Genteknologi og potteplanter - Viden (JP)

More documents

Recommendations

Info

meget ætylen. Potteplanter danner også selv stoffet, når de stresses – f.eks. under transport; samt når blomsterne er bestøvet og under frugtmodning. Ætylen har imidlertid indfl ydelse på mange forskellige dele af plantens udvikling: frøspiring, roddannelse, tab af blomsterknopper og blade samt, hvor hurtigt blomsterne visner. Det er specielt de sidstnævnte af disse virkninger, der har stor betydning for produktionen af potteplanter. Selv når luften kun indeholder meget små mængder ætylen, er det nok til at skade mange arter. Hvis man gerne vil have planter med stor blomsterholdbarhed, er en mulighed derfor at fremavle planter med nedsat følsomhed over for ætylen. Men her er det et problem, at ætylen har så mange funktioner i planten. En plante med generelt nedsat reaktion på ætylen vil være ændret i mange forskellige fysiologiske træk, hvoraf nogle (f.eks. dårlig roddannelse) er uacceptable. Det er derfor nødvendigt, at plantens reaktion på ætylen kun er nedsat i blomsterne. Dette har vist sig vanskeligt at opnå ved konventionel forædling. Ætylenresistens via gensplejsning Den genetiske baggrund for planters reaktion på ætylen er kendt i en del detaljer. Et centralt stof i reaktionsvejen er et bestemt protein kaldet etr1, der binder ætylen til cellernes overfl ade. Genet, der koder for dette protein, er fundet i en lang række planter og menes at være til stede i fl ertallet af stængelplanter. Når etr1 binder ætylen, sendes besked til cellens indre om at reagere. Reaktionen afhænger så af, om det er en celle i roden, stænglen, bladene eller blomsten, det drejer sig om. Transformation af planter For at kunne transformere – dvs. gensplejse – planter, skal fi re forudsætninger være opfyldt: For det første skal man have identifi - ceret det gen, der styrer den interessante egenskab. Identifi kation af gener og deres virkemåde er en kompliceret affære. Detaljerne afhænger meget af, hvilket gen der er tale om. For det andet skal genet være klonet, dvs. det skal kunne produceres i store mængder. Kloning af gener foregår ved, at genet indsættes i et lille cirkulært DNA-molekyle – et såkaldt plasmid. Dette plasmid indsættes derefter i en bakterie, der så vil producere store mængder af plasmidet og dermed af genet. For det tredje skal planten kunne transformeres, dvs. nye gener skal kunne indsættes i plantens kromosomer. Transformation kan foregå ved hjælp af forskelli ge teknikker; men målet er altid, at det indsatte gen nedarves stabilt og udtrykkes på en veldefi - neret måde. En meget benyttet teknik er at anvende jordbakterien Agro bacterium, som fra naturens side er udstyret med evnen til at indsætte dele af sit DNA i plante-kromosomer. Kort fortalt fremstiller man et specielt plasmid, der bærer det ønskede gen. Dette plasmid indsættes i en Agrobakterium-celle, der så overfører genet til en plantecelle. Dette sker som en del af bakteriens normale livscyklus. For det fjerde skal planten kunne regenereres, dvs. at man ud fra en enkelt celle kan udvikle en komplet plante. Regenerering kræver, at plantecellens voksemedie tilsættes den rette kombination af plantehormoner. Den rette sammensætning af voksemediet er afhængig af planteart og -sort. Man kan enten anvende stykker af planter, såkaldte explantater, eller celler opløst i fl ydende medie til dette arbejde. Efter regenerering skal man selvfølgelig A k t u e l N a t u r v i d e n s k a b | 6 | 2 0 0 3 B I O T E K N O L O G I Nærbillede af blomsterne på Kalanchoë blossfeldiana, Koraltop (se foregående side). Dyrkning på vækstmedium i glas (tv). Regenerering af skud fra små stykker blade (bladexplantat)(th) Man har fra planten gåsemad (Arabidopsis thaliana) isoleret en muteret udgave af dette gen, kaldet etr1-1, der giver stærkt nedsat følsomhed for ætylen. Dette gen er med held blevet anvendt til transformation af petunia og nelliker. Resultatet har som ventet været planter med stærkt nedsat følsomhed for ætylen. Hvis man via gensplejsning vil give en plante forøget blomsterholdbarhed, udnytter man, at kontrol len med hvor og hvornår et bestemt gen udtrykkes, sker i den del af DNAmolekylet, der sidder umiddelbart foran genet, den såkaldte promoter. Hvis f.eks. en promoter, der er specifi k for blomster, bliver Carpanula carpatica, Karpaterklokke. ’Blue Uniform’ kontrollere, at de opnåede planter indeholder det pågældende gen, samt at planterne har de egenskaber, man ønsker. Umiddelbart kan det ovenstående selvfølgelig lyde besnærende simpelt. Men hvert af de nævnte punkter kan i praksis vise sig at indeholde problemer, der er specifi kke for det pågældende gen, den pågældende plante, eller den pågældende kombination af gen og plante. 21
