Lidé v rozvojových zemích velmi často trpí výrazným deficitem vitamínu A vlivem nedostatečné a nevyvážené stravy. Tento vitamín je nezbytný mimo jiné pro tvorbu zrakového pigmentu rhodopsinu. Podle Světové zdravotnické organizace každý rok kvůli tomuto deficitu oslepne až půl miliónu dětí. Jeho nedostatek také oslabuje imunitu a tím výrazně zvyšuje riziko úmrtí na různá infekční onemocnění. Nejlepším řešením této deficience by bylo, kdyby byl vitamín obsažen přímo v často jediném pokrmu, ke kterému se tito lidé dostanou - v loupané rýži. Již existuje zvláštní, geneticky modifikovaná rýže, do které byla komplikovanou a rozsáhlou úpravou její DNA vnesená celá metabolická dráha, která zajišťuje produkci betakarotenu v této plodině. V teoretické části své práce se zabývám projektem zlaté rýže a vzniku této geneticky modifikované plodiny metodou nepřímé transgenoze, pomocí bakterie rodu Agrobacterium tumefaciens. Plazmidy této bakterie jsou schopny začleňovat části své genetické informace do cílového organismu. Díky restrikčním enzymům, umíme do plazmidů vkládat námi vybrané geny, které poté zavedeme do konkrétní rostliny. Jsou ale tyto výtvory bezpečné? Názory na tyto plodiny jsou velice rozmanité, ale jedno zajímá všechny: jak bezpečně určit takto genově manipulovanou rostlinu? V laboratoři si tyto pokusy lze nejlépe osvojit na modelovém materiálu. Proto se v experimentální části své bakalářské práce zabývám transgenozí modelové rostliny Nicotiana tabacum pomocí vybraného kmene Agrobacterium tumefaciens. Tyto bakteriální kmeny mi byly poskytnuty ze soukromých sbírek Ústavu molekulární biologie rostlin AV ČR v Českých Budějovicích. Cílem mé práce v laboratoři bylo praktické zvládnutí metodiky přípravy modelové, geneticky modifikované rostliny a následné ověření přítomnosti vnesených genů ve zkoumaných vzorcích modelového organismu. Konkrétně genů pro rezistenci vůči antibiotikům. K tomuto účelu byla použita izolace DNA, PCR amplifikace a elektroforetické testy. Byl ověřen i signální gen používaný při agroinfekci. Dále bylo sledováno, kolik kopií transgenu se při agroinfekci do výzkumného materiálu integrovalo.
Anotace v angličtině
People in developing countries very often suffer from severe vitamin A deficiency due to an insufficient and unbalanced diet. This vitamin is necessary, among other things, for the production of the visual pigment rhodopsin. According to the World Health Organization, up to half a million children go blind each year because of this deficit. Its deficiency also weakens the immune system and thus significantly increases the risk of death from various infectious diseases. The best solution to this deficiency would be if the vitamin was contained directly in the only food that these people get - in husked rice. There is already a special, genetically modified rice, into which has been introduced by a complicated and extensive modification of its DNA the entire metabolic pathway, which ensures the production of betacarotene in this crop. In the theoretical part I deal with the golden rice project and the origin of this genetically modified crop by the method of transgenesis, using bacteria of the genus Agrobacterium tumefaciens. Plasmids of this bacterium are able to incorporate parts of their genetic information into the target organism. Thanks to restriction enzymes, we can insert genes selected by us into plasmids, which we then introduce into a specific plant. But are these products safe? Opinions on these crops are very diverse, but one thing interests everyone: how to safely identify a genetically engineered plant? In the laboratory, these experiments can best be mastered on model material. Therefore, in the experimental part of my bachelor thesis I deal with the transgenesis of the model plant Nicotiana tabacum using a selected strain of Agrobacterium tumefaciens. These bacterial strains were provided to me from the private collections of the Institute of Molecular Plant Biology in České Budějovice. The aim of my work in the laboratory was to master the practical methodology of preparation of genetically modified plant and subsequent verification of the presence of introduced genes in the examined samples of the model organism. Specifically, genes for antibiotic resistance. DNA isolation, PCR amplification and electrophoretic assays were used for this purpose. The signal gene used in agroinfection was verified too. Also, it was monitored how many copies of the transgene were integrated into the research material during agroinfection.
