Transzgénikus növények előállítása
Növényi biotechnológia n
Területei: ¨A
növények szaporításának új módszerei n
Növényi sejt és szövettenyészetek alkalmazása ¨
¨
Mikroszaporítás § Vírusmentes szaporítóanyag előállítása § Mesterséges mag In vitro tenyészetek alkalmazása a növénynemesítésben § Szomaklón növény § Mutáns sejtekből mutáns növény § Protoplasztok fúziójával hibrid növény
¨ Transzgénikus
növények előállítása
Növényi sejt és szövettenyészetek n
A növényi sejtek regenerációs képessége nagy
növény Sejt/szövettenyészet
Kallusz Regenerált növény embrió
Az izolált növényi sejtből mesterséges körülmények között újra növény regeneráltatható (totipotencia; 1902 Haberlandt)
Növényi sejt és szövettenyészetek
Transzgénikus növények előállítása n
A DNS sejtbe juttatása ¨ Közvetlenül
Génpuskával n Protoplasztok transzformálásával n
¨ Közvetítők
által (természetes transzformációs
rendszerek kihasználása) n Baktérium fertőzés ( Agrobaktériumok által) • Agrobacterium rhizogenes (transzgenikus gyökér) • Agrobacterium tumefaciens (transzgenikus növény) n
Vírus fertőzés
Az Agrobaktériumok természetes transzformációs rendszere n
Fertőzési mechanizmus ¨
Ti plazmidok
Klónozás Ti plazmiddal n
Ti plazmidok, mint vektorok ¨ virulencia
szekvenciák ¨ többszörös klónozóhely ¨ markergének ¨ növényi promoter ¨ a tumoros fejlődésért felelős hormon gének eliminálása
A módszer korlátja, hogy csak kétszikűekben alkalmazható, mert az egyszikűeket nem fertőzi a baktérium
Klónozás génpuskával
§ A DNS-t aranyszemcséken rögzítik, majd belövik a sejtekbe (sejttenyészetet alkalmaznak)
Egyszikűek transzformálására is alkalmas
Első generációs GM növények n
Cél a termesztés segítése, hatékonyságának növelése, olcsóbbá tétele ¨ Ellenállóság növelése n n n
Rovar rezisztens Kórokozó rezisztens Herbicid rezisztens
¨ Szélsőséges n n
termőhelyek kihasználása
Szárazságtűrő növények Hidegtűrő növények
Kukoricamoly rezisztens transzgénikus kukorica előállítása ¨ Bacillus
thuringiensis
BT toxin termelése n a toxin több rovarfajra hatásos, de igen specifikusak n
¨A
baktérium gént izolálták ¨ A gént génpuskával vitték be Kártétel a kontroll és a GM növény esetében
Herbicid-rezisztens szója ¨ glifozát
gátolja az aromás aminosavak szintézisét ¨ néhány baktérium tartalmaz olyan enzimet, mely bontja a glifozátot ¨ ilyen enzim génjét vitték be szójába A GM nönény és a kontroll növény a növényvédő szeres permetezés után
Második generációs GM növények n
Növekedésükben, fejlődésükben, anyagcseréjükben módosított transzgénikus növények ¨ Cél n n n n
lehet:
Termés érésének szabályozása Puhulás gátlása Virágszín módosítása Táplálóbb élelmiszerek előállítás ¨ ¨ ¨
¨ Más n
Fehérje tartalom növelése és aminosav összetétel módosítása Vitamin tartalom növelése Keményítő szerkezetének módosítása
stratégia kell a megvalósításhoz
Komplex ismeretek
Aranyrizs n
A ß-karotin tartalom növelése (az A vitamin provitaminja) ¨3
enzimgént kellett klónozni ¨ Később az egyik gént hatékonyabb enzimnek a génjére cserélték ¨ Több
ß-karotin termelés
1. Változat
2. változat
Nem puhuló és későn érő paradicsom n
Különleges géntechnikával állították elő ¨ Lényegében
megakadályozzák, hogy a növény génjeiről fehérje termék képződjön (mRNS kicsapása) Enzim termelés blokkolódása n
n
Poligalakturonáz felelős a puhulásért, ezt blokkolják 1994-ben a flawr-sawr paradicsom az USA-ban kereskedelmi forgalomba kerül
Harmadik generációs GM növények n
Cél: növények alkalmazása biorektorként Olyan anyagok termeltetése, melyre az iparnak van szüksége n
Gyógyszeripar (Pharming for Farmaceuticals) ¨
Ehető vakcinák (pl Hepatitisz B, HIV ellen, már klinikai kipróbálás alatt USA-ban)
Ipari enzimek n Diagnosztikumok n
A géntechnikán alapuló növénynemesítés hatékonysága n
A fejlesztés lépései: ¨ Molekuláris
vizsgálatok (gének izolálása,funkció
elemzése) ¨ Klónozás kidolgozása (vektor fejlesztés, transzformálás) ¨ Transzgénikus növények vizsgálata (transzgén megnyilvánulása, öröklődése, stb.) ¨ Szántóföldi kísérlekek (fajta szabadalmaztatása) Egy GM növény előállítása 8-12 évig tart, és kb. 100 millió dollárba kerül
Előnyök a transzformált növények esetében ¨ Az
előállított termékek magasabb beltartalmi értéke ¨ Megnövekedett ellenálló képesség, rezisztencia ¨ Rövidebb tenyészidő ¨ Biztoságosabb terméshozam ¨ Kisebb költségek ¨ Nagyobb élelmiszer biztonság
GM növények termesztése a világban
GM élelmiszer • Olyan GM szervezet, amelyet közvetlenül, élelmiszerként fogyasztunk, vagy • Olyan élelmiszer, mely GM szervezetet tartalmaz, vagy • GM szervezetből állították elő,vagy • GM szervezetből előállított összetevőt tartalmaz. Jelölési kötelezettség
n
Veszélyek, aggályok ¨ allergiás
reakciók ¨ antibiotikum rezisztencia teredése ¨ a transzgének nem kívánt terjedése ¨ GMO jelölése
