Rośliny transgeniczne.pdf

ROSLINY

TRANSGENICZNE

1. JAK POWSTAJġ ROĺLINY TRANSGENICZNE?

a) metoda wektorowa:

Wykorzystuje siħ bakterie z rodzaju Rhizobium: Agrobacterium tumefaciens i

Agrobacterium rhizogenes. PosiadajĢ one plazmidy Ti (=tumor inducing), które

wnikajĢ do wnħtrza komórek roĻlinnych i normalnie powodujĢ naroĻle na korzeniach.

Metodami inŇynierii genetycznej moŇna usunĢę czħĻę plazmidu odpowiedzialnĢ za

powstawanie naroĻli i w to miejsce umieĻcię gen, który chcemy ekspresjonowaę w

roĻlinie.

Metoda ta ma powaŇne ograniczenie - moŇna ja stosowaę wyłĢcznie do roĻlin

dwuliĻciennych, poniewaŇ tylko one ulegajĢ zaraŇeniu przez Agrobacterium. RoĻliny

jednoliĻcienne, do których naleŇĢ zboŇa, nie mogĢ byę transformowane tym

sposobem.

b) metody bezwektorowe

PolegajĢ na bezpoĻrednim wprowadzeniu DNA do komórek. Zanim fragment DNA

wprowadzi siħ do komórki musi ona byę pozbawiona Ļciany komórkowej – działanie

na protoplastach (oprócz mikrowstrzeliwania).

– elektroporacja – metoda fizyczna wykorzystujĢca impulsy elektryczne naruszajĢce

strukturħ błony, powodujĢce powstanie w niej porów, przez które DNA moŇe

przeniknĢę do wnħtrza komórki

– mikrowstrzeliwanie – metoda fizyczna, wykorzystuje mikroskopijne kulki z złota lub

wolframu o Ļrednicy 0,5 - 5 mikrometrów opłaszczone DNA, które chcemy

wprowadzię do komórki roĻlinnej. WadĢ jest niska wydajnoĻę tej metody, oraz czħste

uszkodzenia komórek, zaletĢ jest to, Ňe moŇna nie usuwaę wczeĻniej Ļciany

komórkowej oraz moŇna wprowadzaę materiał genetyczny do organelli np.

chloroplastów.

– wykorzystanie PEG – glikolu polietylenowego, który powoduje zwiħkszenie

przepuszczalnoĻci błony komórkowej, poprzez prowadzenie do jej chwilowej,

odwracalnej dezorganizacji. To pozwala na wnikniħcie transgenu do komórek, wraz z

DNA noĻnikowym

– fuzja liposomów – DNA wprowadzany do komórki wewnĢtrz pħcherzyków

lipidowych integrujĢcych siħ z błonĢ komórkowĢ. WadĢ tej metody jest to, Ňe moŇna

wprowadzię małĢ iloĻę DNA.

– mikroiniekcja – polega na wprowadzeniu DNA za pomocĢ igły mikromanipulatora,

doĻwiadczenie wykonywanie jest rħcznie przez człowieka. Metoda praco- i

czasochłonna

c) nowe metody

– transformowanie tylko genomu chloroplastów

– podnosi poziom wszystkich rozpuszczalnych białek wytwarzanych przez

roĻlinħ (TSP = total solube protein)

– w wiħkszoĻci przypadków metoda ta jest trudna, ale tytoı moŇe byę łatwo

modyfikowany przy jej uŇyciu i jest uŇywana rutynowo

– w ten sposób podniesiono ekspresjħ ludzkiej albuminy surowicy krwi z

0,01% do 11% TSP. Prowadzi to do zmniejszenia kosztów produkcji tych

białek

– brak szansy rozprzestrzeniania siħ wprowadzonych do roĻliny genów

poprzez pyłek na inne, niezmienione genetycznie roĻliny. Pyłek nie zawiera

chloroplastów. Co prawda zbieranie plonów zanim roĻlina zacznie kwitnĢę

takŇe zapobiega tej ewentualnoĻci, ale zaawansowane systemy idĢ juŇ o krok

dalej.

