Transgēni un ĢMO Zinātne un tās pielietojums

16.04.20091

TRANSGĒNI UN ĢMO ZINĀTNE UN TĀS PIELIETOJUMS

LEKCIJU SARAKSTS

16.04.2009

2

Datums Lekcijas temats

12.02.2009 Ievadlekcija. Augu filoģenētiskās grupas un to analīze izmantojot molekulāros marķierus

19.02.2009 Augu genomu struktūra un dinamika

26.02.2009 Augu genomu struktūra un dinamika.

05.03.2009Molekulāro marķieru tehnoloģijas un to pielietojums genoma kartēšanā. Kartēšana augos izmantojot eksperimentālas un dabiskas populācijas

12.03.2009 Kartēšana eksperimentālās un dabiskās populācijās izmantojot molekulāros marķierus.

19.03.2009Molekulārie marķieri augu selekcijā. Augu - augu patogēnu molekulārā ģenētika un bioloģija

26.03.2009Augu - augu patogēnu molekulārā ģenētika un bioloģija. Augu abiotiskā stresa izturības ģenētiskā regulācija

02.04.2009 Seminārs. Augu genoma struktūra un molekulārie marķieri

09.04.2009 Lieldienu brīvdienas

16.04.2009

Transgēno augu iegūšana.Transgēno augu pielietojums fundamentālajā zinātnē. Ģenētiski modificēti kultūraugi. Latvijas un ES likumdošana ĢMO kultūraugu līdzāspastāvēšanas un ierobežotas izmantošanas jomās

23.04.2009 Lekcija nenotiks

30.04.2009 Augu molekulārās ģenētikas perspektīvas. ES tehnoloģiskās platformas

07.05.2009 Seminārs. Ģenētiski modificēti organismi

14.05.2009 Eksāmens

21.05.2009 Kurss beidzies

ĢENĒTISKĀ MODIFIKĀCIJA

16.04.2009

3

Saskaņā ar 15.11.2007 pieņemto Latvijas Republikas Ģenētiski modificēto organismu aprites likumu, ĢMO tiek definēts kā „...jebkurš dzīvs organisms ar jaunu ģenētiskā materiāla kombināciju, kura iegūta, izmantojot likumā noteiktās ģenētiskās modifikācijas metodes”.

„a) nukleīnskābju rekombinācijas metodes – jaunu ģenētiskā materiāla kombināciju veidošana, ārpus organisma ar dažādiem līdzekļiem ievadot nukleīnskābju fragmentus vīrusā, baktēriju plazmīdā vai citā vektorsistēmā, kā arī tādu nukleīnskābju nogādāšana šūnās, kuras tajās neveidojas dabiski, taču spēj turpināt vairošanos,

b) metodes, kas saistītas ar ārpus organisma izveidotā ģenētiskā materiāla tiešu ievadīšanu organismā, tai skaitā ar mikroinjekciju, makroinjekciju, mikroinkapsulāciju,

c) šūnu un protoplastu sapludināšanas vai hibridizācijas metodes – šūnu veidošana ar jaunām ģenētiskā materiāla kombinācijām, sapludinot divas vai vairākas šūnas no sistemātiski attālām organismu grupām un izmantojot paņēmienus, kas nav sastopami dabā”

HORIZONTĀLĀ GĒNU PĀRNESE DABĀ

16.04.2009

4

Horizontālā gēnu pārnese dabā (it īpaši starp mikroorganismiem) ir plaši izplatīta

http://www.nature.com/nrmicro/focus/genetransfer/index.html

GĒNU INŽENIERIJA

16.04.2009

5

“Genetic engineers don't make new genes, they rearrange existing ones” Thomas E. Lovejoy

GI PAMATĀ ESOŠIE ATKLĀJUMI

16.04.2009

6

Restrikcijas endonukleāžu atklāšana un aktivitātes pētījumi

Pamatā ir Werner Arber 60-to gadu pētījumi par baktēriju restrikcijas - modifikācijas sistēmām (1978. gada Nobela prēmija)

GI PAMATĀ ESOŠIE ATKLĀJUMI

16.04.2009

7

Mertz un Davis 1972. gadā raksturo restrikcijas fermentu no Escherichia coli celma R, kuru nosauc par EcoRI, kas pazīst palindromisku secību G*AATTC un šķeļot veido 4 nukleotīdu pārkares

