Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Molekuláris farming kutatása, fejlesztése és alkalmazása növényeknél Dr. Miskei Márton DE, AMTC, MTK, Kertészettudományi és Növényi Biotechnológiai Tsz.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Molekuláris farming kutatása, fejlesztése és alkalmazása növényeknél Dr. Miskei Márton DE, AMTC, MTK, Kertészettudományi és Növényi Biotechnológiai Tsz."— Előadás másolata:

1 Molekuláris farming kutatása, fejlesztése és alkalmazása növényeknél Dr. Miskei Márton DE, AMTC, MTK, Kertészettudományi és Növényi Biotechnológiai Tsz.

2 DNS Az RNS virusok kivételével az élőlények örökítő anyaga a DNS (dezoxiribonukleinsav)

3 A növények genomi DNS-e a sejtmagban található kromoszómákba kondenzálódva

4 A növények extranukleáris DNS-e a mitokondriumokban és a plasztiszokban található gyűrűs formában

5 A transzkripció és a transzláció folyamata

6 Géntechnológia: Növényi sejtek, sejtorganellumok genetikai változtatása molekuláris biológiai módszerekkel GM (géntechnológiával módosított, transzgénikus) növények: Olyan növények, melyek genetikai állományába a géntechnológia molekuláris genetikai módszereivel idegen gént (transzgént) juttatnak be, amely beépűl, működik és öröklődik.

7 A géntechnológia történeti áttekintése 1979 Az első kísérletek a növényi géntechnológiában 1980-as évek Transzformációs rendszerek kidolgozása Az első transzgénikus növények Fraley és mtsai. Horsch és mtsai. De Block és mtsai.

8 1986 Az első vírus- (Powel és mtsai., Baulcombe és mtsai.), rovar- (Vaeck és mtsai.), herbicidrezisztens (Shah és mtsai.) GM növények 1986-tól GM növény szántóföldi kísérlete (USA) 1988-tól GM növény szántóföldi kísérlete (Európa) 1994 GM növény forgalomba kerülése A géntechnológia történeti áttekintése

9 Első generációs transzgénikus növények  A mezőgazdasági termelés segítése (vírus-, gomba-, baktérium-, rovar-, herbicid reszisztencia) Második generációs transzgénikus növények  A növények anyagcseréjének és fejlődésének módosítása (fehérje-, zsírsav-, szénhidrát anyagcsere, érés, hímsterilitás) Harmadik generációs transzgénikus növények  Különféle speciális anyagok előállítása (élelmiszeripar, műanyagipar, gyógyszeripar) A géntechnológia történeti áttekintése

10 „Molecular pharming” Gyógyszeralapanyagok előállítása genetikailag módosított növényekkel (emberi fehérjék, antitestek, vakcinák) Transzformáció: A transzgén bejuttatása a növénybe Transzgén bejuttatása Agrobacterium tumefaciens fertőzéssel Transzgén bejuttatása protoplasztokba Transzgén bejuttatása génpuskával

11 I. Transzgén bejuttatása Agrobacterium tumefaciens fertőzéssel Az agrobaktériumok a kétszikü növényeket fertőzik a sebzési helyeken A fertőzött növényeken tumorképződés

12 Vektorok Extrakromoszómális DNS, baktériumokra és egysejtű gombákra jellemző A jobb túlélőképességhez szükséges géneket tartalmazzák pl.: rezisztencia gének Képes önállóan osztódni, így átkerül az utódsejtbe Génsebészeti módszerekkel egyszerűen manipulálható

13 Agrobaktérium-fertőzés

14 Ti plazmid felépítése

15 Nicotiana tabacum (dohány) Gyorsan nő, kevés törődést igenyel Régóta használják a növénygenetikában Szöveteiből könnyen regenerálható új növény Genomja ismert

16 Transzformáció Szelekciós táptalajra helyezzük a korongokat Fertőzés agrobaktérium szuszpenzióval

17 II. Transzgén bejuttatása protoplasztokba A növényi sejtek sejtfalát leemésztjük A protoplaszt-szuszpenzióhoz adjuk a DNS-t PEG (Polietilén-glikol) kezelés Elektroporáció Regeneráltatás és szelekció

