuyển gen như sau:

- Không phải toàn bộ tế bào đều thể hiện tính toàn năng (totipotency)

- Các cây khác nhau có phản ứng không giống nhau với sự xâm nhập của mộtgen ngoại lai

- Cây biến nạp chỉ có thể tái sinh từ các tế bào có khả năng tái sinh và khả năngthu nhận gen biến nạp vào genome

- Mô thực vật là hỗn hợp các quần thể tế bào có khả năng khác nhau Cần xemxét một số vấn đề như: chỉ có một số ít tế bào có khả năng biến nạp và tái sinhcây Ở các tế bào khác có hai trường hợp có thể xảy ra: một số tế bào nếu đượctạo điều kiện phù hợp thì trở nên có khả năng, một số khác hoàn toàn không cókhả năng biến nạp và tái sinh cây

- Thành phần của các quần thể tế bào được xác định bởi loài, kiểu gen, từng cơquan, từng giai đoạn phát triển của mô và cơ quan

- Thành tế bào ngăn cản sự xâm nhập của DNA ngoại lai Vì thế, cho đến naychỉ có thể chuyển gen vào tế bào có thành cellulose thông qua Agrobacterium,virus và bắn gen hoặc phải phá bỏ thành tế bào để chuyển gen bằng phươngpháp xung điện, siêu âm và vi tiêm

- Khả năng xâm nhập ổn định của gen vào genome không tỷ lệ với sự biểu hiệntạm thời của gen

- Các DNA (trừ virus) khi xâm nhập vào genome của tế bào vật chủ chưa đảmbảo là đã liên kết ổn định với genome

- Các DNA (trừ virus) không chuyển từ tế bào này sang tế bào kia, nó chỉ ở nơi

mà nó được đưa vào

- Trong khi đó, DNA của virus khi xâm nhập vào genom cây chủ lại không liênkết với genome mà chuyển từ tế bào này sang tế bào khác ngoại trừ mô phân

sinh (meristem).

2.2.1 Chuyển gen trực tiếp bằng súng bắn gen

Súng b n gen (Gene gun) là m t thi t b s d ng đ đ a thông tin diắ ộ ế ị ử ụ ể ưtruy n vào t bào, đề ế ược thi t k đ u tiên cho bi n n p DNA ngo i lai vào t bàoế ế ầ ế ạ ạ ế

th c v t và đự ậ ược phát tri n vào đ u th p niên 1980 do các nhà th c v t h c ể ầ ậ ự ậ ọ ở

Ð i h c Corrnell cùng v i các nhà nghiên c u Corrnell Nanofabrication Facility,ạ ọ ớ ứ ởNewyork, USA

Súng b n gen đắ ược bán trên th trị ường vào năm 1990

Tên chính xác và đ y đ c a súng b n gen là h th ng phân ph i h tầ ủ ủ ắ ệ ố ố ạbiolistics (biolistic particle delivery system) và kỹ thu t này thậ ường được g iọ

m t cách đ n gi n là biolistics (s k t h p gi a hai thu t ng biology (sinh h c)ộ ơ ả ự ế ợ ữ ậ ữ ọ

và ballistics (s b n tung)) ự ắ

Nguyên lý chung c a phủ ương pháp này là s d ng áp l c xung c a khí helium đử ụ ự ủ ểgia t c các h t ố ạ

C u t o súng b n gen: ấ ạ ắ

Súng b n gen bao g m hai bu ng b ng thép không g , kích thắ ồ ồ ằ ỉ ước 6″x7″x10″ n iố

v i hai b m chân không.ớ ơ

Đ n đây là các h t tungsen có đạ ở ạ ường kính r t nh , kho ng 1 m ch a DNAấ ỏ ả μ ứngo i lai (các kim lo i năng khác nh vàng và b c cũng đạ ạ ư ạ ược s d ng nh ngử ụ ưkhông thường xuyên do giá c đ t) ả ắ

S bùng n khí helium 1000psi làm cho cái đĩa b n v phía trự ổ ở ắ ề ước v i t c đớ ố ộ

1300 food/s, tương đương v i t c đ khi m t viên đ n r i kh i nòng súng ớ ố ộ ộ ạ ờ ỏ

Không những áp dụng tốt cho cây mô hình mà

Mục đích của công nghệ gen thực vật là tạo ra những

được đưa vào tế bào thực vật và tồn tại bền vững trong hệ gen Các vi khuẩn đất A tumefaciens và một số loài họ hàng có khả năng chuyển một phần nhỏ DNA của nó vào

tế bào thực vật và qua đó kích thích tạo khối u Những khối

dưỡng (opine) có lợi cho vi khuẩn cũng được tạo ra trong những khối u này Những opine phổ biến nhất là nopalin và octopin.

Về hóa học opine là những sản phẩm ngưng tụ của một amino acid với một cetoacid hoặc một amino acid với đường Octopin được tạo nên từ amino acid là arginine và pyruvate, còn nopalin được tạo nên từ arginine và α-

cetoglutaraldehyd Công thức cấu tạo của opine được trình

bày ở hình 2.2.a

Hình 2.2.a cấu tạo hoá học Octopin và Nopalin.

A tumefaciens “thực hiện” kỹ thuật gen vì nó tạo ra cây biến đổi gen có lợi cho

nó Như vậy, sự khẳng định kỹ thuật gen là một quá trình nhân tạo là khôngđúng

Khả năng chuyển DNA của A tumefaciens được sử dụng trong công nghệ gen

hiện đại Để hiểu được quá trình này, điều đầu tiên cần thiết là làm rõ sự tương

tác sinh học giữa Agrobacterium với thực vật.

