Bitkilere gen aktarm teknikleri Dr Musa KAVAS Genetik
Bitkilere gen aktarım teknikleri Dr. Musa KAVAS
Genetik değişim? • Çaprazlama • Doku kültürü • Gen mühendisliği • Gen?
Niçin? • • • Verim Kalite İklim değişikliklerine karşı uyum Saklama ve taşıma Herbisitlere ve böceklere karşı direnç Biyomedikal uygulamalar
Ticari bir transgenik bitki Genin klonlanması ve vektöre aktarılması Gen aktarımı Bitkilerin büyütülmesi Uygun bitkilerin seçilmesi Çoğaltılması Laboratuvar testleri Arazi denemeleri Patentlendirme Piyasaya sürülmesi
Transgenik bitkiler Birinci nesil : Zirai özellikler İkinci nesil: Besin değerlerinin artırılması Üçüncü nesil : Biyo-fabrika
Bitki Biyoteknolojisi Gen izolasyonu? Gen klonlanması? Gen aktarılması?
Gen izolasyonu Toplam RNA c. DNA 53. 1 °C, 55 °C, 56. 9 °C, 58. 8 °C, 60. 7 °C, 62. 6 °C, 64. 5 °C
Gen klonlanmasının bileşenleri • Plazmit-Vektör – Küçük dairesel ds. DNA – Bakteri, mantar ve organellerde – Gen aktarımı işleminde taşıyıcı olarak – Bağımsız replikasyon • Enzimler – Vektörleri ve genleri kesmek için kesim enzimleri – DNA parçalarını birleştirmek için DNA ligazlar • İstenilen klonların oluşup oluşmadığının kontrol edilmesi
Bitki Gen Aktarım Teknikleri Fiziksel Mikroenjeksiyon Parça bombardımanı Elektroporasyon Silika karbon fiber Lazer Kimyasal PEG DEAE-dekstran Kalsiyum fosfat Yapay yağ asitleri Biyolojik A. tumefaciens A. rhizogenes Virüsler
Elektroporasyon
Mikroenjeksiyon Microinjection
Silika karbon fiberler
Particle bombardment • Agro alternatifi • Sanford 1987 • Altın ve tungsten • Helyum ve azot
• Avantajları ØBirçok bitki türüne uygulanabilir Øİkili vektöre ihtiyaç yoktur ØGen kaseti kullanabilir ØGen aktarım protokolü basittir • Dezavantajları ØTek kopyalı gen aktarımı zordur ØCihaz ve sarf malzeme maliyeti yüksektir ØAktarılan gen korunaklı değildir ØSitoplazmadaki hedef rastgeledir
Virüslerle gen aktarımı Caulimoviruses – KMV Geminiviruses - Mısır çizgi virüsü Bitki RNA virüsleri - TMV
Agrobacterium tumefaciens • Doğal genetik mühendisi • Tümör • Ti plazmit Bakteri kromozomu Ti Plazmit
Ti Plazmit Sol ve sağ sınırlar arasındaki DNA bitkiye ss. DNA; T-DNA bölgesindeki genler değiştirilebilir
Kloroplast transformasyonu
Çok sayıda gen Yüksek oranda gen ifadesi Gen kaçışı Kloroplast transformasyonun avantajları Vektör nükleotidleri Gen susması Bakteri genleri
Seçici genler – NPTII - kanamycin (Antibiyotik dirençliliği) – Hpt - (herbisit dirençliliği) – PMI - pozitif seçilim
Seçici genler Gen (ürün) Kaynak aad (aminoglycoside adenyltransferase) Shigella flexneri ble (glycopeptide-binding protein) Streptalloteichus hindustantus dhfr (dihydrofolate reductase) Mouse sul 1 (dihydropteroate synthase) E. coli epsps (enolpyruvylshikimate phosphatesynthase) Petunia hybrida hpt Klebsiella (hygromycin phosphotransferase) man. A (mannose-6 -phosphate isomerase) E. coli neo/nptll/aphll (neomycin phosphotransferaze) E. coli bar (phosphinothricin acetyltransferase) Streptomyces hygroscopicus
İşaret genleri • Lusiferaz- Ateş böceği • Yeşil Floresan Proteini- deniz anası • GUS – glukoronidaz-X Gluc
Dünyadaki GDO ekim alanları Ülkeler 50, 000 hektar ve daha fazla 2009 -2010 29 Ülke 148 milyon hektar 10% Source: Clive James, 2010. USA Brazil* Argentina* India* Canada China* Paraguay* Pakistan* South Africa* Uruguay* Bolivia* Australia Philippines* Myanmar* Burkina Faso* Spain Mexico* 15. 4 milyon çiftçi 66. 8 25. 4 22. 9 9. 4 8. 8 3. 5 2. 6 2. 4 2. 2 1. 1 0. 9 0. 7 0. 5 0. 3 0. 1 50, 000 hektardan daha az Colombia* Chile* Honduras* Portugal Czech Republic Poland Egypt* Slovakia * Gelişmekte olan ülkeler Costa Rica* Romania Sweden Germany
GDO oranları Milyon dönüm 445 180 158 395 160 Geleneksel 346 140 Biyoteknolojik 296 120 247 100 198 80 148 60 99 40 49 20 0 0 90 33 81% Soya Kaynak: Clive James, 2010 64% Pamuk 31 29% Mısır 23% Kanola
Milyon dönüm Özelliklerine göre GDO ekim alanları 250 100 222 90 Herbisit toleransı (89. 3) 198 80 Böceklere dayanıklık (26. 3) 173 70 Herbisit toleransı/Böceklere dayanıklılık 148 60 124 50 99 40 74 30 49 20 25 10 0 0 1996 1997 1998 Kaynak: Clive James, 2010 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
Karatenoid miktarı arttırılmış altın pirinç
Yenilebilir aşılar • • • Hepatit B Kolera Diyara Kuduz Aids
Gözleri yakmayan soğan lachrymatory factor synthase gene- RNAi
Yüksek antosiyanine sahip domatesler
- Slides: 37