1 / 62

Veselības zinātņu maģistra studiju programma uzturzinātnē

Veselības zinātņu maģistra studiju programma uzturzinātnē Studiju kurss: Jaunā un ģenētiski modificētā pārtika. ĢENĒTISKI MODIFICĒTĀ PĀRTIKA. INDRIĶIS MUIŽNIEKS, Rīga, 2007. gada marts. ĢENĒTISKI MODIFICĒTI AUGI PĀRTIKĀ Tēmu apgūstot paredzēts:

xue
Download Presentation

Veselības zinātņu maģistra studiju programma uzturzinātnē

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Veselības zinātņu maģistra studiju programma uzturzinātnē Studiju kurss: Jaunā un ģenētiski modificētā pārtika ĢENĒTISKI MODIFICĒTĀ PĀRTIKA INDRIĶIS MUIŽNIEKS, Rīga, 2007. gada marts

  2. ĢENĒTISKI MODIFICĒTI AUGI PĀRTIKĀ • Tēmu apgūstot paredzēts: • apgūt zināšanas par galvenajiem ģenētiskajiem elementiem, kurus izmanto ĢM augu ieguvē: • klonējamajiem gēniem, to kodētajām pazīmēm un izcelsmi, • izmantojamiem regulācijas elementiem un to darbības īpatnībām, • plašāk lietotajām vektorsistēmām, • augu šūnu transformācijas metodēm, • augu organismu reģenerācijas metodēm; • gūt izpratni par ĢM augu daudzveidību; • saņem informāciju par galvenajām ĢM augu grupām un izplatītākajām īpašībām, par bioķīmiskajiem mehānismiem, kuri nodrošina modifikāciju; • novērtēt ĢM augu izplatības dinamiku pasaules lauksaimniecībā pēdējo 10 gadu laikā; • novērtēt ĢM augu izmantošanas un sastopamības iespējas dažādos pārtikas produktos.

  3. ĢENĒTISKĀS MODIFIKĀCIJAS MOLEKULĀRIE PAMATI GĒNS - NUKLEOTĪDU SECĪBA, KAS KODĒ PROTEĪNA STRUKTŪRU O P KODĒJOŠĀ DAĻA T GĒNA DARBĪBU REGULĒ: P - promoters, nukleīnskābes rajons, kurā sākas gēna informācijas pārrakstīšana par mRNS O - operators, nukleīnskābes rajons, kas regulē promotera aktivitāti T - terminators, nukleīnskābes rajons, kurā tiek pārtraukta gēna transkripcija

  4. Augu šūnas īpatnības: šūnas siena; organellas; vakuolas; transporta signālsecības

  5. ĢM AUGA IEGŪŠANA Regulatori Visā auga organismā aktīvie regulatori: CaMV 35 S RNA promoters, NOS-terminators, ubikvitīna promoters.

  6. Regulatori CaMV: Cauliflower mosaic virus (puķkāpostu mozaīkas vīruss) CaMV: 50 nm diametra kapsīds, ~ 8030 b.p. ds DNS ar vienpavediena pārrāvumiem, NS ~16% viriona masas. Inficē Cruciferae, Resedaceae, Solanaceae augu dzimtas, pārnesēji - laputis

  7. Regulatori CaMV replikācija notiek līdzīgi cilvēka B tipa hepatīta vīrusam: uz DNS matricas tiek sintezēta par genomu garāka 35 S RNS, kuru vīrusa revertāze atkal pārvērš DNS formā.

  8. Regulatori Ubikvitīns – visās eikariotu šūnās sastopams neliels (76 aminosk. atlikumi, 8564 Da) proteīns, ar kuru iezīmē proteosomās noārdīšanai paredzētos proteīnus

  9. Regulatori Agrobacterium inducētie sakņu audzēji Agrobacterium Ti plazmīda nos - nopalīna sintēzes gēna terminators no Agrobacterium Ti plazmīdas Nopalīns helios.bto.ed.ac.uk/bto/microbes/crown.htm

  10. ĢM AUGA IEGŪŠANA Regulatori Nuclear Matrix Attachment Region (MAR) un augu gēnu ekspresija. MAR – kodolu strukturējošas proteīna fibrillas, ar kurām mijiedarbojas specifiskas DNS secības, piem., 1,2 kbp. RB7 MAR no tabakas sakņu specifiskā gēna 3’-flankējošā rajona. MAR klātbūtnē ievērojami (~30 x) pieaug ekspresija no stipriem augu promoteriem (CaMV 35 S RNS, NOS, OCS), vājos promoterus ietekmē maz. Gēnu klusināšanas parādību (silencing) novēršana.

  11. ĢM AUGA IEGŪŠANA Regulatori

  12. ĢM AUGA IEGŪŠANA Nesēji - vektorplazmīdas • Selekcionējamie marķiergēni - rezistences • kanamicīna vai G148: • neomicīna fosfotransferāze (npt II), • higromicīns B: higromicīna fosfotransferāze (hyg B), • gentamicīns :gentamicīna acetiltransferāze, • streptomicīns : • streptomicīna fosfotransferāze, • - fosfinotricīns (basta, bioalofoss, glufosināts): fosfinotricīna acetiltransferāze (pat).

  13. ĢM AUGA IEGŪŠANA Nesēji - vektorplazmīdas Selekcionējamie marķiergēni – krāsa un gaisma Reportiergēni dod iespēju tieši novērot gēnu ekspresijas vietu un laiku : GUS (b-glukuronidāze), GFP (zaļi fluoriscējošais proteīns), LUX (luciferāze).

  14. ĢM AUGA IEGŪŠANA Nesēji - vektorplazmīdas Marķiergēna darbība audu specifiska promotera kontrolē a-amilāzes promotersdarbojas endospermā. ĢM rīsā tas kontrolē baktēriju izcelsmes reportiergēnugusA. Zilā krāsa rodas, šķeļot sintētisku gus A substrātu, kurā iemērc dīgstošus rīsa graudus.

  15. Nesēji - vektorplazmīdas Pēc transgēna iegūšanas slekcijas marķierus vairs nevajag. Selekcijas marķiera klātbūtne apgrūtina tālāko rīcību ar transgēnu. Selekcijas marķieris (piem., antibiotiku rezistence) apgrūtina transgēna izmantošanu. Transgēni augi bez selekcijas marķieriem. Transformācija bez marķiera vai MAT vektori (multi-auto-transformation).

  16. ĢM AUGA IEGŪŠANA AUGU TRANSFORMĀCIJA Augu audu un veselu augu apstrāde makroinjekcija; mērcēšana; apstrāde ar baktērijām vakumā. Protoplastu apstrāde PEG klātbūtnē; ar mākslīgajām liposomām; elektroporācija; sapludināšana. Augu šūnu un šūnu kultūru apstrāde mikroinjekcija;balistiskā (biolistics) transformācija; agrobaktēriju metodes.

  17. ĢM AUGA IEGŪŠANA Augu transformācijas metodes

  18. ĢM AUGA IEGŪŠANA Augu transformācijas metodes Apstrādājot ar celulāzēm un pektināzēm, iegūst augu protoplastus

  19. ĢM AUGA IEGŪŠANA Augu transformācijas metodes Balistiskā transformācija

  20. ĢM AUGA IEGŪŠANA Augu transformācijas metodes Balistiskā transformācija

  21. ĢM AUGA IEGŪŠANA Augu transformācijas metodes Agrobaktēriju sistēma Arī dabā agrobaktērijas inficē augus un integrē to hromosomās savu genomu, veidojot t.s. “rētu audzējus” un “bārkšsaknes”.

  22. ĢM AUGA IEGŪŠANA Augu transformācijas metodes Agrobaktēriju sistēma

  23. ĢM AUGA IEGŪŠANA Agrobacterium tumefaciens Agrobacterium rhizogenes Transformācijas procesu regulē apm. 100 baktēriju gēni: baktērijas piesasitīšanās pie auga šūnām (adhēzija); plazmīdas pārnese; plazmīdas nokļūšana šūnas kodolā (nuclear targeting); integrācijas mērķa secību izvēle genomā. Insercijas notiek transkripcionāli aktīvā hromatīnā.

  24. ĢM AUGA IEGŪŠANA Augu transformācijas metodes Agrobaktēriju sistēma

  25. ĢM AUGA IEGŪŠANA Augu transformācijas metodes no Escherichia coli Agrobacterium divplazmīdu sistēma. Virulences plazmīda un klonējamo gēnu kasete

  26. ĢM AUGA IEGŪŠANA Augu transformācijas metodes

  27. ĢM AUGA IEGŪŠANA Auga organisma reģenerācija Diferencētas augu šūnas saglabā totipotenci – spēju de- un rediferencēties, reģenerēt veselu auga organismu

  28. ĢM AUGA IEGŪŠANA Auga organisma reģenerācija

  29. ĢM AUGA IEGŪŠANA Auga organisma reģenerācija

  30. Auga organisma reģenerācija • Fitohormoni: • inolil-3-etiķskābe (auksīns) • citokinīni • giberelīni • etilēns • abscisskābe

  31. Auga organisma reģenerācija Auksīnu iedarbība (apikālās dominances likvidēšana): sānsakņu un piesakņu veidošanās; augļu veidošanās; fototropisms; lapu un ziedu krišana; DNS sintēze.

  32. Auga organisma reģenerācija Fitohormoni Auksīni Indoliletiķskābe, IAA;Indolilsviestskābe, IBA;Naftilēnetiķskābe, NAA;2,4 dihlorfenoksietiķskābe, 2,4-D

  33. Auga organisma reģenerācija • Citokinīnu iedarbība: • šūnu dalīšanās (citokinēze); • orgānu attīstība – asnu veidošanās; • novecošanas kavēšana, hloroplastu veidošanās; • sānu pumpuru veidošanās; • āuksīnu inducētās stiepšanās inhibīcija.

  34. Auga organisma reģenerācija Fitohormoni Kinetīni

  35. Auga organisma reģenerācija Giberelīnu iedarbība (līdzība ar augu patogēnās sēnes Giberella fujikuroi=Fusarium moniliforme iedarbību): sēklu dīgšana; stiepšnās garumā.

  36. Auga organisma reģenerācija Fitohormoni Giberilīni

  37. Auga organisma reģenerācija Fitohormoni

  38. ĢM AUGA IEGŪŠANA AUGU KONSTRUĒŠANA

  39. ĢM AUGA IEGŪŠANA AUGU KONSTRUĒŠANA

  40. ĢM augu šķirņu attīstība 1983 – pirmais ĢM augs – Km-rezistenta tabaka 1992 – sēņu un baktēriju infekciju rezistence augiem 1996 – pirmais ĢM augstirgū – FS tomāti 1996 - Bt-kokvilna, kukurūza 1996 - Herbicīda (gliofosāta)-rezistanta sojakokvilna, kukurūza un rapsis 2002 – cilvēkam un dzīvniekiem izmantojami medicīniskie preparāti

  41. ĢM augu šķirņu izveides process Laišanatirgū Tehnoloģijas izveide Pētījumi Sanie-dzamie mērķi Ražošanaseksperimenti Gēnu atrašana un raksturošana Gēna funkcijasapstiprināšana In planta Tehnoloģijasizveide Tehnoloģijasizveide Tehnoloģijas izveide Ražošanasuzsākšana Ražošanas izvēršana 1-? gadi 1-2 gadi 1-3 gadi 1-2 gadi 1-2 gadi 1 gads 6 - 11 gadi • Kritēriji darba rezultātiem katrā posmā • Bioloģiskā un biotehnoloģiskā efektivitāte • Atbilstība likumiskās regulācijas prasībām • Vides, veselības un drošības apsvērumi • Administratīvais un sociālais atbalsts • Sekmīga darbība mēroga palielināšanā (rajonēšana) • Oficiālās izplatīšanas atļaujas saņemšana • Panākumi komercializācijā

  42. AUGU IZMANTOŠANA BIOTEHNOLOĢIJĀ: PRIEKŠROCĪBAS 1. Šķirņu (ģenētisku marķieru) daudzveidība 2. Lielspēcnācēju skaits 3. Reģenerācijas spējas, fitohormonu vienkāršība 4. Šūnu kultūru īpatnības 5. Ētiski motīvi

  43. AUGU IZMANTOŠANA BIOTEHNOLOĢIJĀ: TRŪKUMI 1. Šķirņu un kultivāru ģenētiskais neviendabīgums, poliploīdija (kartupeļu paveidu hromosomu n 24…144) 2. Somatoklonālā variēšana 3. Sarežģījumi ar viendīgļlapjiem 4. Organellu genomu daudzveidība un izmēri 5. Ētiski motīvi

  44. ĢM augu daudzveidība

  45. ĢM PĀRTIKAS VEIDI ĢM AUGI VAI TO PRODUKTUS SATUROŠA PĀRTIKA: Nozīmīgākie procesi: augkopība, pārtikas pārstrāde. Izmantojamie organismi un produkti: visbiežāk soja, kukurūza un rapsis; arī kartupeļi, rīss, saulespuķes un tomāti; iestrādes par gandrīz visām kultūraugu grupām. Mērķi: jaunas augu īpašības, ražošanas efektivitāte, uzlabota pārtikas kvalitāte, funkcionāla (terapeitiska) pārtika.

  46. ĢM PĀRTIKAS VEIDI • Pārtika ar uzlabotu uzturvērtību: • tomāti ar paaugstinātu vitamīnu saturu; • zemesrieksti ar samazinātu alergēnu daudzumu; • kartupeļi ar palielinātu cietes saturu; • kvieši ar palielinātu folskābes daudzumu; • rīsi ar palielinātu A vitamīna provitamīna saturu; • sojas eļļa ar augstu oleīnskābes saturu; • rapšu eļļa ar augstu laurīnskābes sāļu saturu.

  47. Global Status of Commercialized Biotech/GM Crops: 2005

  48. ĢENĒTISKI MODIFICĒTIE AUGI

  49. ĢENĒTISKI MODIFICĒTIE AUGI

  50. ĢENĒTISKI MODIFICĒTIE AUGI

More Related