Trường Đại Học Nha Trang

Môn: Sinh Học Thực VậtCác Phương Pháp Chuyển Gen Trực Tiếp

Vào Thực VậtLớp: 53CNSH

Nhóm: IVGVHD: Phạm Ngọc Minh Quỳnh

Danh sách nhóm:

• Nguy n Thi H oễ ả• Hoàng Tu n L cấ ộ• D ng Đình Luânươ• Đ Th C m Nguyênỗ ị ẩ• Lâm Bích Như• Nguy n Văn Trungễ

1. Giới thiệu

2. Kĩ thuật chuyển gene trên thực vật

3. Các phương pháp chuyển gene trực tiếp

4. Một số ứng dụng và thành tựu

Nội dung chính

1. Giới thiệu

Có nhiều phương pháp làm biến đổi hệ gene của sinh vật, nhưng chủ yếu bằng 3 cách:

Loại bỏ hoặc làm bất hoạt một gene nào đó.

Khái niệm chung• Biến nạp gene ở thực vật là quá trình chuyển một

hoặc một số gene ngoại lai vào trong tế bào thực vật nhằm tạo ra một tính trạng mới mà trước đó cơ thể thực vật đó không có.

Mục đích chuyển gene ở thực vật

Nghiên cứu và làm sáng tỏ chức năng của một gene quan tâm.

Làm thay đổi mức độ biểu hiện của một gene nội bào.

Chuyển các gene quy định các tính trạng mong muốn vào TB để thu nhận TB mới và cây chuyển gene.

2. Kĩ thuật chuyển gene trên thực vật

THỰCVẬT

Bằng hóa chất

Chuyển genegián tiếp

Chuyển genetrực tiếp

Nhờ Agrobacterium Tumefacients

Bằng vi tiêm

Nhờ virus

Bằng súng bắn gene

Bằng xung điện

Nhờ kỹ thuật siêu âm

Qua ống phấn

3. Các phương pháp chuyển gene trực tiếp

• Trực• tiếp

• Xung điện• Súng bắn gen

• Hóa chất

• Vi tiêm• Siêu âm

• Ống phấn

Chuyển gene bằng súng bắn gene

Súng bắn gen (Gene gun) 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.

Nguyên lý chung của phương pháp này là sử dụng áp lực của xung khí helium để đẩy các viên đạn có kích thước nhỏ mang các gene mong muốn (các viên đạn này thường được làm bằng Au, Tungsten, titanium hoặc volfram), xuyên qua các lớp tế bào, mô để xâm nhập vào genome thực vật.

Ưu điểm:- Có thể chuyển gene vào nhiều loại tế bào và mô.- Bắn một lần được nhiều tế bào.- Quá trình chuyển gen nhanh, thao tác đơn giản.- Các vector mang gene tái tổ hợp đơn giản và chỉ

cần một lượng vector nhỏ.

Nhược điểm:• Đòi hỏi thiết bị đắt tiền (không phải phòng thí

nghiệm nào cũng có thể đầu tư).• Có thể gây ra sự xáo trộn trật tự của đối tượng

chuyển gen.• Tần số biến nạp ổn định thấp.

Chuyển gene bằng xung điệnKhái niệm: Là phương pháp sử dụng xung điện trong

thời gian ngắn để tạo ra các lỗ trên màng tế bào trần làm cho DNA bên ngoài môi trường có thể xâm nhập vào bên trong tế bào.

Quy trình:Tạo dung dịch tế bào huyền phù

Tạo xung điện với hiệu điện thế cao, trong thời gian ngắn

Protoplast bị thủng một số chỗ

DNA thâm nhập, gắn vào hệ gene thực vật

Nuôi cấy protoplast trong môi trường chọn lọc

Nuôi cấy invitro, tái sinh cây

Chọn lọc cây chuyển gene

Ưu điểm– Phương pháp này có thể thực hiện với các mô in vivo còn

nguyên vẹn.– Ðoạn DNA ngoại lai được biến nạp có kích thước lớn.

• Nhược điểm:

• 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.

Chuyển gene trực tiếp nhờ hóa chất

Là phương pháp chuyển gene vào protoplast (tế bào trần) nhờ các chất hóa học như polyethylene glycol (PEG) hoặc canxi phosphat.

Nguyên tắc

• Khi có sự tác động của hóa chất thì màng của

protoplast bị thay đổi và protoplast có thể thu nhận DNA ngoại lai vào bên trong tế bào.

• Ở nồng độ cao, PEG làm ADN cần biến nạp không còn ở trạng thái hoà tan nữa mà kết dính lại trên màng sinh chất. Sau đó, bằng cách loại bỏ PEG và xử lý nồng độ cao của Ca2+ hoặc ở độ pH cao, ADN biến nạp sẽ được chuyển nạp vào trong tế bào protoplast.

Ưu điểm: • Hiệu quả chuyển gen cao, ổn định nếu quá

trình biến nạp thành công.• Không đỏi hỏi thiết bị đắt tiền.

