Bài giảng Công nghệ sinh học - Phần 1: Tạo giống bằng công nghệ tế bào

Nội dung text: Bài giảng Công nghệ sinh học - Phần 1: Tạo giống bằng công nghệ tế bào

1. Công nghệ sinh học -Tạogiống vi sinh vật -Tạogiống thựcvật
2. • Công nghệ sinh học là ngành Mộtsố ví dụ về cây trồng Đặc điểmmới khoa học ứng dụng hiểubiết •Cảidầu:Hàm lượng laurate cao củacon ngườivề các hệ thống •Cảidầu:Hàm lượng oleic acid cao sống để sử dụng các hệ thống • Ngô: Kháng thuốcdiệtcỏ này hoặc các thành phầncủa • Ngô: Kháng côn trùng chúng cho các mục đích công • Bông: Kháng thuốcdiệtcỏ nghiệp. Đây là một ngành mũi • Bông: Kháng côn trùng nhọnhiện đang đượccả thế • Đu đủ: Kháng virus giới quan tâm do có tốc độ • Khoai tây:Kháng côn trùng phát triển nhanh chóng và • Khoai tây: Kháng virus đang tạoramộtcuộccách • Đậutương: Kháng thuốcdiệtcỏ mạng sinh học trong nông • Đậutương: Hàm lượng oleic acid cao nghiệp, công nghiệpthực • Bí: Kháng virus phẩm, y-dược, bảovệ môi • Cà chua: Chín chậm trường, vậtliệu • Cà chua: Kháng virus
3. I.Tạogiống bằng công nghệ tế bào 1. Tạogiống thựcvật.
4. Nuôi cấyhạt Nuôi cấytế bào Chọn dòng Dung hợptế bào phấn thựcvậttạomô tếbàoxôma trần sẹo có biếndị Khái Nu«i cÊy tõ niệm Nu«i cÊy tÕ bµo Nu«i cÊy tÕ Dung hîp nh÷ng h¹t phÊn riªng thùc vËt in vitro bµo 2n tÕ bµo®É mÊt lÎ cã thÎ mäc ®−îc ph¸t triÓn NST trªn thµnh tÕ bµo cña trªn m«i vµ hoµn thiÖn m«i tr−êng hai loµi vµo m«i tr−êng nu«i trong m«i nh©n t¹o tr−êng ®Æc biÖt nh©n t¹o thµnh tr−êng nu«i cÊy ®Ó chung dung dßng c¸c tÕ chuÈn kÕt hîp hîp víi nhau bµo ®¬n béi víi viÖc sö dông c¸c hooc m«n sinh tr−ëng nh− auxin, gibªrelin
5. C¸c dßng ®¬n béi Quy Nu«i cÊy tÕ ghÐp c¸c kiÓu Lo¹i bá thµnh qua chän läc tr×nh bµo cña genkh¸c nhau xenluloz¬ hoÆc ®−îc l−ìng b«i c©y®Ó t¹o cña cïng mét vi phÉu ®Ó t¹o tÕ ho¸ b»ng hai thµnh m« sÑo. gièng ban bµo trÇn. Nh÷ng c¸ch: g©y l−ìng Tõ m« sÑo ®Çu tÕ bµo trÇn cã béi dßng tÕ bµo ®iÒu khiÓn thÓdung hîp víi 1n thµnh 2n råi cho tÕ bµo nhau.sö dông cho mäc thµnh biÑt ho¸ hîp TÕ bµo trÇn c©y l−ìng thµnh c¸c m« x¶y ragi÷a c¸c béihoÆc cho mäc kh¸c nhau vµ m« cña cïng thành c©y đơn t¸i sinh ra c©y mét loµi hay cña bèi , sau ®ã tr−ëng thµnh c¸c loµi kh¸c l−ìng b«i ho¸ nhau hoÆc gi÷a thµnh c©y l−ìng c¸c chi c¸c bé béi 2n b»ng c¸nh vµ hä ®Ó t¹o g©y ®ét biÕn thÓ gièng míi ®a béi
6. Thµnh •Cho hiÖu qu¶ •C©y trång •T¹o •M¨ng dÆc ®iÓm Tùu caokhi chän c¸c cã n¨ng gièng cñac¶hailoµi c©y cã tÝnh xuÊt cao, c©y trång mµ c¸ch t¹o nh−:kh¸ng chÊt l−îng míi giãng th«ng thuèc diÖt cá tèt chèng •chÞu h¹n th−¬ng kh«ng cã chÞu l¹nh chÞu chÞu ®−îc , chÞu ®−îc han, chÞu nhiÒu lo¹i nãng mÆn . s©u •Tao ®−îc dßng thuÇn chñng
