Tài liệu Công nghê gen pdf

Đây là một ngành mũi nhọn hiện đang được cả thế giới quan tâm do có tốc độ phát triển nhanh chóng và đang tạo ra một cuộc cách mạng sinh học trong nông nghiệp, công nghiệp thực phẩm, y-d

Công nghệ sinh học

-Tạo giống vi sinh vật

-Tạo giống thực vật

• Công nghệ sinh học là ngành

khoa học ứng dụng hiểu biết

của con người về các hệ thống

sống để sử dụng các hệ thống

này hoặc các thành phần của

chúng cho các mục đích công

nghiệp Đây là một ngành mũi

nhọn hiện đang được cả thế

giới quan tâm do có tốc độ

phát triển nhanh chóng và

đang tạo ra một cuộc cách

mạng sinh học trong nông

nghiệp, công nghiệp thực

phẩm, y-dược, bảo vệ môi

trường, vật liệu…

Một số ví dụ về cây trồng Đặc điểm mới

• Cải dầu:Hàm lượng laurate cao

• Cải dầu:Hàm lượng oleic acid cao

• Ngô: Kháng thuốc diệt cỏ

• Ngô: Kháng côn trùng

• Bông: Kháng thuốc diệt cỏ

• Bông: Kháng côn trùng

• Đu đủ: Kháng virus

• Khoai tây:Kháng côn trùng

• Khoai tây: Kháng virus

• Đậu tương: Kháng thuốc diệt cỏ

• Đậu tương: Hàm lượng oleic acid cao

• Bí: Kháng virus

• Cà chua: Chín chậm

• Cà chua: Kháng virus

I.Tạo giống bằng công nghệ tế bào

1 Tạo giống thực vật.

Nuụi cấy hạt phấn

Nuụi cấy tế bào thực vật tạo mụ

sẹo

Chọn dũng tếbàoxụma

cú biến dị

Dung hợp tế bào

trần

Khỏi

niệm Nuôi cấy từ

hạt phấn riêng

lẻ có thẻ mọc trên môi

trường nuôi nhân tạo thành dòng các tế bào đơn bội

Nuôi cấy tế bào thực vật in vitro

được phát triển

và hoàn thiện trong môi trường nuôi cấy chuẩn kết hợp với việc sử dụng các hooc môn sinh

trưởng như

auxin, gibêrelin

Nuôi cấy tế bào 2n NST trên môi trường nhân tạo

Dung hợp những

tế bàođẫ mất thành tế bào của hai loài vào môi trường đặc biệt

để chung dung hợp với nhau

trình

Các dòng đơn bội qua chọn lọc

được lưỡng bôi hoá bằng hai cách: gây lưỡng bội dòng tế bào 1n thành 2n rồi cho mọc thành cây lưỡng

bộihoặc cho mọc thành cây đơn bối , sau đó lưỡng bôi hoá

thành cây lưỡng bội 2n bằng cánh gây đột biến thể

đa bội

Nuôi cấy tế bào của câyđể tạo thành mô sẹo

Từ mô sẹo

điều khiển cho tế bào biẹt hoá

thành các mô

khác nhau và tái sinh ra cây trưởng thành

ghép các kiểu genkhác nhau của cùng một giống ban

đầu

Loại bỏ thành xenlulozơ hoặc

vi phẫu để tạo tế bào trần Những

tế bào trần có thểdung hợp với nhau.sử dụng hợp Tế bào trần xảy ragiữa các mô của cùng một loài hay của các loài khác nhau hoặc giữa các chi các bộ

và họ để tạo giống mới

Tùu

•T¹o gièng c©y trång míi

•chÞu h¹n , chÞu

nãng

•M¨ng dÆc ®iÓm cña c¶ hai loµi

mµ c¸ch t¹o giãng th«ng th−¬ng kh«ng cã

®−îc

•C©y trång

cã n¨ng xuÊt cao, chÊt l−îng tèt chèng chÞu ®−îc nhiÒu lo¹i s©u

•Cho hiÖu qu¶

caokhi chän c¸c c©y cã tÝnh

nh−:kh¸ng thuèc diÖt cá chÞu l¹nh chÞu han, chÞu

mÆn…

•Tao ®−îc dßng thuÇn chñng

ví dụ:

-Người ta đã tạo được giống lúa chiêm chịu lạnh 8-10oC bằng cách lấy hạt phấn của lúa chiêm nuôi cấy trên môi trường

nhân tạo.