18 III. Transzgén bejuttatása génpuskával Néhány um átmérőjű wolfram vagy arany részecskére adszorbeált plazmid molekula Génpuska nagy sebességgel lövi be a szövetekbe a plazmidot A sejtfalon keresztüljutó részecskék egy része eltalálja a sejtmagot Integrálódik a bevitt DNS a genomba

19 Antibiotikumot tartalmú regenerációs táptalaj Transzformálás

20 Szelekciós táptalajra helyezzük a korongokat

21 Legújabb transzformációs rendszerek Kloroplaszt transzformáció Mitokondrium transzformáció A gének expressziójának szabályzása Külső szignal kapcsolja az expressziót Az expresszió csak bizonyos szövetféleségekben indul el Mesterséges kromoszóma

22 Penicillium chrysogenum antifungális fehérje (PAF) termeltetése transzgénikus dohány (Nicotiana tabacum) növényben

23 Bevezetés növény transzformálás növény transzformálás – harmadik generációs transzgénikus növények – fehérje termeltetés növényekkel (nagy mennyiség, alacsony költség) célkitűzés: célkitűzés: – transzformációs technikák elsajátítása – modellszervezet: dohány – modellfehérje: PAF

24 Modell rendszerek Dohány (Nicotiana tabacum) Dohány (Nicotiana tabacum) – transzfromációs rendszerek – gyorsan növő, könnyen regenerálható PAF - Penicillium chrysogenum antifungális fehérje PAF - Penicillium chrysogenum antifungális fehérje – kis moltömegű, bázikus, ciszetinben gazdag – rendellenes hifák, gátolt szaporodás 276 bp 96 aa Lokalizáció Összeszerelődés PAF PreMature PAFPro

25 Transzfromálási technikák nukleáris transzformálás nukleáris transzformálás – Agrobacterium tumefaciens Ti plazmid – T-DNS szakaszba transzgén kloroplaszt transzformálás kloroplaszt transzformálás – homológ rekombináció – magas expressziós színt – nincs pollentranszmisszió Vad típusú plasztisz DNS LTR RTR Szelekciós marker LTR RTR transzgén Transzformált plasztisz DNS RTR LTR Szelekciós marker transzgén

26 Nukleáris transzformálás I. klónozó vektor szerkezete klónozó vektor szerkezete – jobb (LB), bal (LB) határ szekvenciák – kanamycin szelekciós marker – PAF kazetta LBKanamycin szelekciós marker S35RB PAF kazetta P2Tnos

27 Nukleáris transzformálás II. PAF Mature PAF Tnos P2’ 38P Tnos PAF PreMature PAFPro Tnos P2’ Pre-Pro-mature-PAF Pre-Pro-mature-PAF+ozmotin PAF PreMature PAFPro P2’ ozmotin GE+Pre-Pro-mature-PAF PAF PreMature PAFPro Tnos P2’ GE 38P+Pre-Pro-mature-PAF PAF PreMature PAFPro Tnos P2’ 38P Tnos PAF Mature PAF P2’ mature-PAF 38P+mature-PAF

28 Nukleáris transzformálás I. klónozó vektor szerkezete klónozó vektor szerkezete – jobb (LB), bal (LB) határ szekvenciák – kanamycin szelekciós marker – PAF kazetta Agrobacterium tumefaciens transzformálása Agrobacterium tumefaciens transzformálása növények fertőzése növények fertőzése regenerálás kanamycin tartalmú szelekciós táptalajokon regenerálás kanamycin tartalmú szelekciós táptalajokon regenerált növények vizsgálata DNS, RNS szinten regenerált növények vizsgálata DNS, RNS szinten LBKanamycin szelekciós marker S35RB PAF kazetta P2Tnos 1 kb –os standard negatív kontroll paf pozitív kontroll

29 Kloroplaszt transzformálás I. Prrn aadA szelekciós kazetta Mature PAF trnC RTR LTR Pro klónozó vektor szerkezete klónozó vektor szerkezete – jobb (LTR), bal (RTR) oldali target régiók – aadA szelekciós kazetta - spectinomycin, streptomycin – promóter (Prrn), terminátor (TrnC) szekvencia, transzgén transzformálás génpuskával transzformálás génpuskával

30 Kloroplaszt transzformálás II. transzformánsok szelektálása spectinomycin streptomycin spectinomycin tartalmú regenerációs táptalaj spectinomycin

31 Kloroplaszt transzformálás I. Prrn aadA szelekciós kazetta Mature PAF trnC RTR LTR Pro klónozó vektor szerkezete klónozó vektor szerkezete – jobb (LTR), bal (RTR) oldali target régiók – aadA szelekciós kazetta - spectinomycin, streptomycin – promóter (Prrn), terminátor (TrnC) szekvencia transzformálás génpuskával transzformálás génpuskával regenerálás antibiotikum tartalmú táptalajokon regenerálás antibiotikum tartalmú táptalajokon transzgén beépülésének vizsgálata DNS szinten transzgén beépülésének vizsgálata DNS szinten pozitív kontrollok paf 1 kb-os standard negatív kontroll

32 Összefoglalás több vektorkonstrukció tervezése több vektorkonstrukció tervezése nukleáris transzformálás nukleáris transzformálás kloroplaszt transzformálás kloroplaszt transzformálás transzformánsok bizonyítása DNS, RNS szinten transzformánsok bizonyítása DNS, RNS szinten tervek: tervek: – kloroplaszt transzformánsoknál a homoplazmikusság vizsgálata Sothern blot technikával – termelődött PAF fehérje kimutatása Western blot technikával – PAF fehérje tulajdonságainak megjelenése a növényben gombafertőzés hatására – más gazdaságilag fontos, illetve nem fehérje természetű anyag termeltetése növényekkel – további növényen kidolgozni a transzfromációs technikákat

33 A GM növények fogadtatása Zöld szervezetek (pl.: Greenpeace) Multinacionális cégek Mérlegelni kell!

34 A GM élelmiszerek egészségkárosítása Csak féligazságokat hallunk! Veszélyes megenni? „Nincs bizonyíték, hogy nem károsak.” „...egy génkezelt krumplifajta kóros elváltozásokat okoz az ezzel táplált patkányokon...”

35 A GM élelmiszerek egészségkárosítása „2008-ban 25 országban... 13,3 millió gazda foglalkozott genetikailag módosított növények termesztésével.” „Az 2008-ig 13 éves, 700 millió hektáros elterjedés mellett nem fordult elő olyan egészségügyi vagy környezeti probléma, amelynek jelentkezése tudományosan bizonyíthatóan összefüggésben lett volna a genetikailag módosított növények termesztésével.” Csak féligazságokat hallunk! Veszélyes megenni?

36 A GM élelmiszerek egészségkárosítása Allegizálhat a transzgénről expresszálódott fehérje A transzgén károsan befolyásolhatja a növény fiziológiai folyamatait Antibiotikum rezisztenciát alakíthat ki A transzgén önmaga veszélytelen, ha az általa kódolt fehérje nem jelenik meg az élelmiszerben A hatékony védelem rovarírtó- és gyomirtó szerek nélkül Nagyobb terméshozam, egészségesebb, védettebb növény Tények!

