TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC
&
TIỂU LUẬN
AN TOÀN SINH HỌC
Chuyên đề: “Phân tích nguy cơ của các hệ thống marker chọn lọc sử dụng trong
công nghệ tạo cây GM và các chiến lược cải tiến”
Giáo viên hướng dẫn: PGS. TS. Nguyễn Thị Phương Thảo
Sinh viên thực hiện: nhóm 5 Dương Thùy Anh 550317
Phạm Thị Lan Anh 550319
Tạ Thị Bé 550320
Đồng Huy Bình 550321
Hà Nội, 03/2013
MỤC LỤC
I. ĐẶT VẤN ĐỀ………………………………………………………….
…………………3
II. NỘI DUNG…………………………………………………………………….
…………3
1. Marker chọn lọc là gì? ……………………………………………………………… 3
2. Tại sao phải dùng marker chọn lọc……………………………………………………4
3. Một số marker chọn lọc được sử dụng……………………………………………… 4
4. Các nguy cơ của hệ thống marker chọn lọc………………………………………… 6
5. Các chiến lược cải tiến……………………………………………………………… 7
5.1. Phát triển hệ thống marker chọn lọc mới……………………………………….7
5.2. Các cơ chế loại bỏ marker ra khỏi hệ gen………………………………………7
5.2.1. Dựa vào hệ thống tái tổ hợp của vi khuẩn……………………………… 7
5.2.2. Dựa trên hệ thống các yếu tố chuyển vị………………………………… 9
5.2.3. Dựa trên hệ thống đồng biến nạp……………………………………… 10
5.2.4. Tái tổ hợp tương đồng……………………………………………………11
5.3. Chuyển gen vào lục lạp……………………………………………………… 12
III. KẾT

• Nhóm kháng lại bleomycin (một loại glycopeptides có khả năng cắt sợi DNA ở vị
trí đặc hiệu) yếu tố nhảy của Tn5 của E.coli
• Nhóm kháng sulfonamide (chất ức chế quá trình tổng hợp acid folic) (gene sulI)
- Marker kháng thuốc trừ cỏ gồm các nhóm:
• Kháng thuốc trừ cỏ nhóm PPT (chất gây tích lũy độc amon cho thực vật) (gene
pat và gene bar)
• Kháng thuốc trừ cỏ nhóm glyphosphate (ức chế quá trình tổng hợp amino acid
thơm ở lục lạp) (gene gox và cp4 epsps)
• Nhóm kháng imidazolinone (các chất ức chế con đường chuyển hóa ALS) (gene
csr 1-1)
3
• Kháng thuốc trừ cỏ nhóm oxynil (ức chế quá trình vận chuyển điện tử loại 2)
(gene bnx)
• Kháng thuốc trừ cỏ nhóm gabaculine (gene hemL)
• Kháng chất cyanamide (gene cah)
2. Tại sao phải dùng marker chọn lọc
Không phải đa số các gen cần chuyển đều mã hóa cho các đặc điểm mà có thể dễ dàng
phát hiện. Marker chọn lọc là gen mã hóa cho 1 đặc điểm dễ phát hiện như kháng thuốc
trừ cỏ, kháng kháng sinh… Biến nạp gen mong muốn với marker chọn lọc sẽ giúp ta dễ
dàng phát hiện các cá thể đã được biến nạp, cá thể có khả năng kháng thuốc trừ cỏ hay
kháng kháng sinh tức là đã được biến nạp.
3. Một số marker chọn lọc được sử dụng
- Gen neomycin phosphotransferase II (nptII)
Gen nptII , xuất phát từ chủng E.coli K12 (Beck et al 1982), mã hóa cho enzyme 3'-
phosphotransferase aminoglycoside (APH (3 ') II hoặc nptII) sẽ bất hoạt kanamycin
và kháng sinh có cấu trúc liên quan như neomycin, paromycin, ribostamycin,
butirosin, gentamicin B, và geneticin G418, mà thông thường sẽ ức chế tổng hợp
protein.
Gen npt II dùng trong chuyển gen khoai tây
- Gen Hygromycin phosphotransferase (hph, HPT)

