Студопедия  
Главная страница | Контакты | Случайная страница

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

ЛЕКЦИЯ 14

Читайте также:
  1. Амплитудная селекция
  2. Беседа как метод обучения детей дошкольного возраста диалогической речи (лекция).
  3. Вводная лекция
  4. Вопрос 1.Лекция.
  5. Воскресная лекция Шрилы Радханатхи Свами в Киеве о Бхакти Тиртхе Свами
  6. Временная селекция
  7. Вступительная лекция.
  8. Вступительная лекция.
  9. Дәріс (лекция), зертханалық және зертханалық сабақтар жоспары
  10. Дәріс (лекция), практикалық және зертханалық сабақтар жоспары

Генная инженерия растений

 

 

Традиционный и древний способ выведения новых пород скота и сортов растений основан на отборе и скрещивании.

Вводя в геном растений чужеродные гены и обеспечивая их экспрессию, можно относительно быстро создавать новые сорта растений

На примере собак, можно видеть до какой неузнаваемости можно изменить животное, так что только путем анализа ДНК можно узнать, кто был предком собак - волк или шакал.

Для трансформации растений чужеродной ДНК используется фитопатогенная грамотрицательная почвенная бактерия Agrobacterium tumefaciens, вызывающая образование опухолей растений. При проникновении этой бактерии в растение она интегрирует в геном

растительной клетки и экспрессирует специфический сегмент бактериальной плазмидной ДНК – так называемую T-ДНК (transferred DNA). Т-ДНК – часть плазмиды, индуцирующей развитие опухоли (tumor-indusing plasmid,

Ti-плазмида). Бактерия проникает в растение в местах повреждения растения. Т-ДНК, находящаяся в одноцепочной форме, переносится в растительную клетку так же, как это делают обычно плазмиды при конъюгации и встраивается в хромосомную ДНК растения. Как вектор Ti-плазмида содержит ряд элементов, необходимых для ГИ операций:

 

- сайт инициации репликации, который позволяет ей реплицироваться в

E. coli;

- селективный маркерный ген, обеспечивающий устойчивость к антибиотику;

- полилинкер и др. гены.

 

Для эффективной трансформации используют такие приемы как векторы на основе Ti-плазмид и вирусов, бомбардировка микрочастицами, микроинъекция и электропорация.

При бомбардировке микрочастицами золотые или вольфрамовые частицы диаметром 0.4-1.2 мкм покрывают ДНК, осажденной хлоридом кальция или полиэтиленгликолем, и выстреливают ими в клетки из специального ружья, приводимого в действие порохом или сжатым воздухом. Частицы пробивают клеточную стенку и мембраны клеток, но клетки при этом не повреждаются. Попав в клетку, ДНК неизвестным образом интегрируется в растительную ДНК.

Выведение растений, устойчивых к насекомым-вредителям.

В 1995 г. на хим. инсектициды в мире было истрачено около 4 млрд. руб.

 

Одним из примеров создания растений, устойчивых к насекомым

вредителям, является введение в растения гена, кодирующего инсектицидный протоксин, продуцируемый бактериями Bacillus thuringiensis. Для проявления токсического действия достаточно экспрессии лишь части этого гена, снабженного сильным конститутивным 35S- промотором вируса мозаики цветной капусты и сайтом терминации. Ген клонировали в ДНК Ti-плазмидного вектора и трансформировали в E. coli, а затем с помощью коньюгации плазмиду перенесли в бактерию A. tumefaciens. После рекомбинации сконструированный ген протоксина включался в хромосому ДНК томата и такое трансгенное растение начинало синтезировать токсин, убивающий насекомых-вредителей. В дальнейшем путем мутаций ген протаксина был изменен так, что его стало синтезироваться в 100 раз больше, чем при использовании гена дикого типа. Одна из форм гена протоксина введена в такие растения как томаты, табак, картофель, рис, кукуруза, яблоня, орех, тополь, клюква и хлопок. Трансгенные растения картофеля оказались устойчивыми к колорадскому жуку.

