Site Overlay

Ce este transformarea plantelor: Transformarea stabilă

Poate că i-ați auzit pe cercetătorii în domeniul plantelor spunând că au folosit „transformarea plantelor” pentru a exprima o genă în cadrul unei plante țintă. Dar ce înseamnă mai exact acest lucru?

Transformarea plantelor este o modalitate de a insera ADN de la un alt organism – în mod normal o altă plantă, în genomul unei plante de interes. De exemplu, în activitatea mea, am inserat o genă numită Stilbene sintetază din struguri în tomate pentru a permite producerea compusului medicinal resveratrol la niveluri ridicate în tomate.

De ce folosim această tehnologie?

Modificarea genetică este utilizată în multe domenii de cercetare științifică și este folosită pe scară largă pentru a modifica: Drojdii, bacterii, plante și celule de mamifere. Una dintre cele mai importante utilizări ale organismelor modificate genetic este pentru producția pe scară largă de compuși importanți din punct de vedere medical. De exemplu, bacteriile modificate genetic sunt folosite pentru producerea de insulină sintetică.

În cadrul plantelor, folosim transformarea plantelor pentru a studia efectul anumitor gene și pentru a îmbunătăți caracteristicile plantelor, cum ar fi: randamentul, rezistența la boli, toleranța la stres și producția de nutrienți. Ingineria plantelor pentru viitor, prin îmbunătățirea toleranței la stres (la stresuri cum ar fi nivelurile ridicate de sare și seceta) este un domeniu de cercetare deosebit de important – având în vedere problemele previzibile cu care se vor confrunta în curând fermierii din cauza schimbărilor climatice cauzate de încălzirea globală.

Transformarea plantelor – cum o facem?

Există două tipuri de transformare a plantelor: transformarea stabilă și transformarea tranzitorie. Această postare se va concentra pe transformarea stabilă.

Ce este transformarea stabilă a plantelor?

Transformarea stabilă a plantelor este utilizată pentru introducerea stabilă a unei gene într-o plantă – ceea ce înseamnă că gena va fi complet integrată în genomul gazdei, astfel încât este exprimată în mod continuu și va fi exprimată și în generațiile ulterioare ale plantei. Acest tip de transformare a plantelor este utilizat pentru cercetarea pe termen mai lung a genelor și pentru producția pe termen lung a unei trăsături/compus pe scară largă.

Metode utilizate pentru transformarea stabilă:

Transformarea plantelor implică 2 etape: Livrarea ADN-ului într-o singură celulă și regenerarea în plante complet fertile.

Livrarea ADN-ului:

Există 2 metode principale pentru livrarea de gene în plante- Agrobacterium și pistolul cu particule. (Mă voi concentra pe Agrobacterium, deoarece aceasta este cea pe care o folosesc eu, dar voi pune în partea de jos câteva articole despre utilizarea pistoalelor cu particule).

Agrobacterium

Agrobacterium este o bacterie din sol prezentă în mod natural, care are capacitatea unică de a transfera o parte din propriul ADN în celulele plantelor. În mediul sălbatic, transferul unei părți din ADN-ul bacterian provoacă o diviziune rapidă a celulelor vegetale și dezvoltarea unei tumori vegetale.

Agrobacteriumgall
Agrobacterium Gall (tumoare)la rădăcina de Carya illinoensis: sursa wikimedia

În laborator, valorificăm capacitatea de transfer de ADN a Agrobacterium, dar eliminăm genele „formatoare de tumori” – înlocuindu-le în schimb cu genele noastre de interes.

Inoculăm Agrobacterium care conține genele noastre de interes, pe explante de țesut vegetal rănit. Agrobacterium transferă apoi gena de interes în ADN-ul țesutului vegetal.

Generarea unei plante transgenice întregi:

După inocularea cu Agrobacterium, țesutul vegetal este cultivat pe medii care conțin antibiotice pentru a ucide Agrobacterium, precum și factori selectivi. Factorul selectiv este de obicei un antibiotic care în mod normal ar ucide celulele plantei. Atunci când gena de interes este adăugată la agrobacterium, adăugăm un marker selectiv – de exemplu, o genă de rezistență la antibiotice. Acest lucru înseamnă că numai celulele în care ADN-ul străin a fost integrat cu succes în ADN-ul propriu vor putea supraviețui în medii cu antibiotic.

transformation
Diagramă simplificată a transformării plantelor mediată de Agrobacterium.

Cultura de țesuturi:

Cum s-a menționat mai sus, agrobacterium se adaugă la explantele de țesut vegetal rănite. Un explant vegetal poate fi prelevat din mai multe părți diferite ale unei plante: lăstari, frunze, tulpini, rădăcini ect. Tipul de explant de care aveți nevoie pentru transformarea plantelor diferă de la o plantă la alta.

În timp ce explantul este cultivat, diferiți hormoni vegetali sunt adăugați în mediul tisular pentru a induce regenerarea plantelor. Acest lucru induce formarea unui calus, care este o masă de celule vegetale neorganizate. După formarea unui calus, callii sunt mutați în medii care conțin hormoni pentru a induce creșterea lăstarilor, iar apoi în medii care induc lăstari și rădăcini. După ce lăstarii și rădăcinile au crescut suficient, răsadul poate fi mutat în sol.

După ce planta a crescut cu succes în sol, planta va fi analizată pentru a confirma integrarea cu succes a ADN-ului dorit și că funcționează corect.

Lecturi suplimentare:

Transformarea plantelor partea 2: expresia tranzitorie

O introducere frumoasă în biotehnologie: http://nepad-abne.net/biotechnology/

O privire de ansamblu asupra modificării genetice: http://sphweb.bumc.bu.edu/otlt/MPH-Modules/PH/GMOs/GMOs3.html

Bună prezentare generală a modificării genetice la bacterii: https://www.learner.org/courses/biology/textbook/gmo/gmo_2.html

O privire de ansamblu asupra utilizării modificării genetice în culturi și animale http://www.genewatch.org/sub-532324

Articol foarte detaliat despre transformarea plantelor: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC150518/

Transformarea plantelor prin tunuri de particule: http://passel.unl.edu/pages/informationmodule.php?idinformationmodule=958077244&topicorder=3&maxto=7

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.