37 A GM élelmiszerek egészségkárosítása Ne utasítsuk el tudatlanság vagy félelem miatt! A hagyományos növénytermesztés, védelem gyakran károsabb Lehetnek GM élelmiszerek, de több kritérium betartásával: A cégtulajdonosok vállaljanak felelősséget a termékeikért A cégtulajdonosok vállaljanak felelősséget a termékeikért Tudjuk meg mit és hogyan módosítottak (legalább szakmai körökben) Tudjuk meg mit és hogyan módosítottak (legalább szakmai körökben) Amit megeszünk ne akkumuláljon gyomirtót, nehézfémet... Amit megeszünk ne akkumuláljon gyomirtót, nehézfémet... Legyen vizsgálva az allergizáló hatása, és okoz-e toxicitást Legyen vizsgálva az allergizáló hatása, és okoz-e toxicitást Legyen tényleg olcsó, hogy segítsen az éhínség problémáján Legyen tényleg olcsó, hogy segítsen az éhínség problémáján Konklúzió

38 A GM növények ökológiai hatása Jelentősebb az ökológiai kockázat „A természeti környezetbe való kijutásával a génmódosított élőlény beporzással, vagy a magok kihullása révén ellenőrizhetetlenül kereszteződhet más, rokon fajtákkal, így “elszennyezve” azok genetikai állományát.” „A ma termesztett génmódosított növények 99%-a gyomirtószerekkel, illetve kártevőkkel szembeni ellenálló-képességet hordoz, amely tulajdonságok a fogyasztó számára semmilyen kézzelfogható előnnyel nem járnak.”

39 A GM növények ökológiai hatása Jelentősebb az ökológiai kockázat „Az 2008-ig 13 éves, 700 millió hektáros elterjedés mellett nem fordult elő olyan egészségügyi vagy környezeti probléma, amelynek jelentkezése tudományosan bizonyíthatóan összefüggésben lett volna a genetikailag módosított növények termesztésével. ” „A spanyol és az ahhoz hasonló eredményt nyújtó francia és német kísérletek alapján legfeljebb 20 m izolációs távolság szükséges a genetikailag módosított és hagyományos kukorica tábla között, a 0,9 százalék feletti keveredés elkerüléséhez. A 0,9 % alatti véletlenszerű keveredés a biotermékek esetében is megengedett az Európai Uniós szabályozás alapján.”

40 A GM növények ökológiai hatása Tények Létezik a pollentranszmisszió Olcsóbb az élelmiszerek előállítása Felfigyeltek a kutatók is a kockázati tényezőkre Gyakran GM növények végzik a környezeti károk felszámolását (nehézfém mentesítés)

41 A GM növények ökológiai hatása Konklúzió Új módszerek fejlesztése feloldhatja az ökológiai kockázatot (kloroplaszt trasnszformáns, szabályozott expresszió) Ne termesszék egymás közelében a transzgént tartalmazó növényt és az azzal rokon vad típusú növényt Ha biztonságos és olcsó egyben, akkor alkalmas a nagymennyiségű élelmiszer előállításra Alternatíva a zárt rendszerű nagyüzemi termelés (bioreaktor, nagyüzemi üvegház)

42 A GM növények gyógyszer- és ipari alapanyag előállításra Zárt rendszerben, megfelelő ipari technológiával hatékonyan termelhető és kivonható a kívánt alapanyag Alkalmas ipari alapanyag előállítására, kiváltva költségesebb, környezetet károsító technológiákat Nagymennyiségű, biztonságos vakkcinák előállítására, hormonok és más drága enzimek előállítására használható Előállíthatóak olyan fehérjék, melyek révén nem fehérje természetű alapanyagok létrehozhatók

43 A GM növények szigorú szabályozása EU komolyan veszi a kockázatokat, ezért biztonságos, de gyakran nehézkes a GM növények termesztése, előállítása EU színten szúrópróbaszerűen ellenőrizhetőek az egyes laboratóriumok, cégek Magyarországom a FVM foglalkozik a laboratóriumok akkreditálásában Komoly engedélyeztetési eljárás Szigorú hulladékmegsemmisítés és szállítás

44 Elfogadjuk a GM növényeket? ? Nehéz kérdés, de vajon kell dönteni? Gondolkozzunk józanul!

45


Letölteni ppt "Molekuláris farming kutatása, fejlesztése és alkalmazása növényeknél Dr. Miskei Márton DE, AMTC, MTK, Kertészettudományi és Növényi Biotechnológiai Tsz."

Hasonló előadás


Google Hirdetések