Khi trồng cây trồng chuyển gen kháng sâu, gen này sẽ tạo các chất tiêu diệt sâu bệnh,
do đó các loài sâu có khả năng kháng lại chất này sẽ ko bị tiêu diệt. từ đó sẽ tạo ra các
cá thể kháng lại cây chuyển gen, làm tăng khả năng kháng của sâu bệnh với cây
chuyển gen.
• Với việc bảo vệ đa dạng sinh học:
• làm tăng khả năng gây độc của cây trồng biến đổi gen với các sinh vật không phải
mục tiêu.
• Các sản phẩm của cây chuyển gen ko chỉ tiêu diệt các loài sâu hại mà còn có nguy
cơ tiêu diệt cả các loài sinh vật không phải mục tiêu
• Cây trồng kháng sâu có khả năng tiêu diệt các loại côn trùng hữu ích khác như
ong, bướm, v.v
• Làm mất đi bản chất đa dạng sinh học của vùng sinh thái, ảnh hưởng đến các chu
trình sống và hệ sinh thái vi sinh vật đất.
5. Các chiến lược cải tiến.
5.1. Phát triển hệ thống marker chọn lọc mới.
Phát triển hệ thống marker dựa trên các nhóm chuyển hóa trung gian không độc, hệ
thống gen chọn lọc âm tính, các gen phát màu: GFP, Gus,…Đây là các marker an
toàn, không mang nguy cơ xấu đối với sức khỏe con người và không ảnh hưởng đến
môi trường.
5.2. Các cơ chế loại bỏ marker ra khỏi hệ gen.
5.2.1. Dựa vào hệ thống tái tổ hợp của vi khuẩn (Simple microbial recombinase-
based systems).
6
Cơ sở của phương pháp này dựa trên hoạt động của enzyme recombiase.
Enzyme này có khả năng nhận biết các vị trí có trình tự đặc hiệu và cắt chính
xác ở vị trí đó.
Khi chuyển gen gen mã hóa cho enzyme recombiase vào cây, nếu cây đã được
biến nạp gen mục tiêu và gen marker và ở 2 đầu gen marker này có trình tự
nhận biết của emzyme recombiase thì enzyme này sẽ cắt ở 2 đầu gen marker và
gen marker sẽ bị loại bỏ ra khỏi vị trí liên kết.

 Nhược điểm của phương pháp:
- Hiệu quả không cao
- Sự cắt bỏ thường không chính xác
- Di chuyển nhiều có thể dẫn đến đột biến
- Cần một thời gian dài vì phải chọn lọc thế hệ sau
 Do đó hệ thống này không được sử dụng nhiều trong việc loại bỏ gen
marker
5.2.3. Dựa trên hệ thống đồng biến nạp (Co-transformation systems)
Hệ thống này sử dụng cơ chế phân ly di truyền để loại bỏ gen marker ra khỏi
genome thực vật.
Trong phương pháp này, cả gen marker và gen mục tiêu sẽ được chèn vào 2 T –
DNA khác nhau và cùng nằm trên 1 Ti – plassmid của vi khuẩn A. Tumefaciens.
Khi vi khuẩn A. Tumefaciens xâm nhập vào cây, 2 T – DNA này sẽ được tích
hợp vào hệ gen thực vật. 2 T – DNA này chèn vào các vị trí ngẫu nhiên trong hệ
gen thực vật nên có khả năng 2 vị trí này là 2 vị trí không liên kết với nhau.
Thông qua giảm phân, 2 T – DNA chứa gen marker và gen mục tiêu sẽ được
phân ly và ở thế hệ sau sẽ cho ra các cá thể chỉ mang 1 trong 2 T – DNA, và có
thể chọn lọc các cá thể chỉ mang gen mục tiêu để sử dụng.
9
 Hệ thống này có nhược điểm:
- Hiệu quả thấp vì tỉ lệ 2 T-DNA chèn vào 2 vị trí không liên kết là rất
thấp
- Không sử dụng cho phương pháp nhân giống vô tính
5.2.4. Tái tổ hợp tương đồng (intrachromosomal recombination (ICR) system)
Phương pháp này dựa vào tác dụng của enzyme cắt giới hạn để cắt bỏ marker ra
khỏi NST.
Trong phương pháp này, 2 đầu của gen marker sẽ được gắn 2 trình tự cắt của 1
emzyme cắt giới hạn. Khi có mặt enzyme cắt giới hạn, nó sẽ cắt tại 2 vị trí này
tạo ra các đầu có trình tự bổ sung với nhau. 2 trình tự ở 2 đầu của gen marker sẽ
liên kết bổ sung với nhau tạo ra 1 đoạn DNA dạng vòng, tách ra khỏi NST, 2

chuyển gen thì sẽ đem lại lợi ích rất lớn.
Cho đến nay vẫn chưa có bất cứ chứng cứ nào về việc marker chọn lọc gây nguy hại đến
con người cũng như môi trường.
IV. TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Thị Phương Thảo, Nguyễn Thị Thùy Linh. Cây trồng công nghệ sinh học
2. Charles P. Scutt, Elena Zubko, Peter Meyer. Techniques for the removal of marker
genes from transgenic plants. 24 October 2002
3. http://www.nbiap.vt.edu/articles/jul0701.htm
4. www.wikipedia.org
5. http://luanvan.co/luan-van/cay-trong-bien-doi-gen-trien-vong-thach-thuc-va-co-hoi-
3121/
6. http://sinhhoc.blogspot.com/2013/01/cay-trong-chuyen-gen-va-nhung-van-e.html
12