- Ở Trung Mĩ và Nam Mĩ, kĩ thuật nuụi cấy mụ được ỏp dụng nhằm tạo

giống cõy sạch bệnh và nhõn giống vụ tớnh cõy cọ dầu (Brazil, Colombia, Costa Rica, Cộng hũa Dominique), cam, chanh, khoai tõy, dõu tõy (Brazil),

cà phờ (Costa Rica và Mexico)

-Ở Việt Nam, Trung tõm Thực nghiệm Sinh học tại thành phố Hồ Chớ

Minh (1979-1980) cũng đó nhõn giống vụ tớnh in vitro giống khoai tõy để

phục vụ cho cỏc hợp tỏc xó sản xuất ở thành phố Đà Lạt Ở Viện Khoa

học Việt Nam ở Hà Nội (nay là Viện Khoa học và Cụng nghệ Việt Nam)

cũng đó thớ nghiệm nhõn giống vụ tớnh in vitro cỏc cõy khoai tõy, cà, lỳa,

thuốc lỏ từ năm 1974-1975 Cho đến nay, ở đõy cũng đó nhõn nhiều giống cõy trồng như mớa, ngụ, dứa sợi, lỳa, thuốc lỏ, …cú khả năng chống chịu

để phục vụ cho việc trồng trọt ở địa bàn miền Bắc Ở Đại học Nụng

nghiệp I, viện Di truyền Nụng nghiệp TW, cũng bằng nhõn giống vụ tớnh

và kĩ thuật dung hợp protoplast tạo ra nhiều giống cõy trồng phục vụ cho

sản xuất nụng nghiệp

II.Tạo giống bằng công nghệ gen

Chuyển gen :

Chuyển gen (transgenesis) là đưa một đoạn DNA ngoại lai vào

genome của một cơ thể đa bào, sau đó đoạn DNA ngoại lai này sẽ

có mặt ở hầu hết các tế bào và được truyền lại cho thế hệ sau Vì vậy khái niệm chuyển gen chỉ được sử dụng cho thực vật và động vật Nấm men, vi khuẩn và tế bào nuôi cấy mang một đoạn DNA ngoại lai được gọi là các tế bào tái tổ hợp (recombinant cell) hoặc tế bào biến nạp (transformed cell)

1.Tạo giống thực vật

• Cây chuyển gen (transgenic plant) là cây mang một hoặc nhiều gen được đưa vào bằng phương thức nhân tạo thay vì thông qua lai tạo như trước đây Những gen được tạo đưa vào (gen chuyển) có thể được phân lập từ những loài thực vật có quan hệ họ hàng hoặc từ những loài khác biệt hoàn toàn Thực vật tạo ra được gọi là thực vật

“chuyển gen” mặc dù trên thực tế tất cả thực vật đều được “chuyển gen” từ tổ tiên hoang dại của chúng bởi quá trình thuần hóa, chọn lọc và lai giống có kiểm soát trong một thời gian dài

• Vai trò:

Nhìn chung, việc ứng dụng cây chuyển gen đã có những lợi ích rõ rệt như sau:

- Tăng sản lượng

- Giảm chi phí sản xuất

- Tăng lợi nhuận nông nghiệp

- Cải thiện môi trường

• V í dụ: - Lúa gạo giàu vitamin A và sắt

- Khoai tây tăng hàm lượng tinh bột.

- Vaccine thực phẩm (edible vaccine) ở ngô và khoai tây.

- Những giống ngô có thể trồng được trong điều kiện nghèo dinh dưỡng.

- Dầu ăn có lợi cho sức khoẻ hơn từ đậu nành và cải dầu.

Cà chua kháng nấm

Bắp tía chống ung thư

Nhờ kỹ thuật biến đổi gen, các nhà khoa học Anh đã tạo ra "siêu cà chua"

có khả năng đẩy lùi các tế bào ung thư

Cà chua tím, còn được gọi là "siêu cà chua",

có mùi vị hệt như cà chua bình thường, nhưng có thêm hai gene sản xuất sắc tố màu tối của hoa mõm chó Những sắc tố này có đặc tính chống oxy hóa nên có thể chống lại nhiều bệnh, bao gồm ung thư, tiểu đường và tim mạch.

