Лекция 6 ТРАНСГЕННЫЕ РАСТЕНИЯ. Рис.. Введение фрагмента рекомбинантной молекулы ДНК в плазмидный вектор pSC101 с помощью рестриктазы EcoRI, образующей.

Презентация:



Advertisements
Похожие презентации
Растения с генами устойчивости к вирусным заболеваниям, гербицидам.
Advertisements

Генная инженерия Генетическая инженерия (генная инженерия) совокупность приёмов, методов и технологий получения рекомбинантных РНК и ДНК, выделения генов.
Лекция КЛОНИРОВАНИЕ. Клонирование гена Схема клонирования.
ВЫПОЛНИЛА УЧЕНИЦА 11 «А» СУСОРОВА ЛИДА. МЕТОДЫ ГЕННОЙ ИНЖЕНЕРИИ В РАСТЕНИЕВОДСТВЕ.
Лекция 5 ТРАНСГЕННЫЕ ЖИВОТНЫЕ. Рис.. Введение фрагмента рекомбинантной молекулы ДНК в плазмидный вектор pSC101 с помощью рестриктазы EcoRI, образующей.
Селекция микроорганизмов. Микроорганизмы Бактерии, микроскопические грибы, простейшие.
СОЗДАНИЕ ШТАММА PSEUDOMONAS PUTIDA B-37 – ПРОДУЦЕНТА АЦК - ДЕЗАМИНАЗЫ Магистерская диссертация Мельниковой А. А. Научный руководитель : к. б. н., доцент.
МИКРООРГАНИЗМЫ? 1. Какие организмы относят к микроорганизмам? 2. Какие способы размножения характерны для микроорганизмов? 3. Какова роль микроорганизмов.
Трансгенный организм. Содержание: Что такое трансгенный организм? Цель создания? Использование трансгенных организмов. Трансгенные бактерии. Транс генные.
Трансгенные растения и их экология Подготовила: Сапун Анастасия.
ГМО Генетически модифицированный организм Презентация по биологии 11 класса «А»
МОУ «Орловская СОШ» Новоусманский район Воронежская область Выполнила: уч-ца 10-го класса Катаева Ирина Учитель: Лунева Е.В.
Трансгенные растения и их экология. ЧТО ТАКОЕ ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ИНЖЕНЕРИЯ РАСТЕНИЙ? Генетическая инженерия – это технология получения новых комбинаций генетического.
Актуальность изучаемой темы, стоящей перед современной агропромышленностью, является получение растений, устойчивых к вирусным инфекциям. Благодаря развитию.
Биотехнология. Что такое биотехнология Современная биотехнология –позволяет наиболее полно реализовать возможности живых организмов для производства продуктов.
Генная инженерия. Генетическая инженерия Генетическая инжене́рия (генная инженерия) совокупность приёмов, методов и технологий получения рекомбинантных.
Проблема ГМО в России выполнила студентка группы 10Э9 Галкина Анастасия.
Трансгенные животные
Генная Инженерия Работу выполнил ученик 10 класса – Кириллов Роман.
Тема: «Основные методы селекции микроорганизмов» Пименов А.В. Глава IХ. Генетика и селекция Задачи: Дать характеристику основным методам селекции микроорганизмов.
Транксрипт:

Лекция 6 ТРАНСГЕННЫЕ РАСТЕНИЯ

Рис.. Введение фрагмента рекомбинантной молекулы ДНК в плазмидный вектор pSC101 с помощью рестриктазы EcoRI, образующей «липкие» концы с последующим внедрением рекомбинантной плазмиды в бактерию кишечная палочка (E. coli) для клонирования (размножения) нужного гена.

