Tài liệu Các hướng nghiên cứu và một số thành tựu trong lĩnh vực tạo thực vật chuyển gen

ĐỀ TÀI: Các hướng nghiên cứu và một số thành tựu trong lĩnh vực tạo thực vật chuyển gen

MỤC LỤC

Lời Mở Đầu
Chương I: Giới Thiệu
Chương II: Các phương pháp chuyển gen
I. DEAE-dextran
II. Chuyển gen qua liposome
III. Chuyển gen bằng súng bắn gen
IV.Chuyển gen nhờ vi khuẩn Agrobacterium
Chương III . Các hướng nghiên cứu và một số thành tựu trong lĩnh vực tạo thực vật chuyển gen
I. Cây trồng chuyển gen kháng các nấm gây bệnh
II. Cây trồng chuyển gen kháng các vi khuẩn gây bệnh
III. Làm sạch đất ô nhiễm
IV. Một số thành tựu
Kết luận
Tài Liệu Tham Khảo

Lời Mở Đầu

Trước đây, để tạo một giống mới các nhà tạo giống thường sử dụng phương pháp truyền thống để tổ hợp lại các gen giữa hai cá thể thực vật tạo ra con lai mang những tính trạng mong muốn. Phương pháp này được thực hiện bằng cách chuyển hạt phấn từ cây này sang nhụy hoa của cây khác. Tuy nhiên, phép lai chéo này bị hạn chế bởi nó chỉ có thể thực hiện được giữa các cá thể cùng loài (lai gần), lai giữa những các thể khác loài (lai xa) thường bị bất thụ do đó không thể tạo ra con lai được.
Ngày nay, công nghệ chuyển gen cho phép nhà tạo giống cùng lúc đưa vào một loài cây trồng những gen mong muốn có nguồn gốc từ những cơ thể sống khác nhau, không chỉ giữa các loài có họ gần nhau mà c̣n ở những loài rất xa nhau. Phương pháp hữu hiệu này cho phép các nhà tạo giống thực vật thu được giống mới nhanh hơnvà vượt qua những giới hạn của kỹ thuật tạo giống truyền thống.
Nghiên cứu tạo giống bằng các phương pháp chuyển gen hiện đă thu được rất nhiều thành công ở các pḥng thí nghiệm trên thế giới. Một số nghiên cứu về chuyển gen đă được triển khai nghiên cứu ở nước ta. Tuy nhiên, hầu hết các nghiên cứu đều tập trung vào một số đối tượng cây thực phẩm hoặc cây công nghiệp như:lúa, ngô, cà chua, bắp cải, đu đủ, bông vải . Các nghiên cứu về chuyển gen trên đối tượng hoa cây cảnh
Các phương pháp chuyển gen ở thực vật đă được nghiên cứu từ những năm cuối 1970 đầu 1980 hiện nay nó đă được sử dụng rộng răi trong nông nghiệp đem lại nhiều thành tựu to lớn