22 A k t u e l N a t u r v i d e n s k a b | 6 | 2 0 0 3 B I O T E K N O L O G I HO HO HO OH OH OH O O O OH OH OH anbragt lige foran et gen, der giver ætylenresistens, vil det betyde, at dette gen kun blev udtrykt i blomsterne og ikke andre steder. En plante, der er udstyret med denne kom- Antisense-teknikken – boks 2 DNA, og dermed gener, består af lange kæder af såkaldte nukleotider. Rækkefølgen af disse nukleotider bestemmer, hvordan de proteiner, generne koder for, kommer til at se ud. Nukleotiderne forkortes A, T, C og G. I DNA sker der en parring af nukleotiderne, således at molekylet bliver dobbeltstrenget: A sidder altid over for T, mens C sidder over for G. Når et gen aktiveres, dannes der først en kopi af den del af DNA-strengen, som udgør det pågældende gen. Denne kopi består af RNA, et stof, der er beslægtet med DNA, men som er enkeltstrenget. RNAmolekylet bruges derefter som skabelon for dannelse af et proteinmolekyle. Det er kun den ene af de to DNA-strenge, der bliver oversat (“transskriberet”) til RNA. Denne streng kaldes sense-strengen – den anden DNA-streng i genet kaldes antisense-strengen. Hvis man ønsker at “slukke” OH OH OH OH OH OH bination af promoter og gen, vil således reagere normalt på ætylen i rod, stængel og blade, men have blomster, der ikke reagerer på ætylen. Det er denne teknik, vi anvender Genkonstruktion, DNA Enkeltstrenget RNA for at frembringe en Karpaterklokke, der har forbedret blomsterholdbarhed, men som ikke adskiller sig fra de kendte sorter i andre karaktertræk. Vi har i skrivende stund Promoter Sense gen Loop Antisense gen Dobbeltstrenget RNA for et bestemt gen i en plantes DNA, kan dette gøres ved at indsætte et stykke DNA, som indeholder sekvensen fra både sense- og antisense-strengen af dette gen. Derved oversættes både sensestrengen og antisense-strengen samtidig, og der vil blive dannet et RNA-molekyle, som indeholder to komplementære sekvenser. Disse kan parres og herved dannes dobbeltstrenget RNA (se illustrationen). Tilstedeværelsen af dobbeltstrenget RNA aktiverer plantens immunforsvar, der nedbryder RNA’et og forhindrer, at det pågældende gen bliver udtrykt. Vi planlægger at bruge anti- Figur 3. Farvepigmenterne, der giver koraltop sine farver – de såkaldte anthocyaniner – ligner kemisk set hinanden meget (her er vist tre forskellige). Stoffets farve afgøres bl.a. af antallet og placeringen af OH-grupperne. Ved at ændre den måde disse farvepigmenter dannes på, håber forskerne at kunne give planterne helt nye farve. Transskription Baseparring sense-teknikken i vores Koraltop-projekt, hvor vi ønsker at hæmme dannelsen af gibberillinsyre, der får plantestænglerne til at blive lange og ranglede. Det vil vi gøre ved at bruge promoteren til et af de gener, der er ansvarlig for gibberillinsyre-dannelsen i den del af plantens stængel, der bærer blomsterne, og kombinere den med genet i både sense- og antisense-orientering. Herved opnås, at gibberillinsyre-dannelsen, og dermed strækningsvæksten, bremses i netop denne del af stænglen, uden at plantens øvrige vækst påvirkes. frembragt et antal transformerede planter, der har dannet rod og som er klar til udplantning i jord. Når disse blomstrer vil de blive afprøvet. Dette sker ved at udsætte planterne for ætylen og undersøge blomsternes holdbarhed i forhold til blomster på utransformerede planter af samme sort. Koraltop med nye egenskaber Som nævnt arbejder vi også på at tilføre en række egenskaber til planten Koraltop. En af disse er modstandsdygtighed over for skadedyr – en egenskab, der vil betyde, at man kan mindske brugen af giftstoffer i produktionen. I korthed drejer det sig om at få planten til selv at producere et giftstof, der slår skadedyrene ihjel. Giftstoffet produceres i plantecellerne, men når ikke ud i plantens ledningsvæv. Det er derfor gnavende skadedyr som insektlarver, der kan bekæmpes på denne måde – sugende insekter som bladlus må bekæmpes på anden måde. En anden egenskab, det har vist sig vanskelig at opnå ved at bruge traditionel forædling, er at få potteplanterne til at vokse tilstrækkeligt “kompakt”. Derfor sprøjtes disse ofte med såkaldte retarderingsmidler, da de ellers ville blive lange og ranglede. Væksten er styret af et plantehormon, der kaldes gibberillinsyre. I vores projekt forsøger vi at frembringe en Koraltop, der bærer et gen for hæmning af dannelse af gibberillinsyre. Målet er, at dette gen skal kunne aktiveres uden brug af de nu anvendte retarderingsmidler. Kunsten er at bremse gibberillinsyre-dannelsen, og dermed strækningsvæksten, i netop den del af stænglen, der bærer blomsterne, uden at plantens øvrige vækst påvirkes. Hertil bruges den såkaldte antisense teknik. Status for dette projekt er, at vi har et effektivt system til regenerering af Koraltop, og er i gang med at fi nde de egnede gener og promotorer.
Page 1: 20 A k t u e l N a t u r v i d e n

Genteknologi og potteplanter - Viden (JP)

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?