Samenvatting Plant molecular genetics and plant biotechnology_prof. Angenon
8 views 0 purchase
Course
Plant Molecular Genetics and Plant Biotechnology
Institution
Vrije Universiteit Brussel (VUB)
Deze samenvatting van Plant Molecular Genetics and Plant is zeer gedetailleerd. Het bevat alle onderwerpen, met duidelijke uitleg en voorbeelden gegeven tijdens de hoorcolleges door prof. Angenon
Ideaal als extra studiemateriaal voor examens.
1 Transformation of plants
1.1 The Agrobacterium/plant cell interaction
1.1.1 Agrobacterium tumefaciens – pathogen and useful tool
Agrobacterium tumefaciens:
• Is een plantenpathogen die tumoren veroorzaakt bij tweezaadlobbige angiospermen en
gymnospermen (ong. 60%)
• Door de tumor-inducerende eigenschap is het een hulpmiddel voor het introduceren van genen in
planten voor onderzoek en landbouwdoeleinden
• Is een gram-negatieve bodembacterie van de Rhizobiaceae-familie die een kroongal-ziekte
veroorzaakt
• Kroongallen:
o Zijn tumoren die ontstaan op de kruin/kroon van de plant (verbinding wortel-stam), de
stengel & oppervlakkige wortels
o De tumor veroorzaakt een verstoring van de opname van nutriënten door de plant
• Het tumorweefsel kan zich vermenigvuldigen op een medium zonder fytohormonen
o Zelfs als er geen bacteriën aanwezig is in het medium
• Toepassingen:
o Fundamenteel:
▪ Promotor + reporter gen (GUS: b-glucuronidase → enzyme)
• GUS: om plant te selecteren
• X-gluc wordt door GUS omgezet in blauw precipitaat
• Economisch belangrijke gastheren: druiven- en fruitbomen
Oranje driehoek: New roots WT en WT + Bt-gene (Bt: toxine dat insectenlarve dood)
Kunstmatige inenting van een plantenstengel met een wildtype Agrobacterium tumefaciens (rechter
afbeelding)
• Na een paar weken ontstaat er een tumor op de stam
Experiment:
• IC van bladeren met medium + 2 fyto-hormonen
o Auxine 2,4-dichloorfenoxyazijnzuur (2,4-D)
o Cytokinine-zeatine
• Resultaat:
o Door de hormonen begonnen de bladeren zich te delen → Er ontstaat callusen op de
explantaten van Medicago truncatula-bladeren
• Rechts: niet gedifferentieerde cellen → callus
o Callus zal enkel gevormd worden als de 2 hormonen aanwezig zijn
o Callus ≠ tumor
1
,2
• Waarom heet dat een tumor? → Verschil tussen callus en tumor!
o Blad kweken zonder 2 hormonen → geen groei → hormonen is belangrijk voor groei
o Stuk tumoren kan uitgesneden worden en uitgeplaats worden op medium zonder
hormonen → er is wel groei
Voorbeelden van natuurlijke infecties met Agrobacterium tumefaciens:
1.1.2 Ontdekking agrobacterium tumefaciens
Townsend 1907: Toonde aan dat kroongal veroorzaakt werd door een bacterie (A.T.)
• Townsend isoleerde een bacterie uit gallen van madeliefjes
• Vervolgens enten hij deze bacteriën op andere planten → vorming gallen
o Plaatste extracten op medium en isoleerde de bacterie en vervolgens inoculeerde hij de
bacteriën op de gezonde plant
▪ Resultaat: gall vorming op plant
• Conclusie: Agrobacterium tumefaciens (A.T) was verantwoordelijk voor vorming gall op plant
1.1.3 Agrobacterium-induced galls do not require bacterial persistence
Agrobacterium geïnduceerde gallen vereisen geen bacteriële persistentie:
• Toonde aan dat de bacteriën zorgde voor de vorming van de tumoren
• Toonde aan dat galweefsels zonder bacteriën voor onbepaalde tijd in de kweek kunnen blijven
bestaan
o Bij andere door pathogenen geïnduceerde neoplastische gezwellen is de aanwezigheid van
de pathogeen vereist
• Braun heeft fundamentele ontdekkingen gedaan over hoe Agrobacterium plantencellen
transformeert
o Hij kon de agrobacterium T. vermoorde
o Toonde aan dat agrobacterium een tumor inducing principe bevat die de plantencellen kon
transformeren van gezonde cellen → tumorcellen
1.1.3.1 The “tumour inducing principle” (TIP)
Het “tumorinducerende principe” (TIP)
• De eerste aanwijzing van TIP:
, o Er is een verband tussen virulentie (het vermogen om tumoren te induceren) en
aanwezigheid van een groot plasmide.