Cây cà chua tím

Cà chua ghép kháng bệnh

Các nhà khoa học Nhật Bản vừa tạo ra một loại lúa chuyển gien chứa vắc-xin ngừa bệnh sốt mùa

hè (hay fever) - một bệnh dị ứng do phấn hoa hoặc bụi gây ra

Với một bát cơm từ lúa chuyển gien, vừa no bụng lại vừa trị được bệnh

Ngô đã chuyển gen

Gạo vàng phiên bản mới chứa nhiều vitamin A.

Cây đu đủ trồng ở Thái Lan Bên phải hình A là cây

chuyển gen kháng virut

đốm vòng và bên trái hình A

là cây không chuyển gen Hình B giới thiệu các quả

đu đủ chuyển gen đã phát triển khoẻ mạnh

Bí chuyển gen kháng virut khảm vàng zucchini A:

Ruộng bí chuyển gen.

B:Quả bí không chuyển gen

bị nhiễm virut (bên trái) và quả bí chuyển gen phát triển bình thường

2.TẠO GIỐNG VI SINH VẬT

Ngày nay, người ta đã tạo được các chủng vi khuẩn cho sản phẩm mong muốn không có trong tự nhiên bằng cách chuyển một hay nhiều nhóm gen từ tế bào của người hay một đối tượng khác vào vi khuẩn Các vi sinh vật là những đối tượng đầu tiên được sử dụng trong công nghệ gen để sản xuất một số loại prôiêin của người như insulin chữa bệnh tiểu đường, vacxin viêm gan B…

Các ứng dụng:

1_Tạo chủng vi khuẩn E.coli sản xuất insulin của người

- INSULIN LÀ HOOCMON TUYẾN TỤY, CÓ KHẢ NĂNG ĐIỀU HÒA

GLUCOZƠ TRONG MÁU Gen tổng hợp insulin được tách ra khỏi từ cơ thể người và chuyển vào vi khuẩn Ecolin bằng vectơ là plasmit.sau đó,

vi khuẩn này được sản xuất ở qui mô công nghiệp,tổng hợp ra insulin

• năm 1981, Đại học Washington (Mỹ) đã thành công trong việc thu nhận

interferon từ nấm men S cerevisiae có hiệu suất cao gấp 10.000 lần so với

tế bào E coli tái tổ hợp.

2_Tạo chủng vi khuẩn Ecili sản xuất somatostatin

SOMASTATIN LÀ LOẠI HOOCMON ĐẶC HIỆU, ĐƯỢC TỔNG HỢP

TRONG NÃO ĐỘNG VẬT VÀ NGƯỜI Hoocmon này có chớc năng điều hòa chức năng sinh trưởng và insulin đi vào máu.Gen mã hóa

somatostatin được in vitro Sau đó bằng cong nghệ gen, gen này được gắn vào ADN plasmit và đưa vàovi khuẩn

1 Chủng xạ khuẩn L30 có phổ kháng sinh rộng với các nhiều loại vi sinh vật kiểm định đặc biệt là hoạt tính mạnh kháng Pseudomonas solanacearum.

3 Điều kiện thích hợp cho sinh tổng hợp chất kháng sinh của chủng xạ khuẩn L30 trên môi trường ISP-4 với pH 7, nhiệt độ 28-350C, thời gian lên men là 120- 144 giờ, nguồn cacbon trên tinh bột và nguồn nitơ là (NH4)2SO4

4 Chất kháng sinh do chủng xạ khuẩn L30 sinh ra không ảnh hưởng đến khả năng nảy mầm của hạt lạc và ở nông độ loãng có tác dụng kích thích hạt lạc nảy mầm.

5 Khi nhiễm xạ khuẩn sinh chất kháng sinh vào đất không gây ảnh hưởng xấu đến sinh trưởng của cây lạc mà còn có tác dụng ức chế bệnh héo xanh

Bước đầu thử nghiệm nuôi các chủng nấm men trên nguồn cơ chất tự nhiên là

bã dứa cho thấy các chủng đều có hoạt tính xenlulaza và sinh trưởng mạnh trên nguồn cơ chất này tạo ra lượng sinh khối tế bào đáng kể Kết quả này mở

ra một hướng nghiên cứu tiếp, đó là ứng dụng các chủng nấm men trong chế biến bã thải hoa quả giàu xenlulozơ làm thức ăn chăn nuôi.