Chương I: Giới Thiệu

Kỹ thuật chuyển gen, ghép gen là kỹ thuật đưa một gen lạ (một đoạn DNA, RNA) vào tế bào vật chủ làm cho gen lạ tồn tại ở các plasmid trong tế bào chủ hoặc gắn bộ gen tế bào chủ, tồn tại và tái bản cùng với bộ gen của tế bào chủ. Gen lạ trong tế bào chủ hoạt động tổng hợp các protein đặc hiệu, gây biến đổi các đặc điểm đă có hoặc làm xuất hiện những đặc điểm mới của các cơ thế chuyển gen. Ngày nay việc ứng dụng các giống cây trồng và cật nuôi chuyển gen càng trở nên phổ biến. Người ta ước tính hiện nay trên thế giới có khoảng hơn mộtnửa đậu tương và khoảng một phần ba ngũ cốc được trồng từ những hạt giống có chuyển gen.
Có hai h́nh thức chuyển gen chủ yếu là chuyển gen trực tiếp và chuyển gen gián tiếp.
1. Chuyển gen trực tiếp bao gồm các phương pháp sau:
- Kỹ thuật siêu âm
- Kỹ thuật điện xung
- Kỹ thuật PEG
- Kỹ thuật vi tiêm
- Kỹ thuật bắn gen
- Kỹ thuật chuyển gen bằng sốc nhiệt
2. Chuyển gen gián tiếp
- Chuyển gen nhờ Agrobacterium tumefaciens
- Chuyển gen nhờ virus và phage
Tại sao phải tạo cây chuyển gen?
Theo phương pháp truyền thống, nhà tạo giống t́m cách tổ hợp lại các gen giữa hai cá thể thực vật nhằm tạo ra con lai mang những tính trạng mong muốn. Phương pháp này được thực hiện bằng cách chuyển hạt phấn từ cây này sang nhuỵ hoa của cây khác.
Tuy nhiên phép lai chéo này bị hạn chế bởi nó chỉ có thể thực hiện được giữa các cá thể cùng loài hoặc có họ hàng gần. Phải mất nhiều thời gian mới thu được những kết quả mong muốn và thường là những đặc tính quan tâm lại không tồn tại trong những loài có họ hàng gần.
Kỹ thuật chuyển gen cho phép nhà tạo giống cùng lúc đưa vào một thực vật những gen mong muốn từ những sinh vật sống khác nhau, không chỉ giữa các loài cây lương thực hay những loài có họ gần.
Phương pháp hữu hiệu này cho phép các nhà tạo giống thực vật đưa ra giống mới nhanh hơn và vượt qua những giới hạn của tạo giống truyền thống.
Ai tạo ra cây chuyển gen?
Hầu hết những nghiên cứu về cây chuyển gen đều được tiến hành ở các nước phát triển, chủ yếu là Bắc Mỹ và Tây âu.
Tuy nhiên gần đây nhiều nước đang phát triển cũng đang bắt đầu những nghiên cứu về kỹ thuật di truyền. ở các nước phát triển, các công ty Công nghệ sinh học đă đi đầu trong việc ứng dụng kỹ thuật chuyển gen vào nông nghiệp. Các Công ty này gồm Aventis, Dow AgroSciences, DuPont/Pioneer, Monsanto và Syngenta.
Thế nào là một cây chuyển gen?
Cây chuyển gen là một thực vật mang một hoặc nhiều gen được đưa vào nhân toạ thay v́ thông qua lai tạo.
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 “chuyển gen” mặc dù trên thực tế tất cả thực vật đều được “chuyển gen” từ tổ tiên hoang dại của chúng bởi quá tŕnh thuần hoá, chọn lọc và lai giống có kiểm soát trong một thời gian dài.
Cây chuyển gen được trồng ở đâu?
Năm 1994, giống cà chua Calgene chuyển gen chín chem. trở thành cây chuyển gen đầu tiên được sản xuất và tiêu thụ ở các nước công nghiệp. Từ đó tới nay đă có thêm một số quốc gia trồng cây chuyển gen làm tăng hơn 20 lần diện tích cây chuyển gen trên toàn thế giới tăng hơn 47 lần.
Diện tích trồng cây chuyển gen tăng từ 1,7 triệu ha năm 1996 lên 90 triệu ha trong năm 2005, có 14 nước được coi là có diện tích trồng cây chuyển gen thuộc loại lớn (mega-countries) với diện tích trồng từ 50.000 ha trở lên, trong đó có 10 nước đang phát triển và 4 nước công nghiệp. các nước có diện tích trồng lớn xếp theo thứ tự từ lớn tới bé là Hoa Kỳ,Achentina, Brazil,Canada, Trung Quốc, Paraguay, Ấn độ, Nam Phi, Urugoay, Ôxtralia, Mexico, Rumani, Philippine và Tây Ban Nha (Theo James, 2005)
Những lợi ích tiềm tàng của cây chuyển gen là ǵ?
Ở các nước phát triển việc ứng dụng cây chuyển gen đă có những lợi ích rơ rệt. Bao gồm:
· Tăng sản lượng