АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Трансгенные растения

Читайте также:
  1. Ангелы, ответственные за дождь, растения и пропитание
  2. Забежав в темную пещеру Саске тут же закрыл ее вход растениями, которые полностью скрывали ее с внешней стороны.
  3. Как Бербанк выращивал растения
  4. КАКИМ ОБРАЗОМ РАСТЕНИЯ ВЫПОЛНЯЮТ СВОЮ РАБОТУ?
  5. Комнатные растения
  6. Лекарственные растения
  7. Отдел Покрытосеменные или цветковые растения (семенные)
  8. Отравление ядовитыми растениями и грибами
  9. Протеин и растения
  10. Пути повышения эффективности использования воды растениями
  11. Разве шелк – это расчесанные растения?
  12. Растения

 

Способность к вегетативному размножению отличает организм растений от организма высших животных, что заметно облегчает осуществление трансгеноза. Многие клетки растений, например, клетки зародыша на ранних стадиях его развития, покоящиеся клетки меристем кончиков побегов и корней, а также сосудистых тканей камбия, находятся в недетерминированном состоянии и, попадая под влияние внешних воздействий, могут дифференцироваться с образованием клеток любых типов, а также давать начало новым растениям.

Перенос в питательную среду таких недетерминированных клеток может приводить к их полной дедифференцировке и формированию в культуре недифференцированной ткани каллуса. Такие клетки могут стабилизироваться в жидких суспензионных культурах и расти неограниченно долго. Из недифференцированных тканей многих видов растений можно легко регенерировать целые растения.

 

Процесс получения трансгенных растений начинается с введения требуемых генов в недифференцированные клетки таким образом, чтобы они интегрировались в хромосомы. Введение чужеродных генов в клетки растений облегчается, если их клеточные стенки удаляют с помощью гидролитических ферментов - пектиназы и(или) целлюлазы, что приводит к образованию протопластов. Чужеродные гены, находящиеся в составе векторных плазмид, вводят в протопласты одним из стандартных способов с использованием эндоцитоза, стимулированного полиэтиленгликолем, электропорации, микроинъекций или бомбардировки микрочастицами, нагруженными векторной ДНК. После этого протопласты в течение нескольких дней культивируют на питательной среде для восстановления клеточных стенок и образующиеся клетки-трансфектанты используют для регенерации целых растений.

Рис. Увеличение относительной площади выращивания трансгенных культур в развивающихся странах

 

Основным направлением применения трансгеноза для генетической модификации культурных растений является повышение их устойчивости к неблагоприятным воздействиям окружающей среды, в частности вирусам и гербицидам.

Метод защиты растений от вирусов с помощью трансгенов предложен В. Шибальским в 1988 г. Сущность метода заключается во введении в геном растений трансдействующих доминантных летальных генов или, по терминологии Шибальского, "антигенов", которые кодируют измененные мутациями белки вирусов, существенные для их воспроизводства, и путем конкурентного замещения соответствующих белков вируса дикого типа прерывают его размножение. С использованием такого подхода удалось получить очень высокую устойчивость растений к вирусу Х картофеля (PVX). В этом случае в ген репликазы PVX с помощью направленного мутагенеза вводили мутации, сопровождающиеся заменой аминокислот в консервативном участке полипептидной цепи репликазы, ассоциированном с ее каталитическим сайтом. Для экспрессии мутантного трансгена в растениях табака были характерны внутриклеточное накопление инактивированной репликазы и появление высокой устойчивости растений к заражению вирусом PVX.

Рис. Площади возделывания основных трансгенных растений

 

Еще один подход к получению трансгенных растений, устойчивых к вирусам, основан на введении в них трансгенов, экспрессирующих в клетках моноклональные антитела, направленные против вирусных белков. С использованием такого метода создали эффективную систему защиты растений от вируса морщинистой мозаики артишока (AMCV). Для этого сначала получили панель моноклональных антител к вирусу AMCV и отобрали гибридомы, продуцирующие антитела, которые взаимодействуют с консервативными участками белка оболочки вируса.

Трансгенные растения сорго, устойчивые к гербицидам, получали бомбардировкой незрелых эмбрионов на стадии зиготы микрочастицами золота (диаметр частиц – 1,5-3,0 мкм). В таком случае микрочастицы погружали в раствор экспрессирующего вектора, высушивали и "выстреливали" в клетки-мишени, добиваясь при этом высоких результатов трансфекции.

Упаковка рекомбинантных ДНК в липосомы позволяет защитить генетический материал от разрушающего действия нуклеаз, находящихся в клетках. Липосомы – это сферические образования, состоящие из фосфолипидов. Для введения ДНК в клетки растений наиболее пригодны липосомы, состоящие из фосфатидилсерина и холестерина.

Для получения протопластов их обрабатывают веществами, ингибирующими синтез клеточной стенки. После слияния гибридные протопласты помещают в среду, в которой нет ингибитора синтеза клеточной стенки, и клетки начинают нормально развиваться.

Микроиньекции ДНК в протопласты осуществляются микроиглой диаметром 2 мкм.

Метод электропорации предпологает создание специальных пор в клеточной мембране реципиентной клетки с помощью пульсирующего электрического поля. Через эти поры в клетку могут входить ДНК,РНК, белки и пр.

Иногда используют векторы на основе ДНК-содержащих вирусов растений.

Бомбардировка микрочастицами, или метод биологической баллистики, основан на «вбрасывании частиц вольфрамата (диаметр 0,6-1,2 мкм) в клетки суспензионных или каллусных культур с напылением на них ДНК-вектора с генетической конструкцией.

В качестве вектора для переноса генов в растения используется Ti-плазмида Agrobacterium tumefaciens – почвенной бактерии, вызывающей корневой рак у двудольных растений. Ti-плазмида способна встраиваться в растительные хромосомы и переносить гены, необходимые для трансформации растительных клеток в двудольные растения.

 

Главное:

- Генетическая (генная) инженерия позволяет путем операций в условиях in vitrо переносить генетическую информацию из одного организма в другой, используя для этого функционально активные генетические структуры – рекомбинантные дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК).

- Рекомбинантные (или гибридные) ДНК образуются при объединении фрагментов ДНК, выделенных из различных организмов.

- В создании рекомбинантных ДНК участвуют различные ферменты: рестриктазы, ДНК-лигазы, ревертазы, ДНК-полимеразы.

- Генная инженерия основана на получении гибридных молекул ДНК и введении этих молекул в клетки других организмов.

- Векторы – это молекулы ДНК, способные соединяться с чужеродной ДНК, переносить ее в другую клетку и обеспечивать репликацию (воспроизведение). В качестве векторов в генно-инженерных работах чаще всего используют ДНК плазмид и вирусов.

- Основной единицей наследственности организма является ген-участок молекулы ДНК, находящийся в хромосоме.

- Процесс синтеза соответствующих генов зависит от работы промотора-участка молекулы ДНК, с которым связывается РНК-полимераза.

- Экпрессия генов в бактериальных клетках регулируется уровнем ДНК, РНК, белка.

- Трансгенных животных получают благодаря ретровирусным векторам, микроиньекциям ДНК, модифицированным эмбриональным стволовым клеткам, переносу генов с помощью искусственных дрожжевых хромосом и клонированию с помощью переноса ядра.

- Для получения трансгенных растений используют Ti-плазмид почвенных бактерий Agrobacterium tumefaciens и A. rhizogenes, векторы на основе вирусов, производят бомардировку микрочастицами, прямое введение генов в протопласты растений, микроиньекции, электропорацию и слияние липосом.

Контрольные вопросы:

1. Что такое вектор?

2. Что можно использовать в качестве векторов?

3. Какими свойствами должен обладать вектор?

4. Чем обусловлена популярность плазмидных векторов?

5. Что происходит в результате трансформации?

6. Каким образом проводят идентификацию клеток, содержащих реципиентные гены?

7. Какие методы, повышающие эффективность экспрессии чужеродных генов, чаще всего используются?

8. Клонирование в бактериях.

9. Что такое челночный вектор?

10. Клонирование в дрожжах.

11. Клонирование в клетках животных.

12. Расскажите о технологии микроинъекции ДНК.

13. Что такое трансгенный организм?

14. Что такое мозаики в трансгенных линиях? Чем обусловлено это явление?

15. С какой целью получают трансгенных животных?

16. С какой целью получают трансгенные растения?
Раздел 5


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 |

Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.004 сек.)