Site Overlay

Co to jest transformacja roślin: Stabilna transformacja

Może słyszeliście naukowców zajmujących się roślinami, którzy mówili, że użyli „transformacji roślin” do wyrażenia genu w roślinie docelowej. Ale co to dokładnie znaczy?

Transformacja roślin to sposób na wprowadzenie DNA z innego organizmu – zwykle innej rośliny – do genomu rośliny, którą chcemy się zainteresować. Na przykład, w mojej pracy wprowadziłem gen o nazwie syntaza stilbenu z winogron do pomidora, aby umożliwić produkcję leczniczego związku resweratrolu na wysokim poziomie w pomidorach.

Dlaczego używamy tej technologii?

Modyfikacja genetyczna jest stosowana w wielu dziedzinach badań naukowych i jest szeroko stosowana do modyfikacji: drożdży, bakterii, roślin i komórek ssaków. Jednym z najważniejszych zastosowań organizmów modyfikowanych genetycznie jest produkcja na dużą skalę związków o znaczeniu medycznym. Na przykład genetycznie zmodyfikowane bakterie są wykorzystywane do produkcji syntetycznej insuliny.

W obrębie roślin wykorzystujemy transformację roślin do badania wpływu określonych genów, oraz do poprawy takich cech roślin jak: plon, odporność na choroby, tolerancja na stres, oraz produkcja składników odżywczych. Inżynieria roślin dla przyszłości, poprzez poprawę tolerancji na stres (na stresy takie jak wysoki poziom soli i susza) jest szczególnie ważnym obszarem badań – z przewidywalnymi problemami, które rolnicy wkrótce napotkają w związku ze zmieniającym się klimatem spowodowanym globalnym ociepleniem.

Transformacja roślin – jak to robimy?

Są dwa rodzaje transformacji roślin: transformacja stabilna i transformacja przejściowa. W tym poście skupimy się na stabilnej transformacji.

Co to jest stabilna transformacja roślin?

Stabilna transformacja roślin jest używana do stabilnego wprowadzenia genu do rośliny- co oznacza, że gen będzie w pełni zintegrowany z genomem gospodarza, więc będzie wyrażany w sposób ciągły, a także będzie wyrażany w późniejszych pokoleniach rośliny. Ten typ transformacji roślin jest wykorzystywany do długoterminowych badań nad genami oraz do długoterminowej produkcji cechy/związku na dużą skalę.

Metody stosowane do stabilnej transformacji:

Transformacja roślin obejmuje 2 etapy: Dostarczenie DNA do pojedynczej komórki, oraz regenerację do pełnopłodnych roślin.

Dostarczanie DNA:

Istnieją 2 główne metody dostarczania genów w roślinach- Agrobacterium i pistolet cząsteczkowy. (Skupię się na Agrobacterium, ponieważ tego właśnie używam, ale na dole zamieszczę kilka artykułów na temat stosowania pistoletów cząsteczkowych).

Agrobacterium

Agrobacterium jest naturalnie występującą bakterią glebową, która posiada unikalną zdolność do przenoszenia części własnego DNA do komórek roślinnych. W warunkach naturalnych, przeniesienie części DNA bakterii powoduje szybki podział komórek roślinnych i rozwój guza roślinnego.

Agrobacteriumgall
Agrobacterium Gall (guz) u korzenia Carya illinoensis: źródło wikimedia

W laboratorium wykorzystujemy zdolność transferu DNA Agrobacterium, ale usuwamy geny „tworzące guz” – zastępując je naszymi genami.

Zakładamy Agrobacterium zawierające nasze geny na zranione eksplantaty tkanki roślinnej. Agrobacterium następnie przenosi interesujący nas gen do DNA tkanki roślinnej.

Generowanie całej rośliny transgenicznej:

Po zaszczepieniu agrobacterium, tkanka roślinna jest hodowana na podłożu zawierającym antybiotyki do zabicia agrobacterium, jak również czynniki selektywne. Czynnik selektywny jest zwykle antybiotykiem, który normalnie zabiłby komórki roślinne. Kiedy interesujący nas gen jest dodawany do agrobacterium, dodajemy marker selektywny – na przykład gen oporności na antybiotyki. Oznacza to, że tylko komórki, w których obce DNA zostało skutecznie zintegrowane z ich własnym DNA, będą w stanie przetrwać w pożywce z antybiotykiem.

transformation
Uproszczony schemat transformacji roślin z udziałem Agrobacterium.

Hodowla tkankowa:

Jak wspomniano powyżej, agrobacterium jest dodawane do zranionych eksplantatów tkanki roślinnej. Eksplantat roślinny może być pobrany z wielu różnych części rośliny: pędów, liści, łodyg, korzeni ect. Rodzaj eksplantatu potrzebnego do transformacji roślin różni się w zależności od rośliny.

Jak eksplantat jest hodowany, różne hormony roślinne są dodawane do pożywki tkankowej w celu wywołania regeneracji rośliny. To indukuje powstawanie kalusa, który jest masą niezorganizowanych komórek roślinnych. Po uformowaniu kalusa, kalli przenosi się na pożywki zawierające hormony indukujące wzrost pędów, a następnie na pożywki indukujące wzrost pędów i korzeni. Gdy pędy i korzenie wyrosną wystarczająco, siewka może zostać przeniesiona do gleby.

Po pomyślnym wyhodowaniu rośliny na glebie, roślina zostanie przeanalizowana w celu potwierdzenia pomyślnej integracji pożądanego DNA, i że funkcjonuje prawidłowo.

Dalsza lektura:

Transformacja roślin część 2: przejściowa ekspresja

Przyjemne wprowadzenie do biotechnologii:http://nepad-abne.net/biotechnology/

Przegląd modyfikacji genetycznych: http://sphweb.bumc.bu.edu/otlt/MPH-Modules/PH/GMOs/GMOs3.html

Świetny przegląd modyfikacji genetycznych u Bakterii: https://www.learner.org/courses/biology/textbook/gmo/gmo_2.html

Przegląd wykorzystania modyfikacji genetycznych w uprawach i zwierzętach http://www.genewatch.org/sub-532324

Bardzo szczegółowy artykuł o transformacji roślin: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC150518/

Transformacja roślin za pomocą dział cząsteczkowych: http://passel.unl.edu/pages/informationmodule.php?idinformationmodule=958077244&topicorder=3&maxto=7

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.