Устойчивость растений к гербицидам В настоящее время в сельском хозяйстве широко используют гербициды химические соединения, применяемые для уничтожения сорной растительности. Гербициды широкого спектра действия могут не только уничтожать сорняки, но и угнетать рост культурных растений. В связи с этим возникает необходимость в создании растений, устойчивых к этим веществам. Существует два подхода к решению этой проблемы: прямая селекция устойчивых к гербицидам мутантных форм растений, или мутантных клеточных штаммов (клеточная селекция), и генно-инженерный метод, который состоит во введении в растения генов гербицид-резистентности растительного или бактериального происхождения.

Изучая механизмы действия гербицидов, генетики выяснили, что чаще всего они действуют на какой либо один важный для растения фермент, прикрепляются к нему и тем самым ослабляют его работу. Это приводит к нарушению роста и развития растений, и они погибают. Установлено, что толе - рантность к гербицидам обусловлена мутацией одного гена. Основной механизм устойчивости связан с изменением последовательности аминокислот в той части молекулы фермента, в которой происходит его связывание с гербици - дом. В результате гербицид не узнает свою «мишень» в структуре фермента, последний сохраняет свою функцио - нальную активность, а организм становится толерантным к действию гербицида. Описанный механизм получил название «мутация мишени» и характерен для устойчивости к таким гербицидам, как Раундап (глифосат), сульфанилтиомочевина и др.

Гербицид глифосат относится к гербицидам общего дей - ствия. Его мишенью в растении является фермент EPSPS (енолпирувилшикимат-3-фосфат синтаза), который играет важную роль в синтезе ароматических аминокис - лот. Под действием глифосата неустойчивые к нему растения из-за недостатка ароматических аминокислот погибают в тече - ние двух недель. Необходимо подчеркнуть, что глифосат не несет опасности для животных и человека, так как его «мишень» EPSPS имеется только у растений, грибов и бактерий.

В результате генетических исследований были обнаружены бактерии, у которых из-за точковой мутации произошла замена одной аминокислоты в области фермента EPSPS, где проис - ходит его связывание с гербицидом глифосатом. Поэтому герби - цид не может дезактивировать такой мутантный фермент, и бактерии устойчивы к его действию. В настоящее время выделены гены EPSPS с мутацией мишени от бактерий рода Agrobacterium (ген cp4), Salmonella (ген sm1) и др. Например, в более чем 1000 полученных трансгенных сортах сои, устойчивых к глифосату, встроен мутантный ген cp4 от почвенной бактерии Agrobacterium tumefascens. Для доставки гена EPSPS к хлоропластам (месту синтеза ароматических аминокислот) к нему присоединен фрагмент ДНК от петунии, кодирующий небольшой транзитный пептид. Таким образом, генетически модифицированные сорта сои отличаются от обычных тем, что у них фермент EPSPS, привне - сенный от гена бактерии, не связывается с гербицидом, что делает эти сорта устойчивыми к глифосату. Хлоропластный транзитный пептид от петунии быстро разрушается в процессе переваривания и также не несет опасности для организма животных и человека

Устойчивость растений к насекомым Еще в 30е годы ХХ века было обнаружено, что бактерии Bacillus thurengiensis синтези­руют специфический белок так называе-мый Bt-протеин (Bt-токсин, дельта-эндотоксин) высокотоксичный для насекомых. Попадая в кишечник насекомого, этот белок расщеп­ляется, образуя активную форму токсина. В результате насекомое погибает. Необходимо отметить, что Bt-протеин, выделенный из одного определенного штамма бактерии, способен убивать только определенный тип насекомых, например, жуков, и не действует на пчел, бабочек и др. Поэтому препараты, широко используемые в сельском и лесном хозяйстве для борьбы с различными насекомыми-вредителями в соответствии со спектром действия носят названия колептерин, лепидоцид, дендролин и др. Еще одним важным достоинством этих препаратов является их полная безопасность для здоровья как теплокровных и человека (пищеварительная система у них устроена иначе, чем у насекомых), так и для окружающей среды (высокая специфичность действия, быстро разрушаются под действием ультрафиолета, не способны накапливаться в растениях и почве, легко смываются с листьев). Однако, Bt-препараты способны защищать растения только очень короткое время и поэтому слабоэффективны.