Nhược điểm: • Tần số chuyển gene rất thấp do không kiểm

soát được quá trình chuyển gene.• Dễ xảy ra hiện tượng dung hợp TB trần, gây khó

khăn trong việc phân tích biểu hiện gene.• Tái sinh tế bào trần sau chuyển gene khó khăn.

Chuyển gene bằng vi tiêmKhái niệm: Chuyển gene bằng vi tiêm là chuyển gene trực tiếp vào tế bào protoplast hoặc TB đơn ( chưa hình thành vỏ cứng) bằng cách sử dụng vi tiêm nhỏ, kính hiển vi và các vi thao tác.

Nguyên tắc

• Nguyên tắc của phương pháp vi tiêm là một lượng nhỏ DNA được tiêm trực tiếp vào nhân tế bào phôi trần hoặc tế bào nguyên vẹn một cách cơ học dưới kính hiển vi.

• Phương pháp này cho phép đưa gen vào đúng vị trí mong muốn ở từng tế bào với hiệu quả tương đối cao.

Vi tiêm DNA vào tế bào

Ưu điểm:• Có thể tối ưu lượng DNA đưa vào tế bào• Quyết định được đưa DNA vào loại tế bào nào• Có thể 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

Nhược điểm:• Mỗi lần tiêm chỉ được một phát tiêm và chỉ

với một tế bào• Cần dùng các thiết bị có độ chính xác cao và

cần kỹ năng phức tạp của người sử dụng

Chuyển gene qua ống phấn

Khái niệm Là phương pháp

chuyển không qua nuôi cấy invitro, các DNA ngoại lai được chuyển trực tiếp bằng đường ống phấn.

Nguyên tắc DNA ngoại lai chuyển vào cây theo đường ống phấn, chui vào bầu nhụy cái. Thời gian chuyển gene là vào lúc hạt phấn mọc qua vòi nhụy và lúc đưa tinh vào thụ tinh.Thời điểm chuyển gene tốt nhất là xảy ra đúng khi quá trình thụ tinh ở noãn và cho tế bào hợp tử chưa phân chia. Như vậy sự chuyển gene chỉ xảy ra ở một tế bào cái duy nhất

Chuyển gene bằng kĩ thuật siêu âm

Khái niệm: Dùng sóng siêu âm để chuyển gene vào tế bào trần.

Nguyên tắc:- Sau khi tạo protoplast, ta tiến hành trộn protoplast với plasmid chứa gene mong muốn tạo dung dịch huyền phù.- Tiến hành cắm đầu máy siêu âm vào dung dịch huyền phù khoảng 3mm và cho máy phát với tần số 20kHz, thời gian 600- 900 ms.- Sóng siêu âm làm cho lớp màng protoplast biến đổi tạo ra các lỗ giúp cho DNA ngoại lai xâm nhập vào tế bào.

Các bước:Tạo dung dịch tế bào huyền phù

Tạo sóng siêu âm với tần số cao

Protoplast bị thủng một số chỗ

ADN thâm nhập vào

Nuôi cấy protoplast

Tái sinh cây

Chọn lọc cây chuyển gene

Ưu điểm: • Chuyển được lượng protoplast nhiều.• Không độc hại đối với tế bào.

Nhược điểm: • Giá thành thiết bị tương đối cao.• Đòi hỏi kỹ thuật cao.

4. Một số ứng dụng và thành tựu

- Tạo các giống cây trồng có năng suất cao, chất lượng tốt.

- Đảm bảo ổn định đa dạng sinh học.- Sử dụng hiệu quả nguồn nguyên liệu từ bên

ngoài cho nông nghiệp và môi trường.

ỨNG DỤNG

Sản phẩm Đặc điểm

Cải dầu

Ngô

Bông

Khoai tây

Đậu tương

Bí

Cà chua

Lúa

Đu đủ

Cây thuốc lá

Chống chịu chất diệt cỏ, hàm lượng lauret cao, hàm lượng acid oleic cao.

Chống chịu chất diệt cỏ, kháng côn trùng.

Chống chịu chất diệt cỏ, kháng côn trùng.

Kháng côn trùng, kháng virus.

Chống chịu chất diệt cỏ, hàm lượng acid oleic cao.

Kháng virus.

Chín chậm.

Chống chịu chất diệt cỏ, sản xuất vitamin A, chịu ngập nước.

Kháng virus.

Kháng côn trùng, kháng thuốc diệt cỏ.

Thành tựu

Một số sản phẩm chuyển gen

Khoai tây Cà chua chín chậm

Củ cải đường chịu rét Lúa sống chung với lũ

Ngô và đậu tương kháng thuốc diệt cỏ

Cây bông chuyển gen kháng sâu Bt

Đu đủ kháng virut

Thêm sắc hoa xanh

Cẩm chướng Hoa hồng

THANK YOU FOR

LISTENING