Việc sử dụng A tumefaciens đã bắt đầu từ 1907, khi người ta phát hiện vi

khuẩn này có khả năng tạo nên khối u ở cây hai lá mầm bị thương, được gọi làkhối u cổ rễ (Hình) Trong những năm bảy mươi người ta tìm thấy trong các

chủng A tumefaciens tạo khối u có một plasmid rất lớn có kích thước 200 đến

800 kb Qua những thí nghiệm chuyển đến những chủng không độc (không cóplasmid này), đã khẳng định plasmid này cần thiết cho việc tạo khối u Vì vậy,plasmid này được gọi là Ti-plasmid (tumor inducing-plasmid)

Hình 2.2.b Vi khuân ̉ Agrobacterium tumefaciens a: Dưới kính

hiển vi điện tử b: Khối u ở cây và từ khối u này xuất hiện chồi một cách tự nhiên.

Ti-plasmid mang các gen mã hóa cho protein phân giải opine, nhận biết những

tế bào thực vật bị thương, cắt và vận chuyển đoạn được gọi là T- DNA T-DNA

là một phần của Ti-plasmid, được chuyển vào thực vật (transfer-DNA) Trên đóđịnh vị những gen tạo khối u và tổng hợp opine T- DNA được giới hạn bởi haivùng, bờ trái và bờ phải (LB : left border và RB: right border) Các bờ này gồmmột trình tự lặp lại của 25 bp, là trình tự nhận biết cho việc cắt T-DNA T-DNAđược đưa vào DNA thực vật trong nhân tế bào Vị trí gắn vào thường là ngẫunhiên, tuy nhiên thường là những vùng có khả năng sao chép Quá trình lâynhiễm được mô tả ở hình 2.2.c

Hình 2.2.c

S ô ơ đ ̀

lây nhiêm ̃

cua vi ̉

khuân ̉

Agrobacterium tumefaciens.

Ở opine người ta phân biệt octopin và nopalin Một số loài vi khuẩnA.tumefaciens chứa Ti-plasmid của loại octopin và loại khác của nopalin.Những plasmid octopin chỉ có thể tạo octopin và phân giải chúng, nhưng khôngtạo và phân giải được nopalin.

Một sự khác biệt khác của các loại plasmid ở Agrobacterium là Ti- plasmid củaloại nopalin chứa một bản copy của T-DNA, ngược lại plasmid octopin chứa

ba Ở hình 2.2.d, trên đoạn T-DNA định vị những gen tổng hợp opine và tạokhối u Khối u được tạo nên là do phytohormone (auxin và cytokinin) được tạo

ra ở trong tế bào thực vật bị nhiễm, chúng kích thích sự phân chia tế bào và tạonên mô không phân hóa

Hình 2.2.d Ti-Plasmid của Agrobacterium dạng nopalin T-DNA:

Transfer-DNA, LB: Bờ trái RB: Bờ phải, ori: khởi đầu sao chép của A tumefaciens noc: Phân giải nopalin, noc: Tổng hợp nopalin tmr: Tổng hợp cytokinin, tms: Tổng hợp auxin, tra: Vận chuyển tiếp hợp, vir: Vùng virulence (vùng độc tính).

Điều kiện cho việc chuyển T-DNA vào thực vật trước hết là tế bào bịthương Khi tế bào bị thương chúng tiết ra các hợp chất phenol (acetosyringon),chất có vai trò quan trọng trong việc nhận biết và sự gắn kết giữa vi khuẩn và tếbào thực vật

Cơ chế nhận biết được giải thích là nhờ tính đặc hiệu của A tumefaciens với

cây hai lá mầm, ở cây một lá mầm thì phản ứng này chỉ ở một ít loài Vì vậy,

Agrobacterium được sử dụng giới hạn cho biến nạp cây một lá mầm Khi bổ

sung syringon người ta có thể biến nạp nấm bằng A tumefaciens Thực vật một

lá mầm quan trọng như ngô có thể được biến nạp bằng A tumefaciens.

+ Khối u xuất hiện bằng những gen của A tumefaciens

Sự phát triển khối u sau khi nhiễm A tumefaciens dựa trên tác dụng của hai

phytohormone Các enzyme cần thiết cho tổng hợp phytohormone được mã hóachủ yếu từ những gen trên T-DNA Sự tổng hợp auxin được thực hiện bởi hai

gen là tms1 và tms2 Gen tms1 mã hóa tryptophan-2- monooxygenase xúc tác cho sự biến đổi tryptophan thành indol-3-aceamid Sản phẩm của gen tms2 là

indol-3-acetamid-hydrogenase, xúc tác để tạo ra auxin: indolylacetic acid

Ngoài raT-DNA còn mang gen tmr mã hóa cho enzyme isopentenyltransferase.

Enzyme này gắn 5’-AMP vào chuỗi bên isoprenoid để tổng hợp nên tiềncytokinin là isopentenyladenin và isopentenyladenosin Hydroxyl hóa tiềncytokinin bằng những enzyme thực vật để tạo nên cytokinin Auxin được tạonên cùng với cytokinin làm cho khối u lớn lên, trong đó sự phân chia tế bàokhông phân hóa được kích thích

Hình 2.2.e Câu tao cua indol-3-acetate (m t auxin) và zeatin ́ ̣ ̉ ọ

(m t cytokinin) ọ

A tumefaciens nhận biết acetosyringon nhờ một chất nhận, được mã hóa bằng

một gen ở vùng vir Sự nhận biết bằng chất nhận dẫn đến sự hoạt hóa của tất cả gen vir Vùng vir bao gồm nhiều gen Một sản phẩm gen vir khác là một

endonuclease nhận biết bờ phải và trái của T-DNA và cắt T- DNA ở những vịtrí này Sau đó, một protein gắn vào sợi đơn của T-DNA và phức hệ này được

chuyển vào thực vật dưới tác dụng của các sản phẩm gen vir