Site Overlay

Wat is plant transformatie: Stabiele transformatie

Je hebt plantwetenschappers misschien horen zeggen dat ze “planttransformatie” hebben gebruikt om een gen in een doelplant tot expressie te brengen. Maar wat betekent dit nu precies?

Plant transformatie is een manier om DNA van een ander organisme – normaal gesproken een andere plant – in te brengen in het genoom van een plant van belang. In mijn werk heb ik bijvoorbeeld een gen genaamd Stilbene synthase van druif in tomaat ingebracht om de produktie van de medicinale stof resveratrol in hoge gehaltes in tomaat mogelijk te maken.

Waarom gebruiken we deze technologie?

Genetische modificatie wordt in vele gebieden van wetenschappelijk onderzoek gebruikt en wordt op grote schaal gebruikt om: Gist, bacteriën, planten en zoogdiercellen. Een van de belangrijkste toepassingen van genetisch gemodificeerde organismen is de grootschalige produktie van medicinaal belangrijke verbindingen. Zo worden genetisch gemodificeerde bacteriën gebruikt voor de productie van synthetische insuline.

In planten gebruiken we plantentransformatie om het effect van bepaalde genen te bestuderen, en om eigenschappen van planten te verbeteren zoals: opbrengst, ziekteresistentie, stresstolerantie, en productie van voedingsstoffen. Het ontwikkelen van planten voor de toekomst, door het verbeteren van stresstolerantie (tegen stress zoals hoge zoutgehaltes en droogte) is een bijzonder belangrijk onderzoeksgebied – met de te verwachten problemen die boeren binnenkort zullen ondervinden door het veranderende klimaat als gevolg van de opwarming van de aarde.

Plant transformatie- hoe doen we dat?

Er zijn twee soorten plant transformatie: stabiele transformatie, en transiënte transformatie. Deze post zal zich richten op stabiele transformatie.

Wat is stabiele plant transformatie?

Stabiele plant transformatie wordt gebruikt voor de stabiele introductie van een gen in een plant- wat betekent dat het gen volledig zal worden geïntegreerd in het genoom van de gastheer, zodat het continu tot expressie komt, en ook tot expressie zal komen in latere generaties van de plant. Dit type plantentransformatie wordt gebruikt voor het onderzoek van genen op langere termijn, en voor de productie op lange termijn van een eigenschap/verbinding op grote schaal.

Methodes gebruikt voor stabiele transformatie:

Plantentransformatie omvat 2 stadia: Levering van het DNA in een enkele cel, en regeneratie in volledige vruchtbare planten.

DNA levering:

Er zijn 2 belangrijke methoden voor gen levering in planten- Agrobacterium en het deeltjespistool. (Ik ga me concentreren op Agrobacterium omdat dit is wat ik gebruik, maar ik zal een aantal artikelen over het gebruik van deeltjespistolen onderaan plaatsen).

Agrobacterium

Agrobacterium is een natuurlijk voorkomende bodembacterie, die het unieke vermogen heeft om een deel van zijn eigen DNA in plantencellen over te brengen. In het wild veroorzaakt de overdracht van een deel van het bacteriële DNA een snelle deling van plantencellen en de ontwikkeling van een plantentumor.

Agrobacteriumgall
Agrobacterium Gall (tumor) aan de wortel van Carya illinoensis: bron wikimedia

In het lab gebruiken we het DNA-overdrachtsvermogen van Agrobacterium, maar verwijderen we de ’tumorvormende’ genen – in plaats daarvan vervangen we die door onze interessante genen.

We enten Agrobacterium met onze interessante genen op gewonde plantenweefselexplantaten. De Agrobacterium brengt dan het gen van interesse over in het DNA van het plantenweefsel.

Een volledige transgene plant genereren:

Na inoculatie met de agrobacterium wordt het plantenweefsel gekweekt op media die antibiotica bevatten om de agrobacterium te doden, alsmede selectieve factoren. De selectieve factor is gewoonlijk een antibioticum dat normaal de plantencellen zou doden. Wanneer het gen van belang aan agrobacterium wordt toegevoegd, voegen we een selectieve marker toe – bijvoorbeeld een antibioticaresistentiegen. Dit betekent dat alleen cellen waarin het vreemde DNA met succes in hun eigen DNA is geïntegreerd, in media met het antibioticum zullen kunnen overleven.

transformation
Simplified diagram of Agrobacterium mediated plant transformation.

Weefselkweek:

Zoals hierboven vermeld, wordt agrobacterium toegevoegd aan gewonde plantenweefselexplantaten. Een plantenexplantaat kan uit veel verschillende delen van een plant worden genomen: scheuten, bladeren, stengels, wortels, enz. Het type explant dat nodig is voor plantentransformatie verschilt van plant tot plant.

Tijdens het kweken van de explant worden verschillende plantenhormonen aan de weefselmedia toegevoegd om de regeneratie van de plant te induceren. Dit leidt tot de vorming van een callus, een massa ongeorganiseerde plantencellen. Na de vorming van een callus worden de calli overgebracht naar media die hormonen bevatten om scheutgroei te induceren, en vervolgens naar media die scheuten en wortels induceren. Zodra scheuten en wortels voldoende zijn gegroeid, kan de zaailing naar de bodem worden overgebracht.

Nadat de plant met succes op de bodem is gegroeid, wordt de plant geanalyseerd om te bevestigen dat de integratie van het gewenste DNA is gelukt en dat de plant goed functioneert.

Verder lezen:

Planttransformatie deel 2: transiënte expressie

Een aardige inleiding in de biotechnologie: http://nepad-abne.net/biotechnology/

Een overzicht van Genetische modificatie: http://sphweb.bumc.bu.edu/otlt/MPH-Modules/PH/GMOs/GMOs3.html

Groot overzicht van genetische modificatie in Bacteriën: https://www.learner.org/courses/biology/textbook/gmo/gmo_2.html

Overzicht van het gebruik van genetische modificatie bij gewassen en dieren http://www.genewatch.org/sub-532324

Zeer diepgaand artikel over plantentransformatie: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC150518/

Plant transformatie via deeltjeskanonnen: http://passel.unl.edu/pages/informationmodule.php?idinformationmodule=958077244&topicorder=3&maxto=7

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.