ROŚLINY

TRANSGENICZ

NE

Rośliny odporne na

szkodliwe owady

Wg. FAO straty w uprawach
spowodowane szkodliwymi
owadami wynoszą ok. 20-30%
rocznie. Zwalczanie szkodników za
pomocą insektycydów jest drogie, a
ponadto wiąże się z wprowadzeniem
do środowiska toksycznych
substancji. Geny Bacillus
thuringienis są źródłem oporności
na owady-wykorzystywane do
transgenezy.

BACILLUS

THURINGENSIS

•

bakteria gramdodatnia

•występuje w glebie, pyle, kurzu na powierzchni
roślin

•podczas tworzenia przetrwalników postają
białka kodowane przez gen Cry

•jako zawiesina jest mało efektywna-białka Cry
rozkładają się pod wpływem światła, działa tylko
w kontakcie ze szkodnikiem

• wprowadzone do rośliny na drodze
transgenezy na większą skuteczność-nie jest
eksponowane na światło, synteza w całej
roślinie

• transformacja kilkoma Bt jednocześnie-
ochrona przed kilkoma szkodnikami

BIAŁKO CRY

•połknięte przez owada w
przewodzie pokarmowym
rozpuszczają się

• proteazy przewodu
pokarmowego trawią białko –
uwolnione zostają małe
fragmenty o właściwościach
trujących

• białko wiąże się z
receptorami- powstają otwory

• kodowane przez 130 genów

EKSPRESJA

GENÓW BT

Ekspresja w roślinach jest znikoma. Przyczyny:

• różnice odczytywaniu kodu genetycznego
między roślinami i bakteriami

• duża zawartość nukleotydów A/T u bakterii,
która w roślinach może być odczytywana jako
sygnał końca odczytywania lub regiony
kodujące niestabilność mRNA
Poprawa ekspresji można uzyskać przez:

• usunięci regionów A/T

• redukcja rozmiaru genu

• użycie promotorów

• wprowadzenie genu do chloroplastów
( transgen nie ucieka do środowiska-pyłki,
nasiona, owoce nie mają plastydów)

PRZYKŁADY ROŚLIN

Z GENEM CRY

S. tuberosum- ziemniak, zawiera gen cry3A
kodujący toksynę działającą na stonkę
ziemniaczaną.

Z. mays- kukurydza, zawiera gen cry1Ab
przeciw omanicy prosowianki.

G. hirsutum- bawełna, zawiera gen cry1Ac
przeciw szkodnikom bawełny.

O. sativa- zawiera gen cry1Ac przeciw
szkodnikom kukurydzy.

Solanum
tuberosum

Zea
mays

Gossypiu
m
hirsutum

Oryza sativa

ROŚLINY ODPORNE NA

CHOROBY BAKTERYJNE I

GRZYBOWE

•

roślina jest transformowana genami

kodującymi syntezę enzymów
aktywnych w mechanizmie
odpowiedzi na infekcję

• wykorzystuje się inhibitory
trypsyny- odporność na grzyby

• stosowana jest także osmotyna-
uszkadza błonę komórkową grzyba,
uruchamia apoptozę

TRANSGENICZNE ODMIANY ROŚLIN

UPRAWNYCH ODPORNE NA CHOROBY

WIRUSOWE :

• nie stosuje się środków chemicznych przeciw
wirusom

• metody biotechnologiczne oparte na
transformowaniu roślin genami pochodzącymi z
dowolnego organizmu lub sekwencjami DNA
uzyskanymi na drodze syntezy chemicznej są
źródłem odporności na chorobotwórcze wirusy

• do produkcji wprowadzono odporne na wirusy
odmiany roślin:

 Solanum tuberosum- odporna na
wirusa Y

 odmiany warzyw: papaja,
Cucurbita pepo

 tytoń transformowany genem
wirusa mozaiki ogórka i białka
wirusa tytoniu

Papaja

C. pepo

Tytoń

TRANSFORMACJA GENAMI

BIAŁEK PŁASZCZA WIRUSA

•

jest to sposób na uzyskanie odporności rośliny na

tego wirusa w wersji sensownej i antysensownej

• jest to obrona zależna od białka płaszcza- CP-MR

• infekcja tym wirusem jest znacznie słabsza albo
symptomy chorobowe pojawiają się z opóźnieniem

• obecne w komórce rośliny transgeniczne białko
płaszcza zakłóca mechanizm infekcji w jego
wczesnych stadiach

Przykłady roślin
transgenicznych odpornych
na wirusy

 Bambusa vulgaris

 Solanumtuberosum

 Lycopersicon esculentum

 Tricicum aestivum

Bambusa
vulgaris

Lycopersicon
esculentum

Tricicum
aestivum

TRANSGENICZNE ODMIANY

ROŚLIN ODPORNE NA

DZIAŁANIE HERBICYDÓW

•

stanowią większość wśród odmian

transgenicznych dopuszczonych do
uprawy- 71%

• plantacje z odmianą odporną można
potraktować herbicydem bez szkody
dla uprawianej odmiany, a
jednocześnie wyeliminować
konkurencję innych odmian

• herbicydy zakłócają funkcjonowanie
jednego kluczowego dla danego szlaku
metabolicznego enzymu

MECHANIZMY DZIĘKI KTÓRYM

ROŚLINA MOŻE TOLEROWAĆ

HERBICYD

1.Wytwarza enzym katalizujący

rozkład cząsteczki herbicydu,
powodując jego detoksykację

2.Syntetyzuje izoenzym, który nie

jest wrażliwy na dany herbicyd

3.Wytwarza bariery fizyczne lub

fizjologiczne zapobiegające
wniknięciu herbicydu do tkanek

ODMIANY TRANSGENICZNE

ODPORNE NA HERBICYD

ROUNDUP-GLIFOSAT

•glifosat to szeroko stosowany
herbicyd

• stosowany jest jako środek
niszczący roślinność np. do
oczyszczania pola przed uprawą
lub przerywający wegetację
przed zbiorem

• wprowadzenie genu
odporności na glifosat
umożliwia zwalczanie całej
roślinności poza uprawianą
transgeniczną odmianą

SYNTAZA KWASU 5-

ENOLOPIROGRONO-3-

FOSFOSZIKIMOWEGO EPSPS

• glifosat jest inhibitorem syntazy
kwasu EPSPS

• EPSPS odgrywa ważną rolę w
biosyntezie aminokwasów
aromatycznych, witamin

• nie występuje u zwierząt, ale
znajduje się u roślin w plastydach

• pośrednio prowadzi do powstania
prekursora tryptofanu,
fenyloalaniny i tyrozyny

• zablokowanie tych reakcji prze
glifosat blokuje biosyntezę białka
co prowadzi do śmierci rośliny

MECHANIZMY

ODPORNOŚCI ROŚLIN NA

GLIFOSAT

1.Wprowadzenie genu syntezy

EPSPS odpornego na glifosat

2.Wprowadzenie genu kodującego

syntezę związku GOX
rozkładającego glifosat

Gen kodujący syntazę EPSPS
tolerancyjną na glifosat
wyizolowano z bakterii glebowej
Agrobacterium na drodze
mutagenezy. Z innej bakterii
glebowej Achromobacter
wyizolowano gen kodujący enzym
rozkładający glifosat

PODSUMOWANIE

Transgeneza otwiera zupełnie
nowe możliwości
wykorzystania roślin
uprawnych. Kolejnym etapem
stosowania biotechnologii w
produkcji roślinnej będzie
poprawa lub całkowita zmiana
cech jakościowych plonu. To
umożliwi odmienne niż
dotychczasowe wykorzystanie
danego gatunku. Da to
korzyść szczególnie w krajach
rozwiniętych, z dużymi
kłopotami nadprodukcji w
rolnictwie.