Рисунок Схематическое изображение кассеты гена из сои Roundup ReadyR (модифицировано из Padgette et al, 1995)

Рисунок. Схематическое изображение конструкции гена cryIA (b) из плазмиды PV-ZMBK07, используемой при трансформации MON810, включая CaMV 35S промотор, HSP70 интрон 1 кукурузы и синтетический ген д-эндотоксина cryIA(b), за которым следует nos терминатор (модифицированный из BATS, 2003).

При создании трансгенной сои в растение вводится нужный ген, к которому для усиления активности присоединяется сильный промотор 35S взятый от вируса табачной мозаики. Поскольку нуклеотидная последовательность 35S промотора установлена, генетики разработали метод ПЦР-анализа позволяющий, с использованием целевых праймеров амплифицировать фрагмент промотора величиной 194 н.п. Таким образом, если при ПЦР-анализе продуктов, содержащих сою, в них обнаружен фрагмент ДНК величиной 194 н.п. это указывает на наличие в образце генетически модифицированной сои. В ходе электрофореза в агарозном геле фрагмент ДНК промотора 35S величиной 194 н. п. легко отделяется от также амплифицированного маркерного фрагмента ДНК чистой сои величиной 400 н.п..Ниже представлен электрофоретический спектр фрагментов ДНК, после амплификации с целевыми праймерами 5 образцов (дорожки 3-7), содержащих соевые компоненты (рис. 4). Определите в каких образцах содержится генетически модифицированная соя? Рис. 4 – Электрофореграмма спектра ДНК-фрагментов: 1 – фрагмент ДНК чистой сои, 2 – фрагмент ДНК 35S промотора, 3-7 – фрагментов ДНК из образцов, содержащих сою. 400 н.п. 194 н.п

Рис. 5 – Электрофореграмма спектра фрагментов ДНК из образцов кукурузной муки: 1 – фрагмент ДНК чистой кукурузы, 2 – фрагмент ДНК 35S промотора, 3-7 – образцы содержащие кукурузу. В ходе создания трансгенной куурузы в растение вводится нужный ген, к которому для усиления активности присоединяется промотор 35S взятый от вируса. Молекулярные генетики установили нуклеотидную последовательность 35S промотора и разработали метод ПЦР-анализа позволяющий амплифицировать фрагмент промотора величиной 194 н.п. Поэтому, если при ПЦР-анализе продуктов, содержащих кукурузу, в них обнаружен фрагмент ДНК величиной 194 н.п. это указывает на наличие в образце трансгенной кукурузы. В ходе электрофореза в агарозном геле фрагмент ДНК промотора 35S величиной 194 н. п. легко отделяется от также амплифицированного маркерного фрагмента ДНК кукурузы величиной 544 н.п..Ниже представлен электрофоретический спектр фрагментов ДНК, после амплификации с целевыми праймерами 5 образцов (дорожки 3-7) содержащих кукурузную муку (рис. 5). Определите, в каких образцах содержится генетически модифицированная кукуруза? 544 н.п. 194 н.п

Рис. 6 – Электрофореграмма спектра фрагментов ДНК из образцов содержащих соевые и кукурузные компоненты: 1 – фрагмент ДНК чистой кукурузы, 2 – фрагмент ДНК чистой сои, 3 – фрагмент ДНК 35S промотора, 4-11 – образцы содержащие кукурузу и сою, 12 – маркеры определенной величины ДНК. Ниже представлен электрофоретический спектр фрагментов ДНК, после амплификации продуктов, содержащих соевые и кукурузные компоненты (дорожки 4-11). Укажите, в каких продуктах представлены кукурузные компоненты, а в каких соевые? Какие из них генетически модифицированы? Определите какую величину имеют фрагменты ДНК в образцах 1-11? 500 н.п. 100 н.п н.п. 300 н.п.