Hamilton O. Smith 1970. gadā apraksta pirmo restrikcijas fermentu no Haemophilus influenzae - HindII un tā saitspecifiskumu. HindII šķeļ DNS secību GTPy*PuAC

16.04.2009

8GI PAMATĀ ESOŠIE

ATKLĀJUMI

Walter Gilbert Frederick Sanger Paul Berg

1980. gada Nobela prēmija ķīmijā par nukleīnskābju secības noteikšanas metožu izstrādi un rekombinanto

DNS tehnoloģiju attīstību(http://www.nobel.se/laureates/chemistry-1980.html)

ĢMO VĒSTURE

16.04.2009

9

Pirmie ĢMO – ģenētiski modificēti vīrusi un mikroorganismi

Pērtiķu onkovīrusa SV40 DNS fragmentu ievietošana (ligēšana) bakteriofāgā un klonēšana Escherichia coli (Pauls Bergs)

Rekombinantā DNS (rDNS), plazmīdas u.t.t.

ĢMO VĒSTURE – ASILOMARAS

KONFERENCES

16.04.2009

10

1975. gada Asilomaras (ASV) konference par rekombinanto DNS tehnoloģijas drošību

Izstrādā drošības kritērijus un principus

- rDNS un to saturošo vīrusu, mikroorganismu un eikariotisko šūnu kultūru izplatības vidē kontrole jāiekļauj eksperimenta plānošanā

- kontroles pasākumiem jāatbilst sagaidāmajiem eksperimenta riskiem

Bioloģiskie kontroles pasākumi – vidē vairoties nespējīgas baktērijas; plazmīdas, kas replicējas tikai noteiktā saimniekorganismā

Fiziskie kontroles pasākumi - lamināri, boksi, negatīvā spiediena telpas, kultūru un laboratorijas materiālu sterilizācija, laba mikrobioloģiskā prakse

ĢMO VĒSTURE

16.04.2009

11

Dr. Luis Herrera-Estrella 1984. g. saņēma Ph.D. no Ģentes universitātes, Beļģijā

Doktorantūras laikā tika izstrādāts darbs, kurā tika pirmo reizi iegūti transgēni augi, kas saturēja antibiotiku rezistences gēnu no baktērijas

A. Caplan, L. Herrera-Estrella, D. Inzé, E. Van Haute, M. Van Montagu, J. Schell, P. Zambryski (1983) Introduction of genetic material into plant cells. Science, 222: 815 – 821

AGROBACTERIUM IZRAISĪTĀS PANGAS

16.04.2009

12

16.04.2009

13

16.04.2009

14

16.04.2009

15

http://www.bio.davidson.edu/people/kabernd/seminar/2002/method/dsmeth/ds.htm

Phenolics Produced by Wounded Plant cell

PLANT CELL

AGROBACTERIUM

VirA VirG

Phenolics detected by the VirA/VirG two component sensor system.

Vir Gene expression induced

T-DNA

Vir D1 & D2 cut T-DNA at right and left borders.

VirD2 attaches to exposed 5I end

VIP1 associates with the complex to target it to the nucleusVIP2 associates the complex to transcriptionally active DNAT-DNA integrates into plant DNA

and gall production is initiated.

Gall Formation!

Formation of T-complex

Bacterial Plasmid

Formation of T-Pilus

http://arabidopsis.info/students/agrobacterium/mechanism.html16.04.2009

16

16.04.2009

17

Agrobacterium & Morgellons Disease, A GM Connection? http://www.globalresearch.ca/index.php?context=va&aid=9891

16.04.2009

18

TRANSFORMĒJAMIE AUDI

16.04.2009

19

Ex planta embriji

Ex planta somatiskās šūnas, tai skaitā protoplasti

In planta Agrobacterium transformācija

Clough and Bent (1998) Floral dip: a simplified method for Agrobacterium-mediated transformation of Arabidopsis thaliana. Plant J, 16:735

16.04.2009

20

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/ab/Transformation_with_Agrobacterium.JPG

T-DNS VEKTORI

16.04.2009

21

Ti-plazmīdas

Binārās vektoru sistēmas – nekaitīga Agrobacterium Ti-plazmīda, kas nodrošina T-DNS pārnesi augā un atsevišķa T-DNS plazmīda, kas satur tikai T-DNS rajonus, kas nepieciešami pārnesei un kura parasti tiek konstruēta E. coli