– MeGa-PharM – system wytwarzania białek w roĻlinach stworzony przez CropTech.

Polega na uŇyciu tzw. Indukowanych promotorów. Metoda czħsto wykorzystywana w

produkcji np. bialek dla przemysly farmaceutycznego. Gen jest wprowadzany do

roĻliny, ale nie ulega ekspresji, dopóki nie zostanie aktywowany, aktywacja nastħpuje

np. przez uszkodzenie tkanki roĻliny. Dokonuje siħ tego przez postrzħpienie liĻci

bezpoĻrednio po zbiorze, a nastħpnie inkubuje siħ je przez 24 do 48 godzin przed

ekstrakcjĢ białka. ZaletĢ tego systemu jest to, Ňe moŇna w ten sposób otrzymywaę

nawet białka szkodliwe dla funkcjonowania komórki roĻlinnej. TakŇe dla Ļrodowiska

jest bezpieczniej jak farmaceutyki sĢ produkowane w laboratorium, przez

kontrolowane procesy, a nie bezpoĻrednio na polu

2. KILKA SŁÓW O TRANSGENICZNYM RYņU, CZYLI JAK TO SIĦ ZACZĦŁO

Pierwszym sklonowanym genem opornoĻci z ryŇu był Xa21 z

Oryza longistaminata. Jest to gen opornoĻci na zakazenie

bakteriami Xanthomonas oryzae pv. Oryzae, zwanymi Xoo.

PowodujĢ one chorobħ zwanĢ rdzĢ. Oryza longistaminata jest to

dzika odmiana ryŇu, nie nadajĢca siħ do uprawy w celach

spoŇywczych, ale jest na tħ chorobħ odporna. Gen Xa21

przeniesiono do genomu ryŇu odmiany Taipei 309, co

spowodowało uodpornienie tej odmiany na zakaŇenie.

W sumie to samo moŇna osiĢgnĢę tez metodami tradycyjnej

hodowli roĻlin, ale trwa to nieporównywalnie długo, nawet do 10

– 12 lat, podczas gdy metodami inŇynierii genetycznej moŇna to

zrobię w parħ miesiħcy.

Jak to wyglĢda przy uŇyciu tradycyjnych metod uprawy roĻlin:

Pyłkiem roĻliny opornej zapładnia siħ roĻlinħ wraŇliwĢ o

poŇĢdanych cechach takich jak smak, czy wydajnoĻę ziarna.

Potomstwo dziedziczy od rodziców losowĢ mieszankħ DNA.

RoĻliny, które odziedziczyły cechħ opornoĻci krzyŇuje siħ znów z

roĻlinami wraŇliwymi o poŇĢdanych cechach. Selekcja opornego

potomstwa w kaŇdej krzyŇówce zapewnia ciĢgłĢ obecnoĻę genu

opornoĻci.

3. KONTROWERSJE WOKÓŁ ROĺLIN BT

LiĻcie Bt -

kukurydzy

Larwy Chilo partellus

(szkodnik kukurydzy i sorgo)

Cotesia

flavipes

Tetrastichus

howardi

Cotesia flavipes jest parazytoidem pasoŇytujĢcym na larwach Chilo partellus,

które z kolei ŇywiĢ siħ liĻęmi kukurydzy i sorgo. Tetrastichus howardi jest

hiperparazytoidem – parazytoidem drugiego rzħdu pasoŇytujĢcym na parazytoidzie

Cotesia flavipes. Z badaı wynika, Ňe jeŇeli Chilo partellus odŇywiał siħ kukurydzĢ Bt,

wywarło to wpływ nie tylko bezpoĻrednio na ten gatunek, ale równieŇ na 2 wyŇsze

poziomy troficzne, czyli na oba parazytoidy. Np. masa kokonu C. flavipes była

znacznie mniejsza niŇ normalnie, iloĻę owadów zaraŇonych przez T. howardi równieŇ

była mniejsza, a co za tym idzie liczebnoĻę tych hiperparazytiodów zmniejszyła siħ.

Masa samic T. howardi tez była mniejsza niŇ normalnie oraz miały one potem mniej

liczne potomstwo.

Wynika z tego Ňe toksyny Bt w roĻlinach wywierajĢ wpływ nie tylko na te owady,

do zabijania których sĢ przeznaczone, ale takŇe na inne, nie bezpoĻrednio.

Oddziaływania te udowodniono do czwartego poziomu troficznego. Podobny

nieprzewidziany wpływ toksyny te majĢ np. na larwy motyla monarcha, które

karmione liĻęmi trojeĻci opylonymi pyłkiem kukurydzy Bt – zdychajĢ. Monarch stał siħ

z tego powodu symbolem zagroŇenia roĻlinami transgenicznymi.

Wprowadzenie do uprawy roĻlin wytwarzajĢcych insektycyd moŇe przyspieszaę

powstawanie odpornoĻci u owadów. Zmodyfikowane w ten sposób roĻliny sprawiajĢ,

Ňe podczas całego sezonu wegetacyjnego owady sĢ stale wystawione na toksynħ Bt,

co moŇe powodowaę presjħ selekcyjnĢ, pozwalajĢca przetrwaę jedynie opornym

szkodnikom. OpornoĻę na zwykle Ļrodki ochrony roĻlin juŇ stała siħ kłopotem, za

jakiĻ czas pojawi siħ równieŇ opornoĻę na Bt. Około 500 gatunków szkodników

rozwinħła juŇ opornoĻę na syntetyczne insektycydy. Co prawda cecha opornoĻci na

Bt zdaje siħ byę recesywna, ale Ňeby zmniejszyę prawdopodobieıstwo

rozprzestrzeniania siħ jej, zaleca siħ stosowanie tzw. ostoi, czyli sadzenie roĻlin

niezmienionych miedzy transgenicznymi. Wtedy owady które posiadajĢ opornoĻę

krzyŇujĢ siħ z wraŇliwymi i tracĢ tħ cechħ.

Z drugiej strony badania dowiodły, Ňe niektóre owady mogĢ rozwijaę opornoĻę

na liczne toksyny Bt, bħdĢcĢ cechĢ dominujĢcĢ.

JedynĢ moŇliwoĻciĢ wykształcenia opornoĻci jest modyfikacja receptorów

jelitowych, z którymi wiĢŇĢ siħ toksyny. W odpowiedzi na to firmy biotechnologiczne

planujĢ tzw. „piħtrzenie genów” (gene stacking), czyli takie modyfikowanie roĻlin, aby

wytwarzały one wiele toksyn wiĢŇĢcych siħ z wieloma klasami receptorów, a takŇe

nad łĢczeniem toksyn Bt z innymi białkami przerywajĢcymi cykl Ňyciowy owada.

Jeden ze szkodników - Omacnica spichrzanka (Plodia interpunctella) jest

oporna na Bt jeĻli nie ma proteinazy - enzymu niezbħdnego do aktywacji toksyny.

Potencjalnym kandydatem mogĢcym zastĢpię geny Cry, sĢ geny toksyn bakterii

ŇyjĢcych w jelitach nicieni – Photorhabdus luminescens. Bakteryjny enzym ma

jeszcze inne niezwykłĢ właĻciwoĻę – nadaje ginĢcym owadom błħkitnĢ poĻwiatħ, co

moŇe byę prawdopodobnie ostrzeŇeniem dla owadoŇernych ptaków.

4. STATYSTYKI – GDZIE Sġ UPRAWIANE ROĺLINY TRANSGENICZNE I JAKIE

Wzrost powierzchni upraw GMO w milionach hektarów od roku 1996 do 2004:

Miedzy rokiem 2003 a 2004 nastĢpił przyrost powierzchni w globalnym areale upraw

transgenicznych o 20 % czyli o 13,3 miliona hektarów.

IloĻę upraw transgenicznych w globalnym areale (w milionach hektarów):

globalny areał upraw GMO wg krajów:

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: