Nhắm tới chuyển gene đa tính trạng pdf

Tuy nhiên, ở mức độ nghiên cứu, một loạt các phương pháp truyền thống cũng như kỹ thuật mới nhằm chuyển đa gen hiện đang được thực hiện cũng như thí nghiệm, tạo nên một tương lai đầy hứa

Nhắm tới chuyển gene

đa tính trạng

Người ta đã viết nhiều về

những tiềm năng to lớn của việc

chuyển gen nhằm cải thiện năng

suất cũng như giá trị dinh dưỡng

của cây trồng và nhằm tạo những

sản phẩm mới cũng như cải thiện

những đặc tính cũ của cây Tuy

nhiên, phương pháp kết hợp đa gen hay đa tính trạng trong cây vẫn là khó thực hiện, và điều này đã hạn chế phần nào tốc độ phát triển công

nghệ Năm 2004, chỉ khoảng 9% các cây trồng chuyển gen được

thương mại hóa có mang nhiều tính trạng do việc chuyển 2 hay nhiều gen mới vào cây Tuy nhiên, ở mức

độ nghiên cứu, một loạt các

phương pháp truyền thống cũng

như kỹ thuật mới nhằm chuyển đa gen hiện đang được thực hiện cũng như thí nghiệm, tạo nên một tương lai đầy hứa hẹn sẽ sớm áp dụng

một trong những phương pháp này

để đáp ứng ngành công nghệ sinh học thực vật

Các phương pháp truyền thống

Có lẽ cách thường thấy nhất để chuyển 2 hay nhiều gen vào một

cây là chuyển lần lượt chúng bằng cách 1) lai cây có mang gen chuyển này vào cây có chứa một gen

chuyển khác, hay b) chuyển lại

(retransformation) vào cây chuyển gen các tính trạng mới Ví dụ như, lai được dùng để chuyển nhiều gen kháng bệnh và kháng côn trùng

khác nhau vào cây, để tạo những

protein mới như các kháng thể IgA kích thích bài tiết vào cây, hay để chuyển những con đường sinh hóa mới trong sinh tổng hợp plastic có khả năng phân hủy sinh học, hay

góp phần ảnh hưởng lên những vận động phức tạp tạo con đường sinh tổng hợp lignin hay làm chín trái Retransformation cũng được dùng

ở nhiều loài cây khác nhau

như Arabidopsis và những cây khác

nhằm chuyển gen hay thực hiện các con đường sinh hóa kiểm soát màu sắc hoa hay tăng khả năng chịu

mặn, và các con đường biến dưỡng khác bao gồm tạo tinh bột, các acid béo và lignin Tuy nhiên, các quá trình lặp lại như vậy có thiếu sót

lớn là các gen đã được chuyển có thể tách ra ở các thế hệ cây tiếp

sau, bởi chúng không được nối

đúng chỗ, mà lại gắn vào các locus ngẫu nhiên khác nhau trên bộ gen của cây Chi phí, nỗ lực cũng như thời gian chủ yếu đổ vào việc xác định những cây giữ được tất cả các gen chuyển nhằm đảm bảo giữ đặc

tính này ở phần đông các thế hệ

con cháu Tuy nhiên,

retransformation có thể có những lợi điểm đáng kể đối với một số

loài mà sự tách gen không quan

trọng, do bởi các phương pháp

nhân giống thực vật thường được thực hiện Nhưng như vậy, việc sử dụng nhân giống thực vật có nghĩa

là các gen marker chọn lọc khác

nhau được sử dụng trong quá trình retransformation không thể bị loại

bỏ bằng cách không lai và sẽ tích trữ trong cây, và như thế vô tình tạo nên một rào cản nhất định trong

việc được chấp thuận cho trồng

cũng như sự ủng hộ của người dân Gần đây, một số hệ thống có thể

loại bỏ các marker chọn lọc hay

cho phép chuyển gen mà không sử dụng các marker chọn lọc đã và

đang được phát triển, có thể giúp khắc phục giới hạn này

Có lẽ phương pháp hứa hẹn

nhiều nhất được thực hiện cho đến hiện nay để chuyển nhiều gen vào cây là chiến lược đồng chuyển (co-transformation) Nhiều gen chuyển khác nhau nằm trên các T-DNA

khác nhau (ở dạng tách rời ở nhiều

chủngAgrobacterium hoặc trên

cùng một chủng ) hay nhiều đoạn DNA (nếu sử dụng biolistics) được bắn vào cùng nhau trên các mô

thực vật Kỹ thuật này nhanh, hiệu quả trên nhiều loài, và có lợi điểm

chủ yếu là các gen chuyển có

khuynh hướng đồng tích hợp (co-intergrate) ở cùng vị trí

chromosome và do đó sẽ truyền

cùng nhau ở hầu hết các thế hệ con cháu Co-transformation đã được ứng dụng thương mại để tạo bắp mang tính trạng kháng sâu và

kháng thuốc diệt cỏ Nó cũng được dùng để tạo “Gạo vàng” (Golden rice), để làm tăng lượng isoflavone trong đậu nành, tạo gạo kháng

nhiều loại côn trùng, đồng thời cải thiện một số đặc tính tốt trên cây,

và cho phépArabidopsis tạo

co-polimer plastic có khả năng phân hủy sinh học Một số công trình

công bố rằng các gen đồng chuyển

có khuynh hướng tích hợp khi lặp lại cao các bản sao có thể thúc đẩy việc silencing gen chuyển và làm rắc rối thêm việc xin được chấp

thuận trồng Chưa thể làm đủ hết

công việc để xác định xem điều này

có thật sự là vấn đề khi làm trên

một lượng lớn gen chuyển, nhưng việc tìm thấy có chuyển gen với sự biểu hiện ổn định và các mô hình tích hợp tương đối đơn giản thì

không phải là vấn đề khi làm việc trên số lượng nhỏ gen chuyển Các

kỹ thuật nhằm giải quyết vấn đề

locus với các mô hình tích hợp

phức tạp, thông qua tái tổ hợp,

đang được thử nghiệm trên lúa mì

và tương lai hứa hẹn sẽ giải quyết

được vấn đề này Tương tự, nhiều việc cũng cần được làm để phát

triển những phương pháp thúc đẩy

sự biểu hiện đồng thời của nhiều

gen đồng chuyển Cũng có bài báo,

dù ít, cho rằng khi số lượng các gen đồng chuyển tăng, thì càng khó xác định các cây biểu hiện tất cả các

gen này ở mức có hiệu quả

Một phương pháp khác có thể

sử dụng thành công để đưa ra cây thương mại mang nhiều tính trạng bằng cách đặt hai hay nhiều gen

liên tục trên DNA rồi chuyển DNA này vào một thực thể đơn nhất

trong cây (thí dụ như vào T-DNA trong chuyển gen

bằng Agrobacterium) Ở mức độ

nghiên cứu, 4 hay 5 gen tạo plastic phân hủy sinh học được nối vào

cùng một T-DNA và chuyển

vào Arabidopsis hay cây cải dầu

Các vấn đề thực tế liên quan đến

việc sắp xếp các cassette gồm nhiều gen hiện đang được thực hiện bằng cách phát triển nhiều hệ thống

vector mới trong đó các cassette

riêng biệt được xây dựng trong các vector shuttle theo cùng hướng có thể dễ dàng chuyển vào các vector chuyển gen đặc biệt được thiết kế

có chứa các vị trí cắt endonuclease hiếm phù hợp với các vector shuttle này Số lượng lớn các gen có thể

được chuyển bằng cách sắp xếp các cassette T-DNA, mỗi cassette có

kích thước phù hợp (chỉ có 2 hay

nhiều gen nối với nhau), và cũng có thể được chuyển bằng đồng chuyển các T-DNA này Tuy nhiên, các

gen được nối không biểu hiện đồng thời ở cùng mức độ Các đoạn lặp lại trong các gen được chuyển,

trong vùng mã hóa hay các vùng

điều hòa, có thể dẫn tới khả năng

dễ biến đổi trong biểu hiện bằng

cách hoạt hóa sự silence gen Ý

kiến hiện nay chia làm 2 hướng,

một là liệu củng cố các gen nối với các vùng liên quan tới matrix có thể cải thiện sự biểu hiện đồng thời

hay/và làm giảm sự silence gen

chuyển