|  |
از این پس مجموعه مطالب آموزشی پایه بیوتکنولوژی و مهندسی ژنتیک در این سرویس خبری بیوتکنولوژی درج خواهند شد. در این مقاله، مروری کوتاه بر انتقال ژن به گیاهان و روش های مختلف آن خواهیم کرد. خواندن این مطالب به دانش آموزان و دانشجویان سال های اول رشته های علوم زیستی توصیه می شود.
اهداف گوناگونی در پروژه های انتقال ژن مثل مطالعات ژنتیک مولکولی و تجزیه و تحلیل بیان ژن ها، ایجاد صفات مطلوب، تولید مواد خاص، افزایش میزان بیان ژن های مطلوب با وارد کردن تعداد نسخه بیشتر از آنها، کاهش میزان بیان محصولات یا خاموش نمودن ژن های مورد نظر در گیاهان تراریخته مورد نظر محققان می باشد.
یکی از موضوعات مهم در انتقال ژن، توانایی سلول پذیرنده در بروز فنوتیپ ژن وارد شده می باشد. ژن منتقل شده ممکن است پس از فرایند انتقال برای مدت زمان کوتاهی در سلول پذیرنده بیان شود که این حالت، بیان موقت (Transient expression) نامیده می شود. بیان موقت در مطالعات ژنتیک مولکولی و تجزیه و تحلیل بیان ژن ها استفاده می گردد. از سیستم های بیان موقت گیاهی مخصوصاً ناقل های ویروسی و نفوذ با خلاء نیز می توان به عنوان روش هایی سریع آسان و ارزان برای تولید محصولات بیوتکنولوژی استفاده کرد گر چه بیشترین کاربرد آنها مربوط به آزمون و بررسی سازه ها می باشد.
انتقال ژن پایدار (Stable transformation) زمانی رخ میدهد که قطعه DNA به درون ژنوم هسته ای یا پلاستیدی گیاه پذیرنده تلفیق گردد. در این حالت، ژن منتقل شده در گیاهان باززایی شده بیان شده و به نسل های بعدی به ارث می رسد. در تراریختی پایدار، سلول های تراریخت باید قادر به باززایی گیاهان تراریخت بارور باشند.
در اکثر پروژه های انتقال ژن تلاش می شود تا توالی DNA مورد نظر بدون ایجاد هیچ گونه تاثیر منفی بر سلول، از میان دیواره سلولی، غشاء پلاسمایی و غشاء هسته عبور نماید (Walden و Wingender 1995) و در مکان مناسبی از ژنوم گیاه وارد شود. با توجه به اینکه معمولاً کنترلی بر محل ورود ژن در ژنوم وجود ندارد (Gelvin 2003)، بررسی انتقال پایدار ژن در مراحل بعدی الزامی است.
روش های متفاوتی جهت انتقال ژن به گونه‌های مختلف گیاهی شناسایی گردیده است
(Vasil 1994، Songstad و همکاران 1995، Walden و Wingender 1995). این روش ها به طور خلاصه عبارتند از:
1- انتقال ژن با استفاده از مواد شیمیایی: مشخص شده است که ترکیباتی نظیر کلرید سدیم یا پلی اتیلن گلیکول موجب ایجاد حالت قابل برگشتی از نفوذ پذیری در غشا پلاسمائی می‌گردند. با این روش می‌توان قطعاتی از DNA (کروموزومی و یا پلاسمیدی) و یا کروموزوم‌های کامل را به داخل پروتوپلاست ها انتقال داد. در این روش ها معمولاً به مقدار زیادی DNA احتیاج است.
2- الکتروپوریشن (Electroporation): پالس های الکتریکی با ولتاژ بالا، موقتاً منافذی در غشا پلاسمایی پروتوپلاست های گیاهی ایجاد می کنند که می‌توان از آن برای انتقال DNA خارجی به داخل سلول استفاده کرد. از این روش در گیاهان تک لپه و دو لپه استفاده شده است.
3- ریز تزریقی (Micro-injection): در این روش اسید نوکلئیک مورد نظر مستقیماً با استفاده از ابزار های خاصی مثل سرنگ هایی با نوک بسیار نازک به داخل سلول تزریق می‌گردد.
4- بمباران ذره‌ای (Particle bombardment): در روش بمباران ذره‌ای، اسیدهای نوکلئیک پس از اتصال به سطح ذرات ریزی از جنس طلا یا تنگستن، با فشار گازهای بی اثر به داخل سلول های گیاهی پرتاب می‌شوند. عدم نیاز به تهیه پروتوپلاست به ویژه با توجه به مشکلاتی که در کار کردن با پروتوپلاست های گیاهی وجود دارد، از محاسن مهم این روش می‌باشد. این روش در غلات از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است، چون علاوه بر اینکه باززایی مجدد غلات از پروتوپلاست ها بسیار مشکل است، انتقال ژن با روش آگروباکتریوم به آنها، به خاطر تک لپه ای بودن، با دشواری انجام می گیرد. از نکات بسیار مهم در موفقیت این روش سرعت ذرات می‌باشد که می‌بایستی به گونه‌ای تنظیم شود که ضمن وارد شدن ذرات، آسیب زیادی به سلول وارد نشود (Walden و Wingender 1995).
5- استفاده از لیپوزوم های (Liposomes) مصنوعی: در این روش DNA یا RNA در لیپوزوم های مصنوعی قرار داده شده و این لیپوزوم ها به پروتوپلاست های گیاهی متصل شده و مواد ژنتیکی را به داخل سلول وارد می کنند.
6- استفاده از رشته‌های سیلیکونی کاربید آلومینیوم (Silicon Carbide Whiskers=SCWs): این رشته ها میکروفیبرهای سوزن مانندی با قطر نیم تا 25 میکرون هستند. در این روش سلول های گیاهی همراه با SCWs در محیط کشت مایع حاوی ملکول های DNA قرار گرفته و مخلوط بشدت تکان داده می شود. SCW همانند سوزن عمل کرده و در دیواره سلولی نفوذ می‌کند و بدین نرتیب انتقال DNA به داخل سلول گیاهی را تسهیل می‌کند (Mizuno و همکاران 2005).
7- اولترا سوند: این روش برای تحریک جذب DNA خارجی توسط پروتوپلاست گیاهی و قطعات برگی استفاده می‌شود. در این روش جداکشت ها را در بافر مخصوص محتوی DNA پلاسمیدی غوطه‌ور کرده و تحت اثر امواج ماوراء صوت قرار می دهند. این تکنیک ساده و ارزان می‌باشد.
8- روش های زیستی: در این روش ها برای عمل تراریختی گیاهان از باکتری ها و ویروس‌ها استفاده می شود. انتقال ژن به واسطه باکتری آگروباکتریوم به عنوان معمول ترین روش انتقال ژن در گیاهان، یکی از روش های انتقال زیستی می باشد که در قسمت بعدی به طور مفصل توضیح داده می شود.
|
|
