Transzgénikus növények

Az előadások a következő témára: "Transzgénikus növények"— Előadás másolata:

1 Transzgénikus növények
Készítette: Balázs Mária

2 A tudomány fejlődése 20. sz. végére ismertté vált a földi élet információját hordozó molekula, a DNS (genomprojektek). És a módosításának lehetősége is (Smith és Nathans (Nobel-díj 1978) által ben felfedezett restrikciós endonukleáz enzimek)  paradigmaváltás a növénytudományokban. Az eddigi növénynemesítés (mendeli genetikára alapozott) az utódok hasadásából próbált következtetni a vizsgált egyedek genotípusára. 21. században a molekuláris megközelítés a genotípusból indul ki és annak módosításával éri el a kívánt fenotípust. A növényi DNS: néhány százmilliótól több tízmilliárd nukleotidpárig terjedhet, a gének száma pedig ezer, a termelődő fehérjék száma ennek a többszöröse.

3 A hagyományos és géntechnológiai megközelítés

4 A géntechnológia alapja
A géntechnológia gyakorlati alkalmazásának lehetőségét az adja, hogy: - Az anyagcsere-folyamatok a különböző fajokban (mikroorganizmusok, növények, állatok és ember), többé-kevésbé "azonos technológiai előírások" szerint, összehangoltan és szabályozottan zajlanak. - Az anyagcserében résztvevő molekulák a DNS-ben (a génekben) vannak kódolva. - A genetikai kód pedig a Földön élő minden faj génjeiben azonos, tehát kompatibilis! A gének kompatibilitása ad alapot arra, hogy a növények sejtjeinek genomjába nemcsak növényi, hanem emberi, állati, sőt baktérium- és vírus- eredetű gének is működni fognak. Egyetlen fontos kritérium: az átvitt idegen eredetű információt a növényben működő szabályozó szekvenciákkal kell ellátni.

5 A géntranszfer A géntranszfer az a molekuláris technika , amivel különböző élőkből származó géneket (információs programcsomagokat = transzgéneket) viszünk át növényi sejtekbe. Az ilyen sejtekből regenerált növényeket nevezzük transzgénikus növényeknek, melyek minden egyes sejtjében megtalálható a transzgén. A transzgénikus növények tehát azok, melyek sejtmagjába (genomjába) géntechnológiával idegen gént (transzgént) juttatunk be, s bennük a transzgén integrálódik, működik és öröklődik. A bejutatott idegen gén működésének eredményeként egyes szerveiben vagy szöveteiben új fehérjét, vagy fehérjéket is termel.

6 A géntechnológia módszere
A géntechnológia 4 fő területre osztható: Molekuláris technikákkal (genomanalízis, gazdaságilag jelentős gének izolálása, klónozás, funkcióik elemzése) kezdődik. Molekuláris és sejtszintű technikákkal folytatódik (az információk vektorokba építése, és bejuttatása növényi sejtekbe regenerált növények) Növényszintű vizsgálatok (A GM növények vizsgálata és tesztelése, a transzgén integrációjának, működésének és öröklődésének vizsgálata, gazdasági értékének meghatározása) Ezt követik a szántóföldi kísérletek (fajtakísérleti vizsgálat, hivatalos elismerés és kereskedelmi forgalomba kerülés) Egy GM növényfajta előállítása: (8-12 év, kb. 100 millió $ azaz 22 milliárd Ft)

7 A transzgénikus növények előállítása
Molekuláris technika Sejtszintű technika Szántóföldi tesztelés

8 A transzgénikus növények előállítása: Molekuláris szintű technika
Az idegen, módosított gént megfelelő génkonstrukcióban, (vektorban) kell elhelyezni, ami biztosítja a struktúrgén expresszióját A promóter felelős a transzkripció indításáért (karfiol mozaik vírus promóter, a CaMV 35S) A strukturgén = az új bevinni szándékozott információ A marker gén = technikai "segédeszköz„ A terminátor a transzkripció lezárására (Agrobacterium tumefaciensből izolált nopalin szintetáz terminátor (NOS) )

