Växtbiologi III: Stress och GMO Jessica Abbott
Membraner
Sammanfattning
Vattentransporten upp i växten Vattenånga diffunderar ut genom klyvöppningarna Ersätts med vatten från mesofyllcellerna Vatten sugs upp i växten genom xylem (negativt tryck - tension) Vatten går in i roten med osmos
Symbios mellen rhizobia och bäljväxter Medspelarna Växten: Bäljväxter Papilionoideae Mimosoideae Caesalpinioideae Ulmaceae Parasponia sp. Fotosyntes Utbytet CO 2 Kolföreningar Bakterier: Rhizobia (allmän benämning) Allorhizobium Azorhizobium Bradyrhizobium Mesorhizobium Rhizobium Sinorhizobium NODULES Symbiotisk kvävefixering Kväveföreningar N 2 by Lindström
Auxin Cytokinin Gibberellin Abskissinsyra (ABA) Etylen Tropism Nastiska rörelser Växthormoner Växtrörelser
Biotisk stress: Stress patogener Jf Rhizobium, mycorrhiza Abiotisk stress Extrema temperaturer Översvämning Torka Salinitet Ozon
Stressrespons
Anpassning
Stressrespons ABA Etylen
Salinitet
GMO
Vanlig förädling Vildkål Blomkål
Genetiskt modifierade???
Transformation Vektor Metod Mottagarcell
Mottagarcell Däggdjur Pronuclei i äggceller Embryogena stamceller Spermie-huvud Jäst Protoplaster Intakta celler Växter Protoplaster Olika vävnadstyper Drosophila Embryonala celler Observera att differentierade celler = ingen överföring till nästa generation
Embryogena stamceller
Metoder Kemiska transformationsmetoder Mekaniska/elektriska transformationsmetoder Biologiska transformationsmetoder
Kemiska transformationsmetoder CaPO 4, LiAc-PEG, PEG, eller Dextran Fosfolipider/liposomer Mottagarceller: nakna celler eller protoplaster Djur: CaPO4, Dextran Jäst: LiAc-PEG, Liposomer Växter: PEG
Mekaniska/elektriska transformationsmetoder Elektroporering Nakna celler eller protoplaster Djurceller, jäst, växtprotoplaster
Elektroporering
Mekaniska/elektriska transformationsmetoder Mikroinjektion Mest använda för däggdjursceller (pronukleära äggceller, spermiehuvud), tidiga embryon, ES celler Överföring av hela kärnan i Xenopus Drosophila embryo Könsceller hos växter, äggceller och pollen
Mikroinjektion (mikromanipulering)
Mekaniska/elektriska transformationsmetoder Particle bombardment Däggdjursvävnader, t.ex. hudceller Växtvävnad, speciellt enhjärtbladiga växter
Partikel- kanoner
Biologiska transformationsmetoder Virus Däggdjur: adenovirus, retrovirus, med fler (Växter: geminivirus) Agrobakterium Växter och fungi Främst tvåhjärtbladiga växter
Agrobacterium tumefaciens
Agrobacterium är en växtsjukdom
A. tum på en växtcell
Växttransformation med Agrobacterium Figure 8-67a Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)
Arabidopsis = växtforskarens försökskanin
In planta transformation Agrobacteriummediated transformation of Arabidopsis thaliana using the floral dip method Xiuren Zhang, Rossana Henriques, Shih-Shun Lin, Qi- Wen Niu and Nam- Hai Chua Nature Protocols 1, 641-646 (2006)
In planta transformation floral dip
Transformationsvektorer Selektion: antibiotika, herbicider, inhibitorer, enzym, aminosyraanaloger GOI: kloning, genbanker Regleringssekvenser Konstruktion Analys: GUS, GFP, lux
Pyssel med DNA Klippa och klistra : restriktionsenzym och ligaser
Pyssel med DNA Isoleras och överförs till Agrobacterium
Hur man hittar sina transformerade växter? Rapportör-gener: GUS-gen Selektions-gener Motståndskraft mot antibiotika Tolerans mot ogräsbekämpningsmedel GFP-gen
GMO Primater: Transformation av djurceller via virus-injicering
Att föröka sticklingar i labbet
Resistens mot bekämpningsmedel (glyphosphate = Roundup )
Grödor som är toleranta mot ogräsbekämpningsmedel
Resistens mot insektangrepp hos Bt växter
Överuttryck av Bacillus thuringiensis (BT) toxin CryIA CryIIIA
FlavrSavr tomat RNAi-applikation (RNA interferens) Antisens polygalacturonase (PG)
Amflora potatis BASF Plant Science
Kenth - GMO öl
Detektion av minor
Golden rice
Biopharming : DNA vacciner
Total areal av biotek-grödor, per egenskap (milj hektar) Source: Clive James, 2009
Total areal av biotek-grödor: Global Area of Biotech Crops, 1996 to 2010: Industrial and Developing Countries (M Has, M Acres) industri-/utvecklings-länder I S A A A (milj hektar) M Acres 395 160 346 296 247 198 148 99 49 0 140 120 100 80 60 40 20 0 Total Industrial Developing 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Source: Clive James, 2010
Total areal av biotek-grödor, per lobal Area of Biotech Crops, 1996 to 2010: y Crop (Million Hectares, Million Acres) Acres gröda (milj hektar) I S A A A 98 73 48 24 99 74 49 25 0 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Soybean Maize Cotton Canola 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 ource: Clive James, 2010
lobal Area of Biotech Crops, 1996 to 2010: y Trait (Million Hectares, Million Acres) Total areal av biotek-grödor, per I S A A A Acres egenskap (milj hektar) 100 222 198 173 148 124 99 74 49 25 0 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Herbicide Tolerance Insect Resistance (Bt) Herb Tolerance/Insect resistance 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 ource: Clive Source: James, Clive 2010 James, 2010
I S
GMO grödor (2008) 100 miljoner hektar = 7 % av arealen 4 grödor = 100 % soja 57 %, majs 25 %, bomull 13 %,raps 5 % 6 länder = 96% USA 55 %, Argentina 18 %, Brasilien 11 %, Kanada 6 %, Indien 3 %, Kina 3 % 2 egenskaper = 100 % herbicidtolerans 68 %, Bt 19 % herbicidtolerans + Bt 13 %
Vem bestämmer? (www.gmo.nu) med flera
Opinionsbildning