Transcript tworzenie kalusa 4:1
Slide 1
Biotechnologiczne metody ochrony upraw rolnych
i zwiększenia wydajności produkcji roślinnej
Slide 2
Inżynieria genetyczna i komórkowa roślin
Techniki regeneracji rośliny z fragmentów rośliny wyjściowej
Slide 3
Otrzymywanie kalusa i hodowli zawiesinowej komórek roślinnych
Slide 4
Inżynieria genetyczna i komórkowa roślin
Stosunek auksyn do cytokinin
determinuje sposób wzrostu
10:1 – tworzenie kalusa
4:1 – organogeneza,
tworzenie odnóżek
100:1 – organogeneza,
tworzenie korzeni
Tworzenie kalusa i hodowli zawiesinowej
komórek roślinnych
Slide 5
Inżynieria genetyczna i komórkowa roślin
Metody izolacji i identyfikacji genów roślinnych
Slide 6
Gen (białko)
Czynnik selekcyjny
Działanie (cel molekularny, efekt)
npt11 (NPT11)
Kanamycyna
Podjednostka 30S rybosomu
neo (NPT11)
Neomycyna
Podjednostka 30S rybosomu
hpt (HPT)
Higromycyna
Elongacja łańcucha polipeptydowego
bar (PAT), pat
Fosfinotricyna
Acetylotransferaza fosfonotricyny
gox
Glyfosat
Oksydoreduktaza glyfosatu
EPSPS
Glyfosat
Syntaza EPSP
dhfr
Metotreksat
Reduktaza dihydrofolianowa
csr-1-1
Sulfonylomoczmik
Syntaza acetomleczanu
uid (GUS)
-glukuronidaza
Niebieskie zabarwienie
luc
Lucyferaza
Emisja światła
gfp (GFP)
Białko fluoryzujące
Emisja światła
Niektóre geny markerowe stosowane w technikach transformacji komórek roślinnych
Slide 7
Rośliny transgeniczne
Techniki konstrukcji roślin transgenicznych
Slide 8
Wprowadzanie DNA do roślin
Narośl powstająca w wyniku
zainfekowania rośliny przez
Agrobacterium tumefaciens
Uproszczony schemat mapy plazmidu Ti A. tumefaciens
Wektor skonstruowany na bazie Ti nie zawiera
Sekwencji zaznaczonych na czarno – w ich miejsce
wstawiane są geny markerowe oraz gen wprowadzany
Slide 9
Wprowadzanie DNA do roślin
Zasada działania strzelby biolistycznej
Slide 10
Rośliny transgeniczne – kierunki modyfikacji
- oporność na herbicydy
- odporność na patogenne owady
- odporność na patogenne grzyby, bakterie i wirusy
- wytwarzanie czynników biokontrolnych
- otrzymywanie roślin hybrydowych
- polepszenie właściwości odżywczych produktów roślinnych
- zwiększenie pobierania przez rośliny źródeł azotu i fosforu
- adaptacja do środowisk zasolonych i suchych
- akumulacja olei
- zwiększenie aktywności fotosyntetycznej
- zastosowanie roślin jako bioreaktorów do produkcji szczepionek,
biofarmaceutyków i chemikaliów
Slide 11
Rośliny transgeniczne – przykłady zastosowań praktycznych
Roślina
Liczba
opracowanych
odmian
Cecha
Zaakceptowane w
krajach
Rzepak
16
Oporność na herbicydy,
modyfikacja składu oleju,
sterylizacja formy męskiej
USA, Japonia Kanada
Goździk
3
Barwa kwiatu, oporność na
herbicydy, zwiększona trwałość
Oporność na herbicydy,
sterylizacja formy męskiej
Australia, UE
Cykoria
1
UE
Bawełna
5
Oporność na herbicydy,
odporność na owady
Len
1
Oporność na herbicydy
Kanada, USA
Kukurydza
22
Oporność na herbicydy,
odporność na owady,
sterylizacja formy męskiej
Argentyna, Kanada,
UE, Japonia, Afryka
Płd, USA
Melon
1
Przedłużenie trwałości
USA
Argentyna, Australia,
Chiny, Japonia,
Meksyk, Afryka Płd,
USA
Slide 12
Rośliny transgeniczne – przykłady zastosowań praktycznych
Roślina
Liczba
opracowanych
odmian
Cecha
Zaakceptowane
w krajach:
Papaja
1
Odporność na wirusy
USA
Ziemniak
4
Odporność na wirusy i owady
Kanada, USA
Ryż
2
Oporność na herbicydy
USA
Soja
7
Oporność na herbicydy,
modyfikacja składu oleju
Argentyna, Brazylia,
Kanada, Japonia,
Meksyk, Afryka Płd,
USA, Urugwaj
Kabaczek
2
Odporność na wirusy
USA
Burak cukrowy
2
Oporność na herbicydy
przedłużenie trwałości
Kanada, USA
Pomidor
6
Przedłużenie trwałości,
odporność na owady
Japonia, Meksyk, USA
Slide 13
Rośliny transgeniczne – strategie postępowania
Oporność na herbicydy
-zwiększenie ilości enzymu będącego celem molekularnym
-zastąpienie enzymu będącego celem molekularnym przez wersję
niewrażliwą na herbicyd
- wprowadzenie genu kodującego enzym detoksyfikujący herbicyd
Odporność na owady
Konstrukcja roślin transgenicznych odpornych na patogenne owady stanowi
alternatywę dla stosowania chemicznych pestycydów.
-wprowadzenie genu kodującego toksynę Bacillus thuringensis
-wprowadzenie genu kodującego oksydazę cholesterolową Vip3A, inhibitor
amylazy lub białka odpowiedzi na uszkodzenie mechaniczne
Slide 14
Schemat szlaku biosyntezy aminokwasów aromatycznych w roślinach z zaznaczeniem
miejsca działania herbicydu gliofosatu (Roundup)
Slide 15
Larwy pasożyta kukurydzy zaatakowane
przez B. thuringiensis
8 września 2004 Komisja Europejska podjęła decyzję o dodaniu do listy nasion dopuszczonych do sprzedaży
na terenie UE 17 odmian zmodyfikowanej kukurydzy - MON 810, opracowanej przez biotechnologiczny
koncern Monsanto. Zastosowana modyfikacja uodparnia roślinę na larwy szkodnika-owada - omacnicę
prosowiankę (Ostrinia nubilalis).
Zmodyfikowane komórki rośliny zawierające już w swoim wnętrzu białka Cry są toksyczne po zjedzeniu przez
owada. W środowisku zasadowym przewodu pokarmowego owada następuje aktywacja białka Cry - łączy się
ono ze specyficznymi receptorami w błonach komórek przewodu pokarmowego. Powoduje to powstawanie
otworów w błonie, zniszczenie komórek co doprowadza do śmierci owada.
Dotychczas odkryto ponad 100 genów kodujących białka odpowiednie Cry, co pozwala na specyficzne
wykorzystywanie ich w zwalczaniu konkretnych gatunków szkodników, bez toksycznego wpływ na inne.
Białka Cry są owadobójcze jedynie w odniesieniu do niektórych gatunków motyli (z rodzajów: Lepidoptera,
Diptera, Coleoptera, - stonka ziemniaczana jest wrażliwa, mszyce już nie). Receptory dla tych białek nie
występują na powierzchni komórek jelitowych ssaków, dlatego też ludzie nie są na ich działanie wrażliwi.
Przeprowadzono badania dotyczące bezpieczeństwa, które pokazują, że Cry nie wykazuje żadnej znaczącej
homologii aminokwasów do znanych toksyn białkowych oraz, że jest gwałtownie degradowane w warunkach
symulowanych warunków żołądkowych i nie jest doustnie toksyczne dla myszy.
Slide 16
Rośliny transgeniczne – strategie postępowania
Odporność na patogenne drobnoustroje i wirusy
Uzyskanie odporności na infekcje wirusowe poprzez:
a/ wprowadzenie genów lub fragmentów genów wirusa – pathogen
derived resistance
b/ wprowadzenie genu kodującego białko niszczące wirusy
Przykłady: ekspresja genu otoczki wirusa mozaiki tytoniowej w tytoniu;
wprowadzenie genu kodującego rybonuklezę pac1 z drożdży
(specyficznie rozcina dwuniciowy RNA) do ziemniaka czyni
tą roślinę odporną na wirus „potato spindle”
Uzyskanie odporności na infekcje bakteryjne:
a/ wprowadzenie genu kodującego białko niszczące bakterie
b/ zwiększenie naturalnej odporności rośliny
Slide 17
Rośliny transgeniczne – strategie postępowania
Odporność na patogenne bakterie
Białka antybakteryjne pochodzące z innych organizmów
Białko
Pochodzenie
Rośłina
Odporność wobec:
Shiva-1
Jedwabnik
Tytoń
Ralstonia
solanacearum
Antaktyna E
Jedwabnik
Jabłoń
Erwinia amylomora
Lizozym
BakterofagT4
Ziemniak
Erwinia carotovora
Lizozym
Ludzki
Tytoń
Pseudomonas
syringae
Laktoferyna
Ludzka
Tytoń
Ralstonia
solanacearum
Tachyplezyna
Krab
Ziemniak
Erwinia carotovora
Slide 18
Rośliny transgeniczne – strategie postępowania
Odporność na patogenne bakterie
Hamowanie patogenności bakterii
Białko
Pochodzenie
Rośłina
Odporność wobec:
Białko warunkujące
oporność bakterii
na tabtoksynę
Pseudomonas
syringae
Tytoń
Pseudomonas
syringae
Karbamoilotransferaza
ornitynowa niewrażliwa
na fazeolotosynę
Pseudomonas
syringae vr.
phaseolicola
Fasola
Pseudomonas
syringae
Zwiększenie naturalnej oporności
Białko
Pochodzenie
Rośłina
Odporność wobec:
Liaza pektynowa
Erwinia carotovora
Ziemniak
Erwinia carotovora
Oksydaza glukozowa
Asperillus niger
Ziemniak
Erwinia carotovora
Tionina
Jęczmień
Tytoń
Pseudomonas
syringae
Slide 19
Rośliny transgeniczne – strategie postępowania
Sterylizacja form męskich
Usunięcie możliwości wytwarzania pyłku przez formy męskie
roślin transgenicznych, a w efekcie uniemożliwienie horyzontalnego
transferu genów
Zmiana właściwości użytkowych produktów roślinnych
- żywność funkcjonalna, np. ryż wytwarzający
prowitaminę A i białka wiążące żelazo („złoty ryż”)
– geny przeniesione z hiacynta
- Flavr SavrTM – pomidory o zwiększonej trwałości;
gen kodujący poligalaktouronazę wyciszony
dzięki zastosowaniu strategii antysensowej
- kawa o zredukowanej zawartości kofeiny
- słodkie ziemniaki – wprowadzenie genu kodującego
słodkie białko (taumatynę)
- winogrona bezpestkowe
Slide 20
Rośliny transgeniczne – strategie postępowania
Adaptacja do warunków stresu
Pochodzenie
Gen
Roślina
Stres
E. coli
BetA
Ziemniak
Wymarzanie
S. cerevisiae
TPS1
Tytoń
Susza
Jęczmień
HVA1
Ryż
Wymarzanie
i zasolenie
Arabidopsis
Fe-SOD
Tytoń
Stres
oksydacyjny
Slide 21