7. vÝ dô: -Ng−êi ta ®· t¹o ®−îc gièng lóa chiªm chÞu l¹nh 8-10oC b»ng c¸ch lÊy h¹t phÊn cña lóa chiªm nu«i cÊy trªn m«i tr−êng nh©n t¹o. - Ở Trung Mĩ và Nam Mĩ, kĩ thuậtnuôicấymôđượcápdụng nhằmtạo giống cây sạch bệnh và nhân giống vô tính cây cọ dầu (Brazil, Colombia, Costa Rica, Cộng hòa Dominique), cam, chanh, khoai tây, dâu tây (Brazil), cà phê (Costa Rica và Mexico). -Ở Việt Nam, Trung tâm Thực nghiệmSinhhọctại thành phố Hồ Chí Minh (1979-1980) cũng đã nhân giống vô tính in vitro giống khoai tây để phụcvụ cho các hợptácxãsảnxuất ở thành phố ĐàLạt. Ở Viện Khoa họcViệtNam ở Hà Nội(nay làViện Khoa học và Công nghệ ViệtNam) cũng đã thí nghiệmnhângiống vô tính in vitro các cây khoai tây, cà, lúa, thuốclátừ năm 1974-1975. Cho đếnnay, ở đây cũng đã nhân nhiềugiống cây trồng như mía, ngô, dứasợi, lúa, thuốc lá, có khả năng chống chịu để phụcvụ cho việctrồng trọt ở địabànmiềnBắc. Ở Đạihọc Nông nghiệpI, việnDitruyền Nông nghiệpTW, cũng bằng nhân giống vô tính và kĩ thuật dung hợpprotoplast tạoranhiềugiống cây trồng phụcvụ cho sảnxuất nông nghiệp.
8. II.Tạogiống bằng công nghệ gen Chuyển gen : Chuyển gen (transgenesis) là đưamột đoạn DNA ngoạilaivào genome củamộtcơ thểđa bào, sau đó đoạn DNA ngoại lai này sẽ có mặt ở hầuhếtcáctế bào và đượctruyềnlạichothế hệ sau. Vì vậy khái niệm chuyển gen chỉđượcsử dụng cho thựcvậtvàđộng vật. Nấm men, vi khuẩnvàtế bào nuôi cấy mang một đoạn DNA ngoạilaiđượcgọilàcáctế bào tái tổ hợp (recombinant cell) hoặctế bào biếnnạp (transformed cell).
9. 1.Tạo giống thựcvật • Cây chuyển gen (transgenic plant) là cây mang mộthoặcnhiều gen được đưavàobằng phương thức nhân tạo thay vì thông qua lai tạo như trước đây. Những gen đượctạo đưa vào (gen chuyển) có thể được phân lậptừ những loài thựcvật có quan hệ họ hàng hoặctừ những loài khác biệt hoàn toàn. Thựcvậttạorađượcgọilàthựcvật “chuyển gen” mặcdùtrênthựctế tấtcả thựcvật đều được “chuyển gen” từ tổ tiên hoang dạicủa chúng bởi quá trình thuần hóa, chọn lọc và lai giống có kiểm soát trong mộtthời gian dài. •Vaitrò: Nhìn chung, việc ứng dụng cây chuyển gen đãcónhững lợiíchrõ rệtnhư sau: -Tăng sảnlượng. -Giảm chi phí sảnxuất. -Tăng lợi nhuận nông nghiệp. -Cảithiệnmôitrường. •Vídụ: - Lúa gạo giàu vitamin A và sắt. - Khoai tây tăng hàm lượng tinh bột. - Vaccine thựcphẩm (edible vaccine) ở ngô và khoai tây. -Những giống ngô có thể trồng đượctrongđiềukiện nghèo dinh dưỡng. -Dầu ăncólợichosứckhoẻ hơntừđậu nành và cảidầu.
10. Bắp tía chống ung thư Cà chua kháng nấm Nhờ kỹ thuậtbiến đổi gen, các nhà khoa họcAnhđãtạo ra "siêu cà chua" có khả năng đẩylùicáctế bào ung thư. Cà chua tím, còn đượcgọi là "siêu cà chua", có mùi vị hệtnhư cà chua bình thường, nhưng có thêm hai gene sảnxuấtsắctố màu tốicủa hoa mõm chó. Những sắctố này có Cây cà chua tím đặc tính chống oxy hóa nên có thể chống lại nhiềubệnh, bao gồm ung thư, tiểu đường và tim mạch.
11. Các nhà khoa học NhậtBảnvừatạora mộtloại lúa chuyển gien chứavắc-xin ngừabệnh sốtmùa hè (hay fever) - một Cà chua ghép kháng bệnh bệnh dịứng do phấn hoa hoặcbụi gây ra. Vớimột bát cơmtừ lúa chuyển gien, vừano bụng lạivừatrịđược bệnh. Gạo vàng phiên bản mớichứanhiều vitamin A. Ngô đã chuyển gen
12. 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 giớithiệu các quả đu đủ chuyển gen đã phát triểnkhoẻ 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
13. 2.TẠO GIỐNG VI SINH VẬT Ngày nay, ngườitađãtạo đượccácchủng vi khuẩnchosảnphẩm mong muốn không có trong tự nhiên bằng cách chuyểnmột hay nhiều nhóm gen từ tế bào củangười hay một đốitượng khác vào vi khuẩn. Các vi sinh vậtlànhững đốitượng đầutiênđượcsử dụng trong công nghệ gen để sảnxuấtmộtsố loạiprôiêincủangườinhư insulin chữabệnh tiểu đường, vacxin viêm gan B .
14. 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, Đạihọc Washington (Mỹ) đã thành công trong việc thu nhận interferon từ nấm men S. cerevisiae có hiệusuấtcaogấp 10.000 lầnso 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 đóbằng cong nghệ gen, gen này được gắn vào ADN plasmit và đưa vàovi khuẩn
15. Bước đầuthử nghiệm nuôi các chủng nấm men trên nguồncơ chấttự nhiên là bã dứachothấycácchủng đềucóhoạt tính xenlulaza và sinh trưởng mạnh trên nguồncơ chấtnàytạoralượng sinh khốitế bào đáng kể. Kếtquả này mở ra mộthướng nghiên cứutiếp, đólàứng dụng các chủng nấm men trong chế biếnbãthảihoaquả giàu xenlulozơ làm thức ănchăn nuôi. 1. Chủng xạ khuẩn L30 có phổ kháng sinh rộng với các nhiềuloạivi sinh vậtkiểm định đặcbiệtlàhoạttínhmạnh kháng Pseudomonas solanacearum. 3. Điềukiện thích hợp cho sinh tổng hợpchất kháng sinh củachủng 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 bộtvànguồnnitơ là (NH4)2SO4. 4. Chất kháng sinh do chủng xạ khuẩn L30 sinh ra không ảnh hưởng đếnkhả năng nảy mầmcủahạtlạcvàở nông độ loãng có tác dụng kích thích hạtlạcnảymầm. 5. Khi nhiễmxạ khuẩn sinh chất kháng sinh vào đất không gây ảnh hưởng xấu đến sinh trưởng củacâylạcmàcòncótácdụng ứcchế bệnh héo xanh