Lidé v rozvojových zemích velmi často trpí výrazným deficitem vitamínu A vlivem nedostatečné a nevyvážené stravy. Tento vitamín je nezbytný mimo jiné pro tvorbu zrakového pigmentu rhodopsinu. Podle Světové zdravotnické organizace každý rok kvůli tomuto deficitu oslepne až půl miliónu dětí. Jeho nedostatek také oslabuje imunitu a tím výrazně zvyšuje riziko úmrtí na různá infekční onemocnění. Nejlepším řešením této deficience by bylo, kdyby byl vitamín obsažen přímo v často jediném pokrmu, ke kterému se tito lidé dostanou - v loupané rýži. Již existuje zvláštní, geneticky modifikovaná rýže, do které byla komplikovanou a rozsáhlou úpravou její DNA vnesená celá metabolická dráha, která zajišťuje produkci betakarotenu v této plodině. V teoretické části své práce se zabývám projektem zlaté rýže a vzniku této geneticky modifikované plodiny metodou nepřímé transgenoze, pomocí bakterie rodu Agrobacterium tumefaciens. Plazmidy této bakterie jsou schopny začleňovat části své genetické informace do cílového organismu. Díky restrikčním enzymům, umíme do plazmidů vkládat námi vybrané geny, které poté zavedeme do konkrétní rostliny. Jsou ale tyto výtvory bezpečné? Názory na tyto plodiny jsou velice rozmanité, ale jedno zajímá všechny: jak bezpečně určit takto genově manipulovanou rostlinu? V laboratoři si tyto pokusy lze nejlépe osvojit na modelovém materiálu. Proto se v experimentální části své bakalářské práce zabývám transgenozí modelové rostliny Nicotiana tabacum pomocí vybraného kmene Agrobacterium tumefaciens. Tyto bakteriální kmeny mi byly poskytnuty ze soukromých sbírek Ústavu molekulární biologie rostlin AV ČR v Českých Budějovicích. Cílem mé práce v laboratoři bylo praktické zvládnutí metodiky přípravy modelové, geneticky modifikované rostliny a následné ověření přítomnosti vnesených genů ve zkoumaných vzorcích modelového organismu. Konkrétně genů pro rezistenci vůči antibiotikům. K tomuto účelu byla použita izolace DNA, PCR amplifikace a elektroforetické testy. Byl ověřen i signální gen používaný při agroinfekci. Dále bylo sledováno, kolik kopií transgenu se při agroinfekci do výzkumného materiálu integrovalo.
Anotace v angličtině
People in developing countries very often suffer from severe vitamin A deficiency due to an insufficient and unbalanced diet. This vitamin is necessary, among other things, for the production of the visual pigment rhodopsin. According to the World Health Organization, up to half a million children go blind each year because of this deficit. Its deficiency also weakens the immune system and thus significantly increases the risk of death from various infectious diseases. The best solution to this deficiency would be if the vitamin was contained directly in the only food that these people get - in husked rice. There is already a special, genetically modified rice, into which has been introduced by a complicated and extensive modification of its DNA the entire metabolic pathway, which ensures the production of betacarotene in this crop. In the theoretical part I deal with the golden rice project and the origin of this genetically modified crop by the method of transgenesis, using bacteria of the genus Agrobacterium tumefaciens. Plasmids of this bacterium are able to incorporate parts of their genetic information into the target organism. Thanks to restriction enzymes, we can insert genes selected by us into plasmids, which we then introduce into a specific plant. But are these products safe? Opinions on these crops are very diverse, but one thing interests everyone: how to safely identify a genetically engineered plant? In the laboratory, these experiments can best be mastered on model material. Therefore, in the experimental part of my bachelor thesis I deal with the transgenesis of the model plant Nicotiana tabacum using a selected strain of Agrobacterium tumefaciens. These bacterial strains were provided to me from the private collections of the Institute of Molecular Plant Biology in České Budějovice. The aim of my work in the laboratory was to master the practical methodology of preparation of genetically modified plant and subsequent verification of the presence of introduced genes in the examined samples of the model organism. Specifically, genes for antibiotic resistance. DNA isolation, PCR amplification and electrophoretic assays were used for this purpose. The signal gene used in agroinfection was verified too. Also, it was monitored how many copies of the transgene were integrated into the research material during agroinfection.
