Rośliny transgeniczne

Organizm transgeniczny (in.

organizm GMO)

to organizm, który dzięki

zastosowaniu technik inżynierii genetycznej został

trwale wzbogacony o obce DNA, pochodzące z reguły

od innego gatunku.

Transgen

to gen przeniesiony z jednego

organizmu do drugiego. Zostaje trwale zintegrowany z

genomem biorcy i jest przekazywany komórkom

potomnym.

Zmiana genomu ma na celu nadanie im

pożądanych przez człowieka cech, takich jak:



Odporność na szkodniki, choroby bakteryjne,

wirusowe, grzybicze oraz na herbicydy



Poprawa cech jakościowych



Odporność na stres abiotyczny

Metody wprowadzania transgenów do

komórek:



Wektorowe



Bezwektorowe

Metoda wektorowa

(in. agroinfekcja)

Transgen wprowadzony za pomocą plazmidu Ti (tumor

inducing) lub

Ri (root inducing) – naturalna infekcja roślin przez bakterie

Agrobacterium tumefaciens oraz Agrobacterium rhizogens.



Zawiera nukleoid oraz plazmid Ti lub Ri (Ti w miejscu

uszkodzonej tkanki roślinnej indukuje powstawanie

rakowych narośli, Ri powoduje powstawanie dużej ilości

włośnikowatych korzeni).



W plazmidzie znajduje się fragmet T-DNA, a w nim geny

odpowiedzialne za syntezę auksyn i opin



Jeżeli z plazmidu usunie się geny syntezy opin oraz

onkogeny i zastąpi innym DNA (insertem), to bakteria

przekaże ten gen do rośliny, tak jak robiła to z właściwym

DNA.



Zmodyfikowane (zakażone „zmienionym” szczepem

bakterii) komórki lub fragmenty tkanek, izoluje się i

regeneruje do płodnych roślin transgenicznych.

Rośliny (np. kukurydza) mogą

być transformowane za

pomocą genów wyizolowanych

z bakterii Bacillus

thuringiensis (Bt).

Produkty tych genów – białka

Cry – zawierają jedną lub kilka

δ-endotoksyn,

które są toksyczne dla owadów

i ich larw – powodują

powstawanie otworów w

błonach komórek przewodu

pokarmowego oraz ich

zniszczenie, co doprowadza do

śmierci owada.

Metoda

wektorowa

Metoda bezwektorowa

Polega na bezpośrednim wprowadzeniu DNA do

komórek roślinnych,

pozbawionych uprzednio ściany komórkowej.

Ogólnie metody bezwektorowe dzieli się na fizyczne i

chemiczne.

Elektroporacja –

metoda fizyczna



Wykorzystanie serii impulsów elektrycznych

naruszających strukturę błony



Powstawanie porów w błonie



DNA przenika do wnętrza komórki

Mikrowstrzykiwanie

(in. metoda

biolistyczna)

wykorzystuje mikroskopijne kulki z metali szlachetnych

(np. złota) o średnicy 0,5 - 5 mikrometra. Fragmenty

DNA, które pragnie się wprowadzić do komórek są

opłaszczane na tych kulkach, a następnie wstrzeliwane

do komórek roślinnych.

Używana jest do tego tzw. "armatka genowa" (ang.

particle gun).

Na jeden strzał zużywa się przeciętnie ok. 500 μg

mikronośników, opłaszczonych ok. 1 μg DNA.

Wadą metody jest niska wydajność, wysokie koszty

oraz mogące wystąpić uszkodzenia komórek. Zaletą

jest to, iż komórki nie muszą być pozbawiane ściany

komórkowej.

Zaletą jest natomiast uniwersalność i możliwość

wprowadzenia obcego DNA bezpośrednio do organelli,

np. plastydów.

Metoda PEG –

glikol

polietylenowy powoduje

zwiększenie

przepuszczalności błony

poprzez prowadzenie jej

odwracalnej

dezorganizacji, co

pozwala na wniknięcie

transgenu z nośnikowym

DNA.

Fuzja liposomów –

tworzone

są lipsomy, wewnątrz

których są cząsteczki

DNA. Łączą się one z

protoplastami komórek

roślinnych wprowadzając

do środka DNA.

Mikroiniekcja -

polega na

wprowadzeniu DNA za

pomocą igły

mikromanipulatora,

doświadczenie wykonywanie

jest ręcznie przez człowieka.

Jest to metoda czaso- oraz

pracochłonna.

Cele modyfikacji DNA roślin



Odporność na herbicydy – roślina posiada kopie genu

odpowiedzialnego za wytwarzanie enzymów

rozkładających herbicydy.



Odporność na choroby – zostaje wprowadzony

transgen kodujący hitynazę i glukanazę – enzymy

niszczące ścianę komórkową bakterii i grzybów.



Odporność na owady



Odporność na niekorzystne warunki środowiska –

istnieją m.in. rośliny transgeniczne zdolne do

akumulacji metali ciężkich.



Poprawa cech jakościowych – m.in. odmiana ryżu

charakteryzująca się zwiększoną produkcją beta-

kartotenu, czli prekursora wit. A

Wykorzystanie roślin GMO w

medycynie

Szczepionki jadalne – immunizacja następuje bez kontaktu z

drobnoustrojem lub jego materiałem genetycznym.

Istnieją dwa sposoby otrzymywania szczepionek w roślinach:



Wykorzystanie roślin transgenicznych zawierających we

wszystkich komórkach transgen i syntetyzujących białko

antygenowe. Zjedzenie każdej części rośliny powoduje

immunizację.



Wykorzystanie wirusów roślinnych (np. mozaiki

tytoniowej, mozaiki lucerny), do genomu których zostaje

wprowadzona sekwencja kodująca antygen; w

rekombinowanym wirusie białko antygenowe eksponowane

jest na jego powierzchni – w wyniku namnażania się

wirusa, w komórkach roślinnych powstaje odpowiednia

ilość antygenowego białka związanego z otoczką wirusa.

Szczepionki jadalne

Zalety:



Niski koszt produkcji



Bezpieczeństwo – brak kontaktu z patogenem



Bezbolesny sposób podawania

Przykłady:



ziemniaki produkujące swoiste przeciwciała przeciwko

endotoksynie E. coli, które były wykrywane w ślinie i krwi

immunizowanych osób.



sałata produkująca szczepionkę na wirusowe zapalenie

wątroby

typu B (otrzymana w Polskiej Akademii Nauk w Poznaniu)



Złoty ryż - wprowadzone geny beta-karotenu; odmiana

powstała w odpowiedzi na problem „kurzej ślepoty” w

krajach azjatyckich, związanej z niedoborem witaminy A.

Uprawa roślin modyfikowanych genetycznie przynosi

wiele korzyści i daje wiele możliwości, jednak istnieje

duże grono przeciwników takich upraw; sugerują oni

szkodliwość upraw transgenicznych względem

środowiska naturalnego oraz konsumentów.

Nie jest też dokładnie znany wpływ GMO na

środowisko.

Największe obawy wzbudza jednak bezpośrednia

szkodliwość produktów GMO względami organizmu

ludzkiego. Uważa się, że białka będące produktami

ekspresji transgenów, mogą modyfikować przebieg

metabolizmu komórek

i prowadzić do powstania związków szkodliwych,

mogących powodować szereg chorób, uczuleń itp.

Do tej pory nie udało się stwierdzić negatywnego

wpływu genetycznie modyfikowanej żywności na

organizm ludzki. Nie udało się tez jednak udowodnić

jej całkowitej nieszkodliwości.

Dziękuję za

uwagę!

Monika Żmigrodzka

gr. 11B