“Double cassette” vektori – T-DNS plazmīdas, kas satur divus T-DNS rajonus – vienu ar interesējošo gēnu, otru ar selektīvu marķieru. Abas T-DNS integrēsies auga genoma dažādās vietās un transgēno augu pēcnācējiem skaldoties būs iespējams iegūt augus, kas satur interesējošo gēnu, bet ne selektīvo marķieri

http://cshprotocols.cshlp.org/cgi/content/full/2006/30/pdb.ip29

PCAMBIA T-DNS VEKTORI

16.04.2009

22

http://www.cambia.org/daisy/bios/585.html

•Augsts kopiju skaits E.coli •pVS1 replikons stabilai replikācijai Agrobacterium •Nelieli izmēri, 7-12 kb, atkarībā no plazmīdas •Restrikcijas saiti plazmīdas modifikācijai un polilinkeris svešās DNS insercijai•Baktēriju selekcija ar hloramfenikolu vai kanamicīnu •Augu selekcija ar higromicīnu B vai kanamicīnu •Iespēja veidot proteīnu “fusion” ar gusA reportiergēnu

TRANSFORMĀCIJAS METODES

16.04.2009

23

Agrobaktēriju transformācija

Balistiskā bombardēšana (gene gun)

TRANSGĒNĀS LABORATORIJAS LĪNIJAS UN SELEKCIJAS LĪNIJAS

16.04.2009

24

Laboratorijas līnijas, kuras izmanto transgēnu iegūšanai ir viegli transformējamas, bet bieži vien nekur nederīgas kā selekcijas materiāls

Trangēnu pārnes selekcijas līnijās atkrustošanas ceļā

Skat. animāciju...

http://citnews.unl.edu/hscroptechnology/html/animationOut.cgi?anim_name=BackcrossBreeding.swf

16.04.2009

25

ĢM LAUKSAIMNIECĪBĀ – VĒSTURE

16.04.2009

26

Pirmie ĢM kultūraugi parādījās ???. Piemēram, tomāti? U.c.

1998. gadā Lielbritānijā zinātnieks Arpad Pusztai ar Friends of Earth palīdzību izplata zinātniskajā literatūrā nepublicētu pētījumu par žurku barošanu ar ĢM kartupeļiem, kas saturēja lektīnu (aglutinīnu) no sniegpulkstenītes Galanthus nivalis (GNA)

http://www.ncbe.reading.ac.uk/ncbe/gmfood/menu.html

http://www.rowett.ac.uk/gmo/

16.04.2009

27

http://www.gmo-compass.org

16.04.2009

28


16.04.2009

29


16.04.2009

30

Soja Kokvilna


16.04.2009

31


KOMERCIALIZĒTAS ĢM KULTŪRAS 2007

16.04.2009

32

http://www.isaaa.org/Resources/Publications/briefs/default.html

ĢMO UZRAUDZĪBAS INSTITUCIONĀLĀ SISTĒMA

LATVIJĀ

Eiropas Komisija

Bioloģiskā drošuma informācijas centrs

Eiropas Zāļu aģentūra

Ministru kabinets

Zemkopības ministrija

Pārtikas un veterinārais

dienests

Valsts augu aizsardzības

dienests

Nevalstiskās organizācijas

Zinātniskās institūcijas

Vides ministrija

Valsts vides

dienests

Dabas aizsardzības

pārvalde

Latvijas Vides, ģeoloģijas un

meteoroloģijas aģentūra

Veselības ministrija

Labklājības ministrija

Zāļu valsts aģentūra

Valsts darba inspekcija

Saeima

Zinātniskāekspertu komisija

Ģenētiski modificēto organismu uzraudzības

padome

Eiropas Pārtikas nekaitīguma iestāde

ĢMO starpin. darba grupa

ZM, Biotehnoloģijas un jaunās pārtikas departaments 16.04.2009

33

LIKUMDOŠANA ĢMO JOMĀ

Starptautiskās saistības

ES regulējums

Nacionālā likumdošana


34

STARPTAUTISKĀS SAISTĪBAS

Konvencija par bioloģisko daudzveidību

Kartahenas protokols par bioloģisko drošumu

Orhūsas konvencija


35

ES REGULĒJUMS

Regula Nr. 1829/2003 (ĢM pārtika un dzīvnieku barība)

Regula Nr. 1830/2003 (ĢMO izsekojamība un marķēšana)

