View
167
Download
8
Category
Tags:
Preview:
DESCRIPTION
Zelena biotehnologija. Gordana Kova čević Ana Mijušković. 'Biomimicry...... is a new science that studies nature's best ideas and then imitates these designs and processes to solve human problems. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Zelena biotehnologija
Gordana KovačevićAna Mijušković
'Biomimicry...... is a new science that studies nature's best ideas and then imitates these designs and processes to solve
human problems
After 13 years of joint research by an Australian company Florigene, and Japanese company Suntory, a blue rose was created in 2004 using genetic engineering. Years of research resulted in the ability to insert a gene for the plant pigment delphinidin cloned from the petunia and into an Old Garden Cardinal de Richelieu rose. Obtaining the exact hue was difficult because amounts of the pigment cyanidin were still present, so the rose was darker in color than true blue.[1] Recent work using RNAi technology to depress the production of cyanidin has produced a mauve colored flower, with only trace amounts of cyanidin.[2]
New military clothing uses fluorescent colours, biosensors and bioinformatics at the nano-level to mimic natural phenomena of biomimicry and chameleonic
colours
Biotechnology and the world of colours have always been intertwined. Nature's hues and tints are captured in their natural or synthetic state in a variety of market products. The flower markets of natural blood-red rosesand gene-designed blue roses recently released in Japan are apt examples
Šta je biotehnologija? Convention on Biological Diversity describes biotechnology as "any
technological application that uses biological systems, living organisms, or derivatives thereof, to make or modify products or
processes for specific use" (UNEP, 1992) Nauka i inzenjerstvo Farmeri, Pivare Rekombinantna DNA biotehnologija – Bar virtuelno
uzimanje nekog gena I ekspresija u drugom organizmu.
In 2005, the 12th European Biotechnology Congress will use 4 biotech motors: white (industrial); red (pharmaceutical), green (food and feed) and blue
(environment) in 'Bringing Genomes to Life' in Denmark.
Boja koristan vodič – za promovisanje percepcije i razumevanje biotech aplikacija u svrhe nauke, rayvoja.
“Kolor tipovi” Red - Health, Medical, Diagnostics
Yellow - Food Biotechnology, Nutrition Science Blue - Aquaculture, Coastal and Marine Biotech
Green - Agricultural, Environmental Biotechnology - Biofuels, Biofertilizers, Bioremediation, Geomicrobiology
Brown - Arid Zone and Desert Biotechnology Dark - Bioterrorism, Biowarfare, Biocrimes, Anticrop warfare
Purple - Patents, Publications, Inventions, IPRs White - Gene-based Bioindustries
Gold - Bioinformatics, Nanobiotechnology Grey - Classical Fermentation and Bioprocess Technology
Zelena biotehnologija Najstarije polje biotehnologije – biljni hibridi It began when the prospects of selectively breeding plants
with each other to result in what is known as a hybrid in this modern age.
Danas – Transgene biljke – Aplikacija bioloških tehnika na biljke u cilju poboljšanja nutritivnog kvaliteta , kvantiteta i produkcione ekonomije
Genetske modifikacije – genetsko inženjerstvo, genetske manipulacije, genska tehnologija i/ili rekombinantna DNA tehnlogija – najvažnije aplikacije biothenologije u ovoj oblasti
Kolektivan izraz “Genetically Modified Organisms” (GMO) u naučnoj literaturi označava biljke, životinje i mikroorganizme koji imaju uvedenu DNA genetskim inženjerstvom.
Pirinač, Kukuruz i Soja GMO nedostatak hrane Vs. Skeptičnost u vezi kvaliteta iste Rezistenca na neke hemikalije UV rezistentne biljke as well as breeding hybrid plants by genetic modification produkcija biogoriva – etanol, metanol marine algae growth yielded in land-based facilities, biopesticida Plant tissue culture:
Tehnika koja omogućava produkcije cele biljke iz male količine delova biljke – korena, lišća nekad o samo jedne biljne ćelije pod laboraorijskim uslovima. U Keniji banane, Irish krompir, citrus.
Plant genetic engineering:Selektivni transfer korisnih gena iy jednog organiyma u drugi u cilju pobiljšanja letine, životinja i materijala. Primeri su pamuk, kukuruz, slatki krompir, soy beans etc.
Plant molecular marker assisted breeding:A technique that uses molecular markers to select for a particular trait of interest such as yield. A molecular marker is a short sequence of DNA that is tightly linked to the desirable trait (such as disease resistance) that selection for its presence ends up selecting for the desirable trait. E.g. maize that is tolerant to drought and maize streak virus.
Bio fertilizers and bio pesticides:Biofertiliyatori i biopesticidi u cilju iybegavanja hemijskih kao i poyitivnih efekata na yetvu. Hybridization:Biljni naučnici istražuju karakteristike hibrida u biljkama. Snaga hibrida, Increasingly plant scientists exploit the characteristic feature of better yielding ‘hybrids’ in plants. Hybrid vigour, or hetrosis as it is scientifically known, exploits the fact that some offspring from the progeny of a cross between two known parents would be better than the parents themselves. Many hybrid varieties of several crop species are being grown all over the world today. An example of this is the hybrid tomatoes that we eat commonly.
It basically involves the introduction of foreign genes into economically important plant species, resulting in crop improvement and the production
of novel products in plants.
Primeri ZB : Upotreba bakterija koje pospešuju rast biljaka Razvoj pest – rezistentnih semena engineering of plants to express pesticides Ubrzana evolucija životinja rezistentnih na bolesti Upotreba bakterija u obezbeđenju bolje žetve umesto
pesticida Produkcija superiornih biljaka stimulisanjem ranog razvoja
korenskog sistema Upotreba biljaka koje uklanjaju teške metale kao što su
olovo, nikl, srebro, koje se zaim mogu ukloniti iz biljke Genetska manipulacija biljaka u cilju reyistence na niske T Upotreba gena iz zemljišnih bakterija da genetski alteriraju
biljke u cilju tolerancije na patogene gljiva Upotreba bakterija da bi biljke rasle brže, bile otporne na
mraz i sazrele ranije
Use of Plant Growth-Promoting Bacteria for Biocontrol of PlantDiseases: Principles, Mechanisms of Action, and
Future Prospects PLANT GROWTH-PROMOTING BACTERIA (PGPB)
Patogeni mikroorganizmi koji napadaju biljku veliki i hroničan problem za proizvodnju hrane i stabilnost ekosistema
Agrohemikalije Vs. negativni efekti – rezistenca patogena na aplicirane agense
Biološka kontrola
Plant growth-promoting bacteria (PGPB) asocirane sa mnogim biljkama i često prisutne u mnogim okruženjima
Slobodnoživeće i simbiotske Rhizobacteria Površina korena i bliska adhezija sa površinom
zemljišta – rizofer ili Kolonizacija unutrašnjosti korena i uspostavljanje endofitske populacije (Gray and Smith. Mogu da Prolaze endodermis barijeru
Kompeticija za ekološku nišu ili supstrat – Zaštita od fitopatogena
Produkcija inhibitornih allelohemikalija – Bakterijske Siderofore Vs. Gljivne . Veći afinitet Antibiotici Litički enzimi – Hidrolaze ćelijskog zida Detoksifikacija i degradacija virulentnih faktora (vezivanje toksina ili
blokada ekspresije Indukcija sistemske rezistence u biljci domaćinu ka
širokom spektru patogena kao i/ili abiotičkom stresu
Uprkos različitim ekološkim nišama slobodno živeće Rhizobacteria i endofitske bakterije koriste neke od
istih mehanizama za promociju rasta biljke i kontrolu fitopatogenosti
PROMOTION OF PLANT GROWTH BY SOIL BACTERIA THAT REGULATEPLANT ETHYLENE LEVELS
Ethylene and Plant Growth
Značajna porcija fiziološkog oštećenja biljaka prati spoljni stres koji uključuje fitopatogene infekcije, izlaganje ekstremnim temperaturama, solima, suši, metalima i organskim kontaminantima Etilen, je medijator u mnogim odgovorima tokom razvoja. Nekad, etilen deluje inhibitorno.
Isti mehanizam koji proizvodi etilen za normalni razvoj produje “stresni” etilen koji je asociran sa biološkim stresom i atakom patogena(Abeles et al., 1992; Hyodo, 1991; VanLoon, 1984)).
PGPB bakterije imaju enzim ACC deaminazu i kada su vezani za koren biljke mogu predstavljati mehanizam za kontrolu nivoa etilena. 1-aminocyclopropane-1-carboxylate (ACC) deaminase Sekvestira i seče biljno produkovan ACC (prekursor etilena u biljkama) i tako smanjuje nivo etilena u biljkama
Olakšavanjem formiranja dužeg korenja i izdanka, mogu povećati mogućnost preživljavanje nekih mladica, osobito u prvim danima nakon što su zasadjeni.
Mehanizam (Glick etal., 1998)
Triptofan i drugi mali molekule => PGPB se vezuju za seme ili koren => sintetišu auxin indolacet kiselinu IAA => ćelijska proliferacija i elongacija i povećana
aktivnost ACC sintaze.
ACC se izbaca van sa drugim molekulima – šećerima, organkim kiselinama i aminokiselinama. Ovo preuzimau bakterije i koriste kao izvor energije. ACC se ACC deaminazom razlaže do amonijaka i ketobutirata, koje bakterije brzo metabolišu.
Tako, prisustvo bakterija indukuje povećanu sintezu ACC i njegovo izbacivanje van (IAA uzrokuje poremećaj biljnog zida) a one su na taj način obezbedjene izvorom azota u formi ACC koji im omogućava proliferaciju i opstanak pod uslovima kada druge bakterije ne bi opstale.
Smanjenje ACC – pogotovo tokom stresnih situacija, snižava nivo etilena – Ove biljke imaju obično duže
korenje i izdanke i veću biomasu.
ACC Deaminase-Containing Transgenic Plants have lower Stress Ethylene levels
ACC i/ili nivo etilena su generalno sniženi u sličnom opsegu kod transgenih biljaka koje eksprimiraju bakterijsku ACC deaminazu.
Transgene biljke koje eksprimiraju ACC deaminazu su značajno zaštićene od potencijlalno štetnih efekata.
rolD promotor – Sva transgena linija koja je pod kontrolom ovog promotora bolja – Bilje pod kontrolom ovog promotora kao da imitiraju netransgene biljke koje su tretirane sa PGPB.
Ipak, biljke tretirane sa PGPB su superiornije zbog nekih karakteristika nego transgene biljke=> Bakterije rade mnogo više osim kontorle nivoa etilena
Engineering plants with increaseddisease resistance: how are we going
to express it?
Nekontrolisane rje odbrane Vs. Neinficirana biljka – Slaba letina
PIP – brzo reagovanje na infekciju, promotor inaktivan kada nema patogena, nemaautoaktivacije transgenom
Kontrola transgene ekspresije Konstitutivna overekspresija Inducibilna (Pathogen/hemijski inducibilni
promotori) Tkivno specifična ekspresija Sintetički promotori – čvrsto kontrolisani promotori -
željenu vremensk i prostornu regulaciju transgena
Background ekspresija!
Cilj - ‘lifestyle-specific’ promoters
Recommended