9 Érdekesebb géntechnológiai stratégiák
Kék és lila szegfű, kék rózsa előállítása: a növényi pigment- (antocián-) bioszintézisének módosítása Érésben gátolt alma az etiléntermelés gátlásával, az antiszensz génnel történő transzformációval Aranyrizs előállítása: a rizst képessé tették az A-vitamin provitaminjának, a béta-karotinnak a termelésére (3 transzgén bejuttatásával) a szemek sárga színűek lettek (innen az elnevezés) Egyéb, nem látványos módosítás: nagy lizintartalmú kukorica, az omega-3 zsírsavat termelő szója, az emberi gyógyászatban felhasználható vakcinákat termelő paradicsom, kukorica, burgonya, árpa, a csak amilopektint tartalmazó burgonya, a laurinsavat termelő repce stb.

10 Transzgénikus növények termesztése
A köztermesztésben 100 millió ha nagyságú területen A megoszlása: herbicidtoleráns szójafajták 60 %; rovarrezisztens és/vagy herbicidtoleráns kukoricahibridek összesen 24 %; ugyanilyen gyapot összesen 11 %; herbicidtoleráns repcefajták 5 %. A világon 7 országban termelnek egymillió ha felett GM növényfajtákat:USA közel 50 millió ha (a termőterület 50 %-a) Argentína (17 millió ha) Brazília (9,4 millió ha) Kanada (5,8 millió ha) Kína (3,3 millió ha) Paraguay (1,8 millió ha) India (1,3 millió ha) Európában 100 ezer ha alatti területen: Romániában, Spanyol- országban, Portugáliában, Németországban, Franciaországban és Csehországban. Egyre több az olyan géntechnológiai kutatás, melyek valamilyen gazdaságilag értékes módosítást céloznak meg.

11 Az emberiség diadala vagy félelme?
A diadala: a géntechnológia és termékei minőségi ugrást és fantasztikus, szinte beláthatatlan lehetőségeket jelentenek a civilizáció jövőbeni fejlődése számára. (élelmiszerszükséglet kielégítése, antiallergén élelmiszerek, vakcinák, új tulajdonságok)

12 Az emberiség diadala vagy félelme?
A félelme: Két szempontból kelt félelmet az emberekben: - az evolúció folyamatába való "illetéktelen" beavatkozás következményei - a horizontális rekombináció lehetősége A kormányok és az illetékes hatóságok feladata: a különböző rizikótényezők és azok egyes kockázatainak alapos, körültekintő és szigorú vizsgálata A rizikótényezők öt nagy csoportra oszthatók (1) tudáshiány, (2) genetikai, (3) ökológiai, (4) élelmiszerbiztonsági, és (5) gazdasági Külön kell vizsgálnunk a transzgén (idegen DNS) ill. a fehérjetermékének (új vagy módosult fehérjék) hatását!

13 Rizikótényezők (1) "Felelősséggel tartozunk a minket követő generációknak azzal, hogy a jelenlegi tudatlanságunk adta bátorságunkkal ne okozzunk helyrehozhatatlan károkat (genetikai szennyezést) a természetes élővilágban és a kultúrflórában.„ Heszky László (növénygenetikus, biotechnológus ) (2) Új vírustörzsek keletkezése vírusrezisztens GM növényeknél (rekombináció a növényt fertőző vírus RNS-ekkel); génmegszökés természetes flóra felé (3) A nem célzott hatások a vele kapcsolatba került fajokkal (4) GMO élelmiszer: 0,9 %-nál több genetikailag módosított összetevőt tartalmaz jelölni kell! Toxikológiai és allergológiai vizsgálatok kötelezőek. (5) Genetikai gyarmatosítás, nem célzott gazdasági és szociális hatások.

14 Források, bővebb információ
Heszky László: Transzgénikus növények - az emberiség diadala vagy félelme? : GMO: Magyar Tudomány, 2006/ o. : Pepó Pál: Hozzászólás az MTA állásfoglalásához:

15 Köszönöm a figyelmet!