Другой подход – введение в растения генов, кодирующих ингибиторы протеиназ или α-амилазы, которые, попадая в кишечник насекомого, блокируют гидролиз растительных белков или сахаров, в результате чего вредитель погибает от голода. Сконструированы трансгенные растения, которые одновременно синтезируют и протоксин и ингибитор протеаз. В семенах фасоли содержится ингибитор α-амилазы, если им кормить некоторых насекомых их рост задерживается. Ген ингибитора α-амилазы, выделенный из фасоли, был помещен под транскрипционный контроль сильного семяспецифичного промотора фитогемагглютинина бобов и использован для трансформации гороха, очень чувствительного к таким вредителям как долгоносик и зерновка. Трансгенный горох был устойчив к обоим насекомым.

Растения, устойчивые к вирусам.

Один из приемов для выведения таких растений, заключается в том, что если в трансгенном растении экспрессируется ген, кодирующий белок оболочки вируса, который обычно инфицирует это растение, то способность вируса проникать в растение и распространяться в нем значительно уменьшается. Механизм этого явления не выяснен.

Другой (остроумный) способ получения растений, устойчивых к вирусам, основан на применении антисмысловой РНК. Так называется РНК, комплементарная транскрипту нормального гена (мРНК), тогда как сама мРНК называется – смысловой. Антисмысловая РНК образует дуплекс с мРНК, блокируя тем самым трансляцию, так что в ее присутствии синтез белка прекращается. Кроме того, дуплекс антисмысловая РНК-мРНК быстро деградирует, что уменьшает содержание конкретной мРНК в клетке. Таким образом, можно защитить растение от вируса, введя в него ген, обеспечивающий синтез антисмысловых РНК, комплементарных мРНК вирусного белка оболочки. Для получения антисмысловой РНК необходимо, чтобы генетическая информация у вируса кодировалась не ДНК, а РНК.

РИСУНОК 1-11

 

 

При создании трансгенного растения используются такие операции как выделение РНК вируса, ферментативный синтез in vitro кДНК на РНК с использованием ревертазы), присоединение к кДНК линкеров, встраивание кДНК в векторы для клонирования и получение трансгенных растений, в геном которых встроена кДНК.

 

Растения, устойчивые к грибам и бактериям.

 

Пример: фермеры Юго-Восточной Азии в результате поражения риса грибком несут убытки около 5 млрд долларов в год. Один из приемов борьбы с грибком – резко увеличить синтез природных специфических белков, воздействующих на патогены (хитиназа, глюканаза и т.д.). Соответствующие гены, введенные в растительный геном, были поставлены под контроль 35S-промотора вируса мозаики цветной капусты. Были получены растения, экспрессирующие ген и хитиназы и глюканазы.

Другой пример – создание трансгенных растений, синтезирующих фермент лизоцим, который убивает бактерии, лизируя их стенки.

Созданы трансгенные растения с повышенной устойчивостью:

1. К окислительному стрессу, вызываемому действием таких оксидантов как озон, перекись водорода и т.д. Это достигается повышением активности генов, кодирующих синтез антиоксидантного фермента супероксиддисмутазы (СОД);

2. К солевому (осмотического) стрессу. Достигается введением в растения гена из кишечной палочки, кодирующего синтез осмопротектора бетаина.

 

Для предотвращения созревания при транспортировке создают растения, в которых при участии антисмысловой РНК инактивированы гены, кодирующие целлюлазу и полигалактуроназу.

 

Изменение вкуса окраски плодов и внешнего вида плодов. Здесь также применены антисмысловые конструкции кДНК под контролем 35S-промотора вируса мозаики цветной капусты и Ti –плазмиды..

Для изменение пищевой ценности растений изменяют аминокислотный состав белка, вводя в него незаменимые аминокислоты (чаще лизин или метионин). В семенах трансгенных растений содержится в 100 раз больше свободного лизина, чем в обычных растениях.

Изменение состава липидов производят с помощью ГИ изменяя степень ненасыщенности жирных кислот.

 




Дата добавления: 2014-12-15; просмотров: 25 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав




lektsii.net - Лекции.Нет - 2014-2024 год. (0.008 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав