Site Overlay

Mi a növényi transzformáció: Stabil transzformáció

Hallhattad már, hogy a növénytudósok azt mondják, hogy “növényi transzformációt” használtak egy gén kifejezésére egy célnövényen belül. De mit is jelent ez pontosan?

A növénytranszformáció egy olyan módszer, amellyel egy másik szervezetből – általában egy másik növényből – származó DNS-t illesztenek be a kívánt növény genomjába. Munkám során például a szőlőből származó Stilbene synthase nevű gént ültettem be a paradicsomba, hogy a paradicsomban nagy mennyiségben termelhessük a resveratrol nevű gyógyászati vegyületet.

Miért használjuk ezt a technológiát?

A génmódosítást a tudományos kutatás számos területén alkalmazzák, és széles körben használják módosításra: Élesztő, baktériumok, növények és emlősök sejtjei. A genetikailag módosított szervezetek egyik legfontosabb felhasználási területe a gyógyászatilag fontos vegyületek nagyüzemi előállítása. Például a géntechnológiával módosított baktériumokat szintetikus inzulin előállítására használják.

A növényeken belül a növényi transzformációt bizonyos gének hatásának tanulmányozására és olyan növényi tulajdonságok javítására használjuk, mint a terméshozam, a betegségekkel szembeni ellenállás, a stressztűrés és a tápanyagtermelés. A stressztűrés (például a magas sótartalom és a szárazság) javításával különösen fontos kutatási terület a jövő számára, mivel a globális felmelegedés miatt változó éghajlat miatt a gazdák hamarosan előreláthatóan problémákkal fognak szembesülni.

Növénytranszformáció – hogyan csináljuk?

A növénytranszformációnak két típusa van: a stabil transzformáció és az átmeneti transzformáció.

Növénytranszformáció – hogyan csináljuk?

A növénytranszformációnak két típusa van: a stabil transzformáció és az átmeneti transzformáció. Ez a bejegyzés a stabil transzformációra összpontosít.

Mi a stabil növényi transzformáció?

A stabil növényi transzformációt egy gén stabil bevezetésére használják a növénybe – ami azt jelenti, hogy a gén teljesen beépül a gazdanövény genomjába, így folyamatosan kifejeződik, és a növény későbbi generációiban is kifejeződik. Ezt a fajta növényi transzformációt a gének hosszabb távú kutatására, illetve egy tulajdonság/együttes hosszú távú, nagy léptékű előállítására használják.

A stabil transzformációhoz használt módszerek:

A növényi transzformáció 2 fázisból áll: A DNS eljuttatása egyetlen sejtbe, és a regeneráció teljes termékeny növényekké.

DNS eljuttatása:

A növényekben történő génjuttatásnak 2 fő módszere van: az Agrobaktérium és a részecskepisztoly. (Az Agrobacteriumra fogok koncentrálni, mivel én ezt használom, de alulra teszek néhány cikket a részecskepisztolyok használatáról).

Agrobacterium

Az Agrobacterium a természetben előforduló talajbaktérium, amely egyedülálló módon képes saját DNS-ének egy részét növényi sejtekbe juttatni. A természetben a baktérium DNS egy részének átvitele gyors növényi sejtosztódást és növényi daganat kialakulását okozza.

Agrobacteriumgall
Agrobacterium Gall (tumor)a Carya illinoensis gyökerénél: forrás wikimedia

A laboratóriumban kihasználjuk az Agrobacterium DNS-átviteli képességét, de eltávolítjuk a “tumorképző” géneket – helyette a minket érdeklő génekkel helyettesítjük őket.

Az Agrobacteriumot, amely a minket érdeklő géneket tartalmazza, beoltjuk sérült növényi szövetmintákra. Az Agrobacterium ezután átviszi a kívánt gént a növényi szövet DNS-ébe.

Teljes transzgenikus növény előállítása:

Az Agrobacteriummal való beoltás után a növényi szövetet olyan táptalajon tenyésztjük, amely antibiotikumokat tartalmaz az Agrobacterium elpusztítására, valamint szelektív faktorokat. A szelektív faktor általában egy olyan antibiotikum, amely normális esetben elpusztítaná a növényi sejteket. Amikor a kívánt gént hozzáadjuk az agrobaktériumhoz, hozzáadunk egy szelektív markert – például egy antibiotikum-rezisztencia gént. Ez azt jelenti, hogy csak azok a sejtek lesznek képesek túlélni az antibiotikumot tartalmazó táptalajon, amelyekben az idegen DNS-t sikeresen beépítették a saját DNS-ükbe.

transformation
Az Agrobacterium által közvetített növényi transzformáció egyszerűsített ábrája.

Szövettenyésztés:

A fentiek szerint az agrobaktériumot sebesült növényi szövetmintákhoz adjuk. Növényi explantátumot a növény számos különböző részéből lehet venni: hajtásokból, levelekből, szárakból, gyökerekből stb. A növényi transzformációhoz szükséges explantátum típusa növényenként eltérő.

Az explantátum tenyésztése során különböző növényi hormonokat adnak a szöveti táptalajhoz, hogy a növény regenerálódását indukálják. Ez kallusz kialakulását idézi elő, amely nem szervezett növényi sejtek tömege. A kallusz kialakulása után a kalluszokat a hajtásnövekedést indukáló hormonokat tartalmazó táptalajra, majd hajtásgyökér-indukáló táptalajra helyezik át. Miután a hajtások és a gyökerek kellőképpen megnőttek, a palántát talajba lehet helyezni.

A növény sikeres talajban történő növekedése után a növényt elemzik, hogy megerősítsék a kívánt DNS sikeres beépülését, és hogy megfelelően működik.

További olvasmányok:

Növénytranszformáció 2. rész: tranziens expresszió

Kellemes bevezetés a biotechnológiába : http://nepad-abne.net/biotechnology/

A genetikai módosítás áttekintése: http://sphweb.bumc.bu.edu/otlt/MPH-Modules/PH/GMOs/GMOs3.html

Nagyszerű áttekintés a genetikai módosításról a baktériumokban: https://www.learner.org/courses/biology/textbook/gmo/gmo_2.html

Áttekintés a génmódosítás felhasználásáról a növényekben és az állatokban http://www.genewatch.org/sub-532324

Nagyon mélyreható cikk a növények átalakításáról: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC150518/

Növénytranszformáció részecskepisztolyokkal: http://passel.unl.edu/pages/informationmodule.php?idinformationmodule=958077244&topicorder=3&maxto=7

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.