o Onderzoek naar virulente en avirulente stammen:
▪ In de virulente stammen was er een groot plasmide (150.000 – 200.000bp)
aanwezig
▪ In de avirulente stammen was er geen groot plasmide aanwezig
▪ Experiment: conjugatie tussen virulente en avirulente stam
▪ Resultaat na conjugatie: avirulente stam werd virulent
• Virulente stam onstond doordat avirulente stammen het groot plasmide
door conjugatie kregen (bevatten Ti-plasmiden)
▪ Conclusie: Ti-plasmiden zijn aanwezig in virulente stammen
o Plasmiden die virulentie veroorzaken: Tumor-inducerende of Ti-plasmiden
▪ Het Ti-plasmide bestaat uit transfer-DNA (T-DNA)
▪ Is het gen dat wordt geïntegreerd in het plantengenoom
• Vervolgens werd de overdracht van een deel van het Ti-plasmide (T-DNA) naar plantencellen
aangetoond = Interkingdom DNA-overdracht
• Schema experiment overdracht T-DNA in genoom:
o Vorming wonde aan de stam van plant
o Hierdoor werd A.T aangetrokken waardoor de bacteriën aan de wonde bind
o Vervolgens word een kopie van de T-DNA gekopieerd
▪ T-DNA wordt getransporteerd naar nucleus en geïntegreerd in chromosomaal DNA
+ tot expressie gebracht → vorming tumor (WT stammen)
o Tumor gedeelte kan opgegroeid wordt op medium
▪ Op medium inoculeren (zonder hormonen) en vervolgens bacteriën doden
▪ Hierdoor kan tumorweefsel verder opgroeien
▪ T-DNA bevat genen die zorgen voor een productie van auxine en cytokine →
zorgen voor vorming tumor
Genen van T-DNA in WT A. tumefaciens:
• T-DNA bestaat uit
o 2 fytohormoon-biosynthesegenen:
▪ iPt-gen (isopentenyltransferase): cytokinine-biosynthese
• iPt-gen bevat een constitutief promotor (altijd actief): zorgt voor productie
cytokine
▪ iaaM-gen (Trp → indoolacetamide) en iaaH (indoolacetamide → indolazijnzuur):
auxine biosynthese
o Opine-genen: energiebron
3
, 4
• Niet-gecontroleerde overproductie van cytokinine + auxine → tumorvorming.
Fytohormoon-biosynthesegenen komen enkel tot expressie in planten
• De hormoonbiosynthesegenen zijn aanwezig op een bacterieel plasmide en staan onder controle
van eukaryotische expressiesignalen (promotor):
o Promoter: eukaryotisch
o 3’-polyadenylatiesignaal (AATAAA):
• Verschil tussen prokaryotische en eukaryotische genen
o Transcriptie:
▪ RNA Polymerase is specifiek voor prokaryoten en eukaryoten
▪ Geen intronen in iPt-gen en iaaM-gen
o Translatie:
▪ Eukaryoten:
• -3: A/G
• +4: G
• Bevat
o 5’CAP: Ribosomen binden en scannen om de eerste AUG te vinden
o 3’Poly-A-staart
▪ Prokayoten: Geen CAP en staart
1.1.3.2 Cytokine
Vorming actief cytokine (Chemische structuren niet kennen)
• Zeatine: meest voorkomende cytokine
o Cytokine is afkomstig van AMP en DMAPP → vormen [9R-5’P]iP
▪ [9R-5’P]iP bestaat uit:
• 5C-atomen met dubbele binding
• 2 fosfaatgroepen
o AMP + DMAPP → [9R-5’P]iP →1 fosfaatgroep en ribose verwijdering → vorming actief iP of
zeatine
▪ Zeatine heeft een extra omzetting tot [9R-5’P]iP → [9R-5’P]Z
Voorbeelden natuurlijke en synthetische auxine (ter info)
• Belangrijkste: is zeatine of niet gehydroxyleerde alternatief: iP
The benefits of buying summaries with Stuvia:
Guaranteed quality through customer reviews
Stuvia customers have reviewed more than 700,000 summaries. This how you know that you are buying the best documents.
Quick and easy check-out
You can quickly pay through credit card or Stuvia-credit for the summaries. There is no membership needed.
Focus on what matters
Your fellow students write the study notes themselves, which is why the documents are always reliable and up-to-date. This ensures you quickly get to the core!
Frequently asked questions
What do I get when I buy this document?
You get a PDF, available immediately after your purchase. The purchased document is accessible anytime, anywhere and indefinitely through your profile.
Satisfaction guarantee: how does it work?
Our satisfaction guarantee ensures that you always find a study document that suits you well. You fill out a form, and our customer service team takes care of the rest.
Who am I buying these notes from?
Stuvia is a marketplace, so you are not buying this document from us, but from seller TeBiomedBiology. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $11.15. You're not tied to anything after your purchase.