Až půl miliónu dětí každoročně podle WHO oslepne kvůli nedostatku vitamínu A v potravě. Polovina z nich navíc kvůli oslabené imunitě do roka zemře, nejčastěji na infekční choroby. Jejich dospělé okolí je ze stejného důvodu ohroženo šeroslepostí, poruchami funkce orgánů, imunity a zvýšeným rizikem nádorů. Nejlepším řešením této deficience by bylo, kdyby byl vitamín obsažen přímo v často jediném pokrmu, ke kterému se tito lidé dostanou - v loupané rýži. Již existuje zvláštní, geneticky modifikovaná rýže, do které byla komplikovanou a rozsáhlou úpravou její DNA vnesená celá metabolická dráha, která zajišťuje produkci betakarotenu v této plodině. Tyto modifikované plodiny se dají připravit metodou nepřímé transgenoze, pomocí bakterie rodu Agrobacterium tumefaciens. Plazmidy této bakterie jsou schopny začleňovat části své genetické informace do cílového organismu. Díky restrikčním enzymům umíme do plazmidů vkládat vybrané geny, které poté zavedeme do konkrétní rostliny. Jsou ale tyto výtvory bezpečné? Názory na tyto plodiny jsou velice rozmanité, ale jedno zajímá všechny, jak bezpečně určit takto genově manipulovanou rostlinu?
2. Cíle práce 1) V průběhu této práce je cílem vypracovat odbornou rešerši o zlaté rýži - náhradním potravinovém zdroji vitamínu A, o risku a zisku této geneticky upravené rostliny a o průběhu přípravy transgenních rostlin. 2) Dále bude mým cílem praktické zvládnutí metodiky přípravy modelového GMO a ověření přítomnosti vnesených genů ve zkoumaných vzorcích na modelovém organismu. Bakteriální kmeny a modelové rostliny mi budou poskytnuty ze sbírek na Ústavu molekulární biologie rostlin AV ČR. 3. Metodika Bakalářská práce se bude zabývat praktickým zvládnutím metodiky přípravy modelové, geneticky modifikované rostliny a následným ověřením přítomnosti vnesených genů ve zkoumaných vzorcích modelového organismu, konkrétně genů pro rezistenci vůči antibiotikům. K tomuto účelu bude použita izolace DNA, PCR amplifikace a elektroforetické testy. 4. Výzkumné otázky Lze dokázat vložený gen bez PCR a elektroforézy nebo pouze po elektroforéze PCR produktů? Kolik kopií transgenu se při agroinfekci do výzkumného materiálu integrovalo?
Zásady pro vypracování
1. Současný stav
Až půl miliónu dětí každoročně podle WHO oslepne kvůli nedostatku vitamínu A v potravě. Polovina z nich navíc kvůli oslabené imunitě do roka zemře, nejčastěji na infekční choroby. Jejich dospělé okolí je ze stejného důvodu ohroženo šeroslepostí, poruchami funkce orgánů, imunity a zvýšeným rizikem nádorů. Nejlepším řešením této deficience by bylo, kdyby byl vitamín obsažen přímo v často jediném pokrmu, ke kterému se tito lidé dostanou - v loupané rýži. Již existuje zvláštní, geneticky modifikovaná rýže, do které byla komplikovanou a rozsáhlou úpravou její DNA vnesená celá metabolická dráha, která zajišťuje produkci betakarotenu v této plodině. Tyto modifikované plodiny se dají připravit metodou nepřímé transgenoze, pomocí bakterie rodu Agrobacterium tumefaciens. Plazmidy této bakterie jsou schopny začleňovat části své genetické informace do cílového organismu. Díky restrikčním enzymům umíme do plazmidů vkládat vybrané geny, které poté zavedeme do konkrétní rostliny. Jsou ale tyto výtvory bezpečné? Názory na tyto plodiny jsou velice rozmanité, ale jedno zajímá všechny, jak bezpečně určit takto genově manipulovanou rostlinu?
2. Cíle práce 1) V průběhu této práce je cílem vypracovat odbornou rešerši o zlaté rýži - náhradním potravinovém zdroji vitamínu A, o risku a zisku této geneticky upravené rostliny a o průběhu přípravy transgenních rostlin. 2) Dále bude mým cílem praktické zvládnutí metodiky přípravy modelového GMO a ověření přítomnosti vnesených genů ve zkoumaných vzorcích na modelovém organismu. Bakteriální kmeny a modelové rostliny mi budou poskytnuty ze sbírek na Ústavu molekulární biologie rostlin AV ČR. 3. Metodika Bakalářská práce se bude zabývat praktickým zvládnutím metodiky přípravy modelové, geneticky modifikované rostliny a následným ověřením přítomnosti vnesených genů ve zkoumaných vzorcích modelového organismu, konkrétně genů pro rezistenci vůči antibiotikům. K tomuto účelu bude použita izolace DNA, PCR amplifikace a elektroforetické testy. 4. Výzkumné otázky Lze dokázat vložený gen bez PCR a elektroforézy nebo pouze po elