Transformace rostlin Genové inženýrství rostlin

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Transformace rostlin Genové inženýrství rostlin"

Bohuslav Hruda
před 5 lety
Počet zobrazení:

1 Transformace rostlin Genové inženýrství rostlin Ludmila Ohnoutková Přírodovědecká fakulta Univerzity Palackého v Olomouci & Ústav experimentální botaniky AV ČR, v.v.i. Centrum regionu Haná pro biotechnologický a zemědělský výzkum PřF UP

Transgenoze genetické modifikace Technologie rekombinantní DNA Obecné označení postupů, které umožňují vytvářet nové kombinace molekul DNA, které se v přirozeném stavu společně nevyskytují.

2 Transgenoze genetické modifikace Technologie rekombinantní DNA Obecné označení postupů, které umožňují vytvářet nové kombinace molekul DNA, které se v přirozeném stavu společně nevyskytují. Do genomu rostliny můžeme vnášet geny různého původu Viry, bakterie, kvasinky, houby, řasy, rostliny, i geny živočichů Gene Synthesis Services by GeneArt, Ovlivnění metabolických drah rostliny Nad-exprese žádaného genu Umlčení genu Editave genů, CRISPR/Cas9

3 Interdisciplinární technologie Funkce a regulace exprese genů Šlechtění, genetické modifikace rostlin a mikroorganismů Produkce užitečných bílkovin, molekulární farmaření DNA RNA Bílkoviny Metabolity Fenotyp Genomika Transkriptomika Proteomika Metabolomika Fenomika

4 GMO Geneticky modifikované organismy GM Genetická modifikace Biotech Biotech/GM Crops GM/Biotech Crops Genové inženýrství rostlin Transgenoze rostlin

5 byl oznámen objev struktury DNA a jejího mechanismu, jeden z největších objevů 20. století.

složených z cukru deoxyribózy fosfátové skupiny a jedné ze čtyř

6 DNA Deoxyribonukleová kyselina Deoxyribonucleic acid DNA je biologická makromolekula - polymer v podobě řetězce nukleotidů složených z cukru deoxyribózy fosfátové skupiny a jedné ze čtyř nukleových bází deriváty purinu (Adenin, Guanin) pyrimidinu (Cytosin, Thymin)

7 1960 Werner Arber, Daniel Nathansen a Hamilton Smith objevili specifické bakteriální enzymy Restrikční enzymy 1978 Nobelova cena fyziologie a medicínu Werner Arber Enzymy, které štěpí dvoušroubovici DNA na určitých specifických místech tzv. restrikčních místech.

1972 Paul Berg, Waldemar Gibertem, Frederic Sangerem 1980 Nobelova cena za chemii

transgenní organismus vložením genů s antibiotikovou rezistencí do plasmidu

8 1972 Paul Berg, Waldemar Gibertem, Frederic Sangerem 1980 Nobelova cena za chemii Rekombinantní technologie 1973 Herbert Boyer a Stanley Cohen Vytvořili první transgenní organismus vložením genů s antibiotikovou rezistencí do plasmidu bakterie Escherichia coli. Přenesli žabí ribozomální RNA do E. coli. Bakterie byly prvním geneticky modifikovaným organismem. DNA opičí vir SV40 Fragment bakt. viru lambda

Základem pro genové inženýrství je technologie rekombinantní DNA Obecné označení postupů, které umožňují vytvářet nové kombinace molekul DNA, které se v

9 Základem pro genové inženýrství je technologie rekombinantní DNA Obecné označení postupů, které umožňují vytvářet nové kombinace molekul DNA, které se v přirozeném stavu nevyskytují. Ovlivnění metabolických drah rostliny Nad-exprese žádaného genu Umlčení genu - Rostliny transgenní - Rostliny cisgenní - Rostliny intragenní

10 Co potřebujeme pro úspěšnou genetickou transformaci? Vektor / Plazmid Promotor Zájmové geny / GOI Selekční metody / Selekční geny Reportérové geny Metody přenosu Optimalizace metod pro jednotlivé druhy - nízká efektivita transformace Vývoj nových typů vektorů

11 Plazmid

13 Konstrukce transgenních rostlin - expresní systém DNA konstrukt Klonování Dokonalá znalost syntetické dráhy Ubi-promotor dapa nos Klonovací vektor Expresní vektor Značení transgenních rostlin Selekční markery Viditelné markeryreportérové geny

create a Gateway expression clone Cre lox recombination: Cre-ative tools for

14 Rekombinantní klonovací systémy Gateway Technology - Invitrogen The basics of Gateway Reactions BP reaction to create a Gateway entry clone LR reaction to create a Gateway expression clone Cre lox recombination: Cre-ative tools for plant biotechnology - marker free Bacteriophage lambda,1990 Bacteriophage P1,1992

15 Metody transformace Pomocí Agrobacteria Vir proteiny aktivují jednovlákennou T-DNA Pomocí mikroprojektilového přenosu DNA, biolistika, genové dělo

16 Metody transformace Kmotra rostlinných biotechnologíí Mary-Dell Chilton V roce 1977 objevila přenos části plasmidu Agrobacteria tumefaciens do DNA rostlin cenu Benjamina Franklina Foto Greg dedeugd Mary-Dell Chilton of Syngenta at RTP, 2013

17 Vir proteiny aktivují jednovlákennou T-DNA Pižová and Protivánková, 2007

18 Nejnovější metody mutageneze - nové metody inženýrství - mutace (nebo inaktivace) konkrétního genu v genomu Jannifer Doudna

19 Zájmové geny (GOI) I. II. III. Tolerance k herbicidům, např. glyphosátu Rezistence ke škůdcům, např. Bt kukuřice Rezistence k houbovým patogenům (fuzáriím, rzím) Rezistence k virovým chorobám (BYDV, WDV) Tolerance vůči biotickým a abiotickým stresům: zasolení, sucho, nadbytek vody Zlepšení agronomických i nutričních vlastností aminokyselin a vitamínů (beta-karoten) zvýšení gluteninu, glutaminu, beta glukanů Zvýšení produkce a složení biomasy pro výrobu biopaliv Produkce látek pro výrobu biodegradovatelných plastů Schopnost fytoremediace Produkce užitečných bílkovin, protilátek, vakcín, hormonů molekulární farmaření

21 Celosvětová produkce GM plodin v roce 2016: 185 mil. ha 150 bilionů ha USA Brazílie Argentína Indie Kanada ostatní země podíl EU 0,07 %

23 Nature 497, 5 6 (02 May 2013) Celosvětová produkce GM plodin

GMO database Geneticky modifikované organismy (GMO) http://www.mzp.

Modified Organisms http://www.efsa.europa.eu/en/topics/topic/gmo.htm?

24 GMO database Geneticky modifikované organismy (GMO) GMO- geneticky modifikované organismy EFSA GMO, Genetically Modified Organisms GMO-Compass US Food and Drug Administration (FDA) Databases of US and International Field Tests of GMOs Database of International Commercialized GMOs

Základní právní předpisy v oblasti v EU a ČR GMO v EU: Princip předběžné opatrnosti Nakládat s GMO a genetickými produkty lze jen na základě oprávnění podle právních předpisů tak, aby byla zajištěna

25 Základní právní předpisy v oblasti v EU a ČR GMO v EU: Princip předběžné opatrnosti Nakládat s GMO a genetickými produkty lze jen na základě oprávnění podle právních předpisů tak, aby byla zajištěna ochrana zdraví člověka a zvířat, životního prostředí a biologické rozmanitosti. Zákon o nakládání s geneticky modifikovanými organismy a genetickými produkty č. 78/2004 Sb. ve znění zákona č. 346/2005 Sb. ES 1829/2003 o geneticky modifikovaných potravinách a krmivech ES 18030/2003 o sledovatelnosti a označení geneticky modifikovaných organismů a sledovatelnosti potravin Potvrzení o oprávnění nakládání s GMO (MŽP) -v uzavřeném prostředí Povolení k uvádění (MŽP) -uvolnění do životního prostředí -uvolnění do oběhu

26 Překlad anglického originálu The Green G-Nome s Guide to GM Crops & Policies in the EU, který vydala organizace EuropaBio. Publikace je ke stažení zde: /store/upload/files/cz_guide_gm_crops_eb_2017_final.pdf

Dovoz GMO do EU - přibližně 30 milionů tun/rok 2016 13 milionů tun sóji 22 milionů tun sojových pokrutin a výrobků 2,5 milionů tun kukuřice 2 milionů tun

27 Dovoz GMO do EU - přibližně 30 milionů tun/rok milionů tun sóji 22 milionů tun sojových pokrutin a výrobků 2,5 milionů tun kukuřice 2 milionů tun řepky 0,1 milionů tun bavlny Pro krmivářský průmysl nezbytné. EU si totiž není sama schopna zajistit dostatečné množství bílkovinných zdrojů, dovoz až 70%.