Rośliny transgeniczne – strategie postępowania
Zastosowanie roślin jako bioreaktorów do produkcji szczepionek,
biofarmaceutyków i białek użytkowych
Białko
Roślina
Zastosowanie
Szczepionki
Antygen
powierzchniowy
Toksyna
Ziemniak, sałata*
Ziemniak
Szczepionka przeciwko wirusowi HCVB
Szczepionka przeciwko cholerze
Biofarmaceutyki
Erytropoetyna
Hirudyna
Interferon
Enkefalina
Tytoń
Rzepak
Rzepa
Rzepak
Anemia nerkowa
Przeciwzakrzepowy
Przeciwwirusowy
Przeciwbólowy
Inne białka
-amylaza
Fitaza
Lakkaza
Ksylanaza
Tytoń
Tytoń
Kukurydza
Tytoń
Scukrzanie skrobi
Skarmianie bydła
Przeróbka drewna
Papiernictwo
Poli-3HB
Len*
Tworzywo termoplastyczne
*technologie opracowane w Polsce
Slide 22
Zwierzęta transgeniczne
1. Modyfikacje mające na celu wytwarzanie w organizmie zwierząt białek terapeutycznych
Modyfikowane w tym celu są głównie krowy, kozy, owce, gdyż pożądane białka wytwarzane są w gruczołach mlecznych
i wydzielane z mlekiem. Produkowana jest antytrombina - ludzki enzym - czynnik krzepliwości krwi, pozwala na kontrolę
powstawania zakrzepów, produkcja antytrypsyny - stosowanej w leczeniu rozedmy płuc, erytropoetyny - leczenie anemii.
Owce wytwarzające ludzki enzym, który może pomóc w leczeniu stwardnienia rozsianego.
2. Uzyskanie szybszego wzrostu zwierząt hodowlanych.
Modyfikacje polegające na wprowadzeniu genów produkujących hormon wzrostu.
W ten sposób modyfikowane były głównie ryby: karpie, łososie, ale także
na zwierzętach gospodarskich, świniach, królikach, owcach.
3. Krowy dające więcej mleka, oraz mleko specjalnie przystosowane do produkcji serów.
Zwiększenie laktacji – zastosowanie rekombinowanej somatotropiny bydlęcej (BST)
Krowom wprowadzono dodatkowe kopie genów kodujących proteiny: beta- i kappa- kazeinę. Kazeina jest składnikiem
twarogów i białych serów. Modyfikacje powoduje to, iż z mleka łatwiej jest uzyskać ser - można go uzyskać więcej z tej
samej objętości mleka oraz szybciej.
4. Odporność na choroby.
5. Modyfikowane świnie jako dawcy narządów.
Slide 23
Klonowanie zwierząt
Zasada techniki: 16-komórkowy zarodek pochodzący ze sztucznej inseminacji
jest źródłem jąder komórkowych, Jądra te przenosi się do komórek jajowych
pozbawionych własnych jąder. Powstałe zarodki są następnie hodowane in vitro,
a potem wprowadzane do organizmów matek.
Przykłady dotychczas
sklonowanych zwierząt:
owca Dolly, koń,
pies Snuppy
Slide 24
Biologiczne metody kontroli chorób roślin
Nazwa handlowa
Drobnoustrój
Choroba
Bakterie
Serenade
Cedomon
Camperico
Rózne
Bacillus subtilis
Pseudomonas chlororaphis
Xanthomonas campestris
Bacillus thuringiensis
Grzybice
Grzybice zbóż
Grzybice traw
Choroby wywoływane przez owady
Grzyby//Promieniowce
Mycostop
Binab
Contans WG
Sporodex
Streptomyces griseoviridis
Trichoderma spp.
Coniothyrium minitants
Pseudozyme flocculose
Grzybice roślin w szklarniach
Zgnilizna korzeni
Zgnilizna korzeni
Zgnilizna korzeni
Niektóre komercyjne preparaty drobnoustrojów zapobiegających chorobom roślin
Mechanizmy działania: wytwarzanie antybiotyków, wytwarzanie
enzymów litycznych, pasożytnictwo, współzawodnictwo o składniki
odżywcze, indukcja oporności roślin
Biotechnologiczne metody ochrony upraw rolnych
i zwiększenia wydajności produkcji roślinnej
Slide 2
Inżynieria genetyczna i komórkowa roślin
Techniki regeneracji rośliny z fragmentów rośliny wyjściowej
Slide 3
Otrzymywanie kalusa i hodowli zawiesinowej komórek roślinnych
Slide 4
Inżynieria genetyczna i komórkowa roślin
Stosunek auksyn do cytokinin
determinuje sposób wzrostu
10:1 – tworzenie kalusa
4:1 – organogeneza,
tworzenie odnóżek
100:1 – organogeneza,
tworzenie korzeni
Tworzenie kalusa i hodowli zawiesinowej
komórek roślinnych
Slide 5
Inżynieria genetyczna i komórkowa roślin
Metody izolacji i identyfikacji genów roślinnych
Slide 6
Gen (białko)
Czynnik selekcyjny
Działanie (cel molekularny, efekt)
npt11 (NPT11)
Kanamycyna
Podjednostka 30S rybosomu
neo (NPT11)
Neomycyna
Podjednostka 30S rybosomu
hpt (HPT)
Higromycyna
Elongacja łańcucha polipeptydowego
bar (PAT), pat
Fosfinotricyna
Acetylotransferaza fosfonotricyny
gox
Glyfosat
Oksydoreduktaza glyfosatu
EPSPS
Glyfosat
Syntaza EPSP
dhfr
Metotreksat
Reduktaza dihydrofolianowa
csr-1-1
Sulfonylomoczmik
Syntaza acetomleczanu
uid (GUS)
-glukuronidaza
Niebieskie zabarwienie
luc
Lucyferaza
Emisja światła
gfp (GFP)
Białko fluoryzujące
Emisja światła
Niektóre geny markerowe stosowane w technikach transformacji komórek roślinnych
Slide 7
Rośliny transgeniczne
Techniki konstrukcji roślin transgenicznych
Slide 8
Wprowadzanie DNA do roślin
Narośl powstająca w wyniku
zainfekowania rośliny przez
Agrobacterium tumefaciens
Uproszczony schemat mapy plazmidu Ti A. tumefaciens
Wektor skonstruowany na bazie Ti nie zawiera
Sekwencji zaznaczonych na czarno – w ich miejsce
wstawiane są geny markerowe oraz gen wprowadzany
Slide 9
Wprowadzanie DNA do roślin
Zasada działania strzelby biolistycznej
Slide 10
Rośliny transgeniczne – kierunki modyfikacji
- oporność na herbicydy
- odporność na patogenne owady
- odporność na patogenne grzyby, bakterie i wirusy
- wytwarzanie czynników biokontrolnych
- otrzymywanie roślin hybrydowych
- polepszenie właściwości odżywczych produktów roślinnych
- zwiększenie pobierania przez rośliny źródeł azotu i fosforu
- adaptacja do środowisk zasolonych i suchych
- akumulacja olei
- zwiększenie aktywności fotosyntetycznej
- zastosowanie roślin jako bioreaktorów do produkcji szczepionek,
biofarmaceutyków i chemikaliów
Slide 11
Rośliny transgeniczne – przykłady zastosowań praktycznych
Roślina
Liczba
opracowanych
odmian
Cecha
Zaakceptowane w
krajach
Rzepak
16
Oporność na herbicydy,
modyfikacja składu oleju,
sterylizacja formy męskiej
USA, Japonia Kanada
Goździk
3
Barwa kwiatu, oporność na
herbicydy, zwiększona trwałość
Oporność na herbicydy,
sterylizacja formy męskiej
Australia, UE
Cykoria
1
UE
Bawełna
5
Oporność na herbicydy,
odporność na owady
Len
1
Oporność na herbicydy
Kanada, USA
Kukurydza
22
Oporność na herbicydy,
odporność na owady,
sterylizacja formy męskiej
Argentyna, Kanada,
UE, Japonia, Afryka
Płd, USA
Melon
1
Przedłużenie trwałości
USA
Argentyna, Australia,
Chiny, Japonia,
Meksyk, Afryka Płd,
USA
Slide 12
Rośliny transgeniczne – przykłady zastosowań praktycznych
Roślina
Liczba
opracowanych
odmian
Cecha
Zaakceptowane
w krajach:
Papaja
1
Odporność na wirusy
USA
Ziemniak
4
Odporność na wirusy i owady
Kanada, USA
Ryż
2
Oporność na herbicydy
USA
Soja
7
Oporność na herbicydy,
modyfikacja składu oleju
Argentyna, Brazylia,
Kanada, Japonia,
Meksyk, Afryka Płd,
USA, Urugwaj
Kabaczek
2
Odporność na wirusy
USA
Burak cukrowy
2
Oporność na herbicydy
przedłużenie trwałości
Kanada, USA
Pomidor
6
Przedłużenie trwałości,
odporność na owady
Japonia, Meksyk, USA
Slide 13
Rośliny transgeniczne – strategie postępowania
Oporność na herbicydy
-zwiększenie ilości enzymu będącego celem molekularnym
-zastąpienie enzymu będącego celem molekularnym przez wersję
niewrażliwą na herbicyd
- wprowadzenie genu kodującego enzym detoksyfikujący herbicyd
Odporność na owady
Konstrukcja roślin transgenicznych odpornych na patogenne owady stanowi
alternatywę dla stosowania chemicznych pestycydów.
-wprowadzenie genu kodującego toksynę Bacillus thuringensis
-wprowadzenie genu kodującego oksydazę cholesterolową Vip3A, inhibitor
amylazy lub białka odpowiedzi na uszkodzenie mechaniczne
Slide 14
Schemat szlaku biosyntezy aminokwasów aromatycznych w roślinach z zaznaczeniem
miejsca działania herbicydu gliofosatu (Roundup)
Slide 15
Larwy pasożyta kukurydzy zaatakowane
przez B. thuringiensis
8 września 2004 Komisja Europejska podjęła decyzję o dodaniu do listy nasion dopuszczonych do sprzedaży
na terenie UE 17 odmian zmodyfikowanej kukurydzy - MON 810, opracowanej przez biotechnologiczny
koncern Monsanto. Zastosowana modyfikacja uodparnia roślinę na larwy szkodnika-owada - omacnicę
prosowiankę (Ostrinia nubilalis).
Zmodyfikowane komórki rośliny zawierające już w swoim wnętrzu białka Cry są toksyczne po zjedzeniu przez
owada. W środowisku zasadowym przewodu pokarmowego owada następuje aktywacja białka Cry - łączy się
ono ze specyficznymi receptorami w błonach komórek przewodu pokarmowego. Powoduje to powstawanie
otworów w błonie, zniszczenie komórek co doprowadza do śmierci owada.
Dotychczas odkryto ponad 100 genów kodujących białka odpowiednie Cry, co pozwala na specyficzne
wykorzystywanie ich w zwalczaniu konkretnych gatunków szkodników, bez toksycznego wpływ na inne.
Białka Cry są owadobójcze jedynie w odniesieniu do niektórych gatunków motyli (z rodzajów: Lepidoptera,
Diptera, Coleoptera, - stonka ziemniaczana jest wrażliwa, mszyce już nie). Receptory dla tych białek nie
występują na powierzchni komórek jelitowych ssaków, dlatego też ludzie nie są na ich działanie wrażliwi.
Przeprowadzono badania dotyczące bezpieczeństwa, które pokazują, że Cry nie wykazuje żadnej znaczącej
homologii aminokwasów do znanych toksyn białkowych oraz, że jest gwałtownie degradowane w warunkach
symulowanych warunków żołądkowych i nie jest doustnie toksyczne dla myszy.
Slide 16
Rośliny transgeniczne – strategie postępowania
Odporność na patogenne drobnoustroje i wirusy
Uzyskanie odporności na infekcje wirusowe poprzez:
a/ wprowadzenie genów lub fragmentów genów wirusa – pathogen
derived resistance
b/ wprowadzenie genu kodującego białko niszczące wirusy
Przykłady: ekspresja genu otoczki wirusa mozaiki tytoniowej w tytoniu;
wprowadzenie genu kodującego rybonuklezę pac1 z drożdży
(specyficznie rozcina dwuniciowy RNA) do ziemniaka czyni
tą roślinę odporną na wirus „potato spindle”
Uzyskanie odporności na infekcje bakteryjne:
a/ wprowadzenie genu kodującego białko niszczące bakterie
b/ zwiększenie naturalnej odporności rośliny
Slide 17
Rośliny transgeniczne – strategie postępowania
Odporność na patogenne bakterie
Białka antybakteryjne pochodzące z innych organizmów
Białko
Pochodzenie
Rośłina
Odporność wobec:
Shiva-1
Jedwabnik
Tytoń
Ralstonia
solanacearum
Antaktyna E
Jedwabnik
Jabłoń
Erwinia amylomora
Lizozym
BakterofagT4
Ziemniak
Erwinia carotovora
Lizozym
Ludzki
Tytoń
Pseudomonas
syringae
Laktoferyna
Ludzka
Tytoń
Ralstonia
solanacearum
Tachyplezyna
Krab
Ziemniak
Erwinia carotovora
Slide 18
Rośliny transgeniczne – strategie postępowania
Odporność na patogenne bakterie
Hamowanie patogenności bakterii
Białko
Pochodzenie
Rośłina
Odporność wobec:
Białko warunkujące
oporność bakterii
na tabtoksynę
Pseudomonas
syringae
Tytoń
Pseudomonas
syringae
Karbamoilotransferaza
ornitynowa niewrażliwa
na fazeolotosynę
Pseudomonas
syringae vr.
phaseolicola
Fasola
Pseudomonas
syringae
Zwiększenie naturalnej oporności
Białko
Pochodzenie
Rośłina
Odporność wobec:
Liaza pektynowa
Erwinia carotovora
Ziemniak
Erwinia carotovora
Oksydaza glukozowa
Asperillus niger
Ziemniak
Erwinia carotovora
Tionina
Jęczmień
Tytoń
Pseudomonas
syringae
Slide 19
Rośliny transgeniczne – strategie postępowania
Sterylizacja form męskich
Usunięcie możliwości wytwarzania pyłku przez formy męskie
roślin transgenicznych, a w efekcie uniemożliwienie horyzontalnego
transferu genów
Zmiana właściwości użytkowych produktów roślinnych
- żywność funkcjonalna, np. ryż wytwarzający
prowitaminę A i białka wiążące żelazo („złoty ryż”)
– geny przeniesione z hiacynta
- Flavr SavrTM – pomidory o zwiększonej trwałości;
gen kodujący poligalaktouronazę wyciszony
dzięki zastosowaniu strategii antysensowej
- kawa o zredukowanej zawartości kofeiny
- słodkie ziemniaki – wprowadzenie genu kodującego
słodkie białko (taumatynę)
- winogrona bezpestkowe
Slide 20
Rośliny transgeniczne – strategie postępowania
Adaptacja do warunków stresu
Pochodzenie
Gen
Roślina
Stres
E. coli
BetA
Ziemniak
Wymarzanie
S. cerevisiae
TPS1
Tytoń
Susza
Jęczmień
HVA1
Ryż
Wymarzanie
i zasolenie
Arabidopsis
Fe-SOD
Tytoń
Stres
oksydacyjny
Slide 21
Rośliny transgeniczne – strategie postępowania
Zastosowanie roślin jako bioreaktorów do produkcji szczepionek,
biofarmaceutyków i białek użytkowych
Białko
Roślina
Zastosowanie
Szczepionki
Antygen
powierzchniowy
Toksyna
Ziemniak, sałata*
Ziemniak
Szczepionka przeciwko wirusowi HCVB
Szczepionka przeciwko cholerze
Biofarmaceutyki
Erytropoetyna
Hirudyna
Interferon
Enkefalina
Tytoń
Rzepak
Rzepa
Rzepak
Anemia nerkowa
Przeciwzakrzepowy
Przeciwwirusowy
Przeciwbólowy
Inne białka
-amylaza
Fitaza
Lakkaza
Ksylanaza
Tytoń
Tytoń
Kukurydza
Tytoń
Scukrzanie skrobi
Skarmianie bydła
Przeróbka drewna
Papiernictwo
Poli-3HB
Len*
Tworzywo termoplastyczne
*technologie opracowane w Polsce
Slide 22
Zwierzęta transgeniczne
1. Modyfikacje mające na celu wytwarzanie w organizmie zwierząt białek terapeutycznych
Modyfikowane w tym celu są głównie krowy, kozy, owce, gdyż pożądane białka wytwarzane są w gruczołach mlecznych
i wydzielane z mlekiem. Produkowana jest antytrombina - ludzki enzym - czynnik krzepliwości krwi, pozwala na kontrolę
powstawania zakrzepów, produkcja antytrypsyny - stosowanej w leczeniu rozedmy płuc, erytropoetyny - leczenie anemii.
Owce wytwarzające ludzki enzym, który może pomóc w leczeniu stwardnienia rozsianego.
2. Uzyskanie szybszego wzrostu zwierząt hodowlanych.
Modyfikacje polegające na wprowadzeniu genów produkujących hormon wzrostu.
W ten sposób modyfikowane były głównie ryby: karpie, łososie, ale także
na zwierzętach gospodarskich, świniach, królikach, owcach.
3. Krowy dające więcej mleka, oraz mleko specjalnie przystosowane do produkcji serów.
Zwiększenie laktacji – zastosowanie rekombinowanej somatotropiny bydlęcej (BST)
Krowom wprowadzono dodatkowe kopie genów kodujących proteiny: beta- i kappa- kazeinę. Kazeina jest składnikiem
twarogów i białych serów. Modyfikacje powoduje to, iż z mleka łatwiej jest uzyskać ser - można go uzyskać więcej z tej
samej objętości mleka oraz szybciej.
4. Odporność na choroby.
5. Modyfikowane świnie jako dawcy narządów.
Slide 23
Klonowanie zwierząt
Zasada techniki: 16-komórkowy zarodek pochodzący ze sztucznej inseminacji
jest źródłem jąder komórkowych, Jądra te przenosi się do komórek jajowych
pozbawionych własnych jąder. Powstałe zarodki są następnie hodowane in vitro,
a potem wprowadzane do organizmów matek.
Przykłady dotychczas
sklonowanych zwierząt:
owca Dolly, koń,
pies Snuppy
Slide 24
Biologiczne metody kontroli chorób roślin
Nazwa handlowa
Drobnoustrój
Choroba
Bakterie
Serenade
Cedomon
Camperico
Rózne
Bacillus subtilis
Pseudomonas chlororaphis
Xanthomonas campestris
Bacillus thuringiensis
Grzybice
Grzybice zbóż
Grzybice traw
Choroby wywoływane przez owady
Grzyby//Promieniowce
Mycostop
Binab
Contans WG
Sporodex
Streptomyces griseoviridis
Trichoderma spp.
Coniothyrium minitants
Pseudozyme flocculose
Grzybice roślin w szklarniach
Zgnilizna korzeni
Zgnilizna korzeni
Zgnilizna korzeni
Niektóre komercyjne preparaty drobnoustrojów zapobiegających chorobom roślin
Mechanizmy działania: wytwarzanie antybiotyków, wytwarzanie
enzymów litycznych, pasożytnictwo, współzawodnictwo o składniki
odżywcze, indukcja oporności roślin