Regula Nr. 1946/2003 (ĢMO pārrobežu kustība)


36

NACIONĀLĀ LIKUMDOŠANA

Ģenētiski modificēto organismu aprites likums

Ministru kabineta noteikumi


37

ĢENĒTISKI MODIFICĒTO

ORGANISMU APRITES LIKUMS

Mērķis

nodrošināt ĢMO drošu apriti, novēršot negatīvo ietekmi uz cilvēku un dzīvnieku veselību vai vidi, saglabājot bioloģisko daudzveidību, veicinot ilgtspējīgas lauksaimniecības un biotehnoloģijas attīstību, arī ĢM kultūraugu pastāvēšanu līdztekus bioloģiskajai un konvencionālajai lauksaimniecībai


38

ĢENĒTISKI MODIFICĒTO

ORGANISMU APRITES LIKUMS

Darbības joma

nosaka valsts institūciju kompetenci, fizisko un juridisko personu tiesības un pienākumus, ĢMO aprites, tai skaitā ĢM kultūraugu līdzāspastāvēšanas principus, uzraudzību un kontroli, sabiedrības līdzdalību, personu atbildību un tiesisko aizsardzību, kā arī drošības pasākumus un informācijas apriti jebkura iespējamā ārkārtas gadījuma novēršanai


39

MINISTRU KABINETA NOTEIKUMI

1- Ģenētiski modificēto organismu ierobežotās izmantošanas un atļaujas izsniegšanas kārtība (Nr.784, 22.09.2008);

2 - Kārtība, kādā ģenētiski modificētos organismus izplata vidē vai tirgū, monitoringa un atļaujas izsniegšanas kārtība, kā arī kārtība, kādā sniedzama informācija par ģenētiski modificēto organismu apriti un sabiedrības iesaistīšanu lēmumu pieņemšanas procesā (tiks uzsaukts VSS 18.12.08);

3 - Ģenētiski modificēto organismu riska novērtēšanas metodoloģija (MK Nr. 1078, 22.12.2008);

4 – Kārtību, kādā apmērā maksājama valsts nodeva par ģenētiski modificēto organismu riska novērtējuma atzinuma sagatavošanu, kā arī tās samaksas kārtība (iesniegts VK);

5 –Ģenētiski modificēto organismu uzraudzības padomes nolikums (Nr. 783, 22.09.2008);

6 - Noteikumi par prasībām ģenētiski modificēto kultūraugu līdzāspastāvēšanas nodrošināšanai, kā arī uzraudzības un kontroles kārtību (Nr. 30, 15.01.2008)

ZM, Biotehnoloģijas un jaunās pārtikas departaments16.04.2009

40

UZRAUDZĪBA UN ATBILDĪBA

16.04.2009

41

Latvijas Administratīvo pārkāpumu kodeksa 78.1, 103.8 un 103.9 pantos ir paredzēti sodi par ģenētiski modificēto organismu līdzāspastāvēšanas, izmantošanas un darbību ar ĢMO produkciju noteikumu pārkāpumiem.

MK noteikumos noteikto pasākumu ievērošanu kontrolē Valsts augu aizsardzības dienests, kurš veic ģenētiski modificēto kultūraugu kontroli kultūraugu audzēšanas laikā, kā arī uzrauga un kontrolē sēklu apriti ģenētiski modificēto kultūraugu šķirnēm

Pārtikas un veterinārais dienests veic ģenētiski modificētās gatavās produkcijas (izņemot sēklas) uzglabāšanas, sagatavošanas, iepakošanas un transportēšanas kontroli

Valsts vides dienests kontrolē izolējošo attālumu ievērošanu no ģenētiski modificēto kultūraugu audzēšanas platībām līdz Eiropas nozīmes aizsargājamām dabas teritorijām (Natura 2000 vietām)

16.04.2009

43

http://www.time.com/time/business/article/0,8599,98034,00.html

http://www.sciencemag.org/cgi/content/summary/320/5875/468

MIEŽU ŠĶIRNE, KAS PIEMĒROTA CĀĻU BARĪBAI

16.04.2009

44

TRANSĢENĒZE UN CISĢENĒZE

16.04.2009

45

Transģenēze – gēnu pārnese no vienas sugas organismiem uz citas sugas organismiem

Cisģenēze – gēnu pārnese no vienas sugas organismiem uz tās pašas sugas organismiem, piemēram, miežu slimības izturības gēns tiek pārnests no izturīgas līnijas uz neizturīgu

Cisģenēze formāli atbilst ĢMO definīcijai un uz to attiecas visas regulatorās prasības

VIDM “APTAUJA”

16.04.2009

46

Vairāk kā 35 000 iedzīvotāju ir pret ģenētiski modificētiem organismiem Latvijā17.03.2009

Noslēgusies Vides ministrijas rīkotā aptauja „Par vai pret ģenētiski modificētiem organismiem (ĢMO) Latvijā”. Balsojums notika elektroniski un tajā piedalījušies 37 440 respondenti. Aptaujas rezultāti liecina, ka 95% balsotāju ir pret ĢMO audzēšanu Latvijā, 94% iebilst pret to izmantošanu lopbarībā, 96% ir pret ĢMO izmantošanu pārtikā un 91% uzskata, ka Latvijai jābūt no ĢMO brīvai zonai.

”Šī aptauja parāda, ka Latvijas sabiedrībā pārliecinoši dominē noraidošs viedoklis attiecībā uz ģenētiski modificētu pārtiku. Vairāk kā 35 000 iedzīvotāju ir pateikuši „Nē” un šo faktu noteikti būtu jāņem vērā valdībai, kurai visai drīz būs jāizšķiras par valsts politikas pamatnostādnēm šajā jautājumā,” uzskata vides ministrs Raimonds Vējonis. Aptaujas rezultātus R. Vējonis nosūtīs jaunajam zemkopības ministram Jānim Dūklavam, jo Zemkopības ministrijai līdz jūnijam uzdots izstrādāt Informatīvo ziņojumu par Latvijas politiku ar ĢMO saistītajos jautājumos. „Iedzīvotāju aptaujas rezultāti, manuprāt, lieti noderēs zemkopības ministram, gan izstrādājot valsts politiku, gan pārstāvot Latviju Eiropas Savienības un starptautiskajās institūcijās, kur tiek spriests un lemts par ĢMO apriti,” ir pārliecināts R. Vējonis.

Vides ministrs pateicas aptaujas atbalstītājiem un visiem balsotājiem un uzskata, ka lielā aptaujas dalībnieku aktivitāte liecina par iedzīvotāju ieinteresētību šajā jautājumā, kā arī par cilvēku vēlmi būt līdzatbildīgiem par to, kas notiek ar Latvijas vidi.

Vislielāko aktivitāti Vides ministrijas rīkotajā aptaujā izrādījuši balsotāji vecumā no 15 līdz 34 gadiem, lielākoties aptaujā piedalījušies cilvēki no Rīgas (50%) un Vidzemes (19%). Aptaujas mērķis bija rosināt diskusiju par ĢMO audzēšanu un izplatīšanu Latvijas teritorijā, kā arī noskaidrot sabiedrības viedokli šajā jautājumā. Aptauja ilga no 10. decembra līdz 10. martam.

ĢMO jautājumā Vides ministrija jau ir sākusi konstruktīvu sadarbību ar Zemkopības ministriju, jo februārī Saeimā tika iesniegti abu ministriju kopīgi izstrādātie priekšlikumi grozījumiem ģenētiski modificētu organismu aprites likumā. Tie paredz vienkāršot no ĢMO brīvu zonu izveidošanu, jo ierosina likumā piešķirt pašvaldībām tiesības pasludināt brīvas no ģenētiski modificēto kultūraugu audzēšanas zonas, paredzot tam noteiktu kārtību, tai skaitā nosacījumus un prasības par sabiedrības adekvātu informēšanu un viedokļu apzināšanu.

PAPILDUS INFORMĀCIJA

16.04.2009

47

http://croptechnology.unl.edu/index.shtml

http://www.sciencemag.org/plantgenomes/map.html

http://ec.europa.eu/food/food/biotechnology/authorisation/index_en.htm

http://engl.jrc.ec.europa.eu/

http://www.gmo-compass.org/eng/home/

http://www.geo-pie.cornell.edu/media/media.html (GMO urban legends)

http://bch.cbd.int/

http://lv.biosafetyclearinghouse.net/

16.04.200948

AUGU MOLEKULĀRĀS ĢENĒTIKAS PERSPEKTĪVAS

Documents

Transgēni un ĢMO Zinātne un tās pielietojums