28 Přehled GMO schválených v roce 2016 pro uvádění do oběhu v EU Kukuřice MON 87460, s obchodním názvem Genuity Droughtgard (Monsanto), odolná k suchu Kukuřice NK603, tolerantní k herbicidu obnova povolení Kukuřice T25, tolerantní k herbicidu obnova povolení Sója MON 87769, s obchodním názvem Soymega TM (Monsanto), olej obsahuje prekurzor zdraví prospěšných nenasycených omega3 mastných kyselin EPA a DHA Sója MON 87705, s obchodním názvem Vistive Gold (Monsanto), olej s nižším obsahem nasycených mastných kyselin a vyšším obsahem kyseliny olejové - lepší stabilita, použití v potravinářství i průmyslu Sója s obchodním názvem Plenish (Pioneer), olej s nižším obsahem nasycených mastných kyselin a vyšším obsahem kyseliny olejové - lepší stabilita, použití v potravinářství i průmyslu Sója BPS-CV127-9, tolerantní k herbicidu Sója MON87708 tolerantní k herbicidu Řepka MON 88302, tolerantní k herbicidu Řepka GT73, tolerantní k herbicidu - obnova povolení Bavlník MON 15985, rezistentní ke hmyzím škůdcům - obnova povolení Bavlník MON 88913, tolerantní k herbicidu Bavlník MON 531, rezistentní ke škůdcům obnova povolení Bavlník GHB614xLLCotton25, tolerantní ke dvěma herbicidům Bavlník T s kombinací tolerance k herbicidu a rezistence ke hmyzím škůdcům Bavlník MON 1445, tolerantní k herbicidu obnova povolení Bavlník MON531xMON1445, s kombinací tolerance k herbicidu a rezistence ke hmyzím škůdcům obnova povolení Karafiát linie s obchodním názvem Moonberry, se změněnou barvou květu dovoz řezaných květů Karafiát linie s obchodním názvem Moonvelvet, se změněnou barvou květu dovoz řezaných květů V EU se zatím testovalo asi 68 druhů GM plodin, ve světě již 94

Označovat se musí Všechny produkty z GMO, nebo

být uveden organismus) ve všech obchodech v ČR i EU

Produkty klasického a ekologického zemědělství pokud

29 Označovat se musí Všechny produkty z GMO, nebo obsahující GMO Produkty vyrobené z GMO (případně může být uveden organismus) ve všech obchodech v ČR i EU např. mouka, olej, apod. Produkty klasického a ekologického zemědělství pokud obsahují více než 0,9 % GMO, do 0,9% jsou příměsi tolerovány (technické nevyhnutelné příměsi)

30 Plochy kukuřice MON810 v ČR

31 Plochy plodin uvolněných do životního prostředí

Poslední zprávy ze světa biotechnologií www.biotrin.

32 Poslední zprávy ze světa biotechnologií Multivitamínová kukuřice (USA) Argentínští vědci vyvíjejí virus rezistentní brambory GM rýže proti rotavirům (Japonsko) Vývoj sóji k boji proti AIDS (Brazílie/USA) Fixace dusíku ze vzduchu (Německo)

genetické inženýrství rostlin v budoucnu? WILEDY-BLACKWELL http://ec.europa.

33 genetické inženýrství rostlin v budoucnu? WILEDY-BLACKWELL

CRISPR/Cas Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats seskupené pravidelně se střídající palindromické opakování Systém CRISPR-Cas pracuje tak, že začleňuje krátké sekvence cizího

34 CRISPR/Cas Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats seskupené pravidelně se střídající palindromické opakování Systém CRISPR-Cas pracuje tak, že začleňuje krátké sekvence cizího genetického materiálu do hostitelského genomu. Tyto sekvence jsou přepsány a do malých RNA, který je společně s proteinovými komplexexy Cas se specificky váží na cizí DNA nebo RNA This process results in the sequence-specific cleavage and destruction of invading nucleic acids.

Podobné dokumenty

Molekulární biotechnologie č.12. Využití poznatků molekulární biotechnologie. Transgenní rostliny.

Molekulární biotechnologie č.12 Využití poznatků molekulární biotechnologie. Transgenní rostliny. Transgenní organismy Transgenní organismus: Organismus, jehož genom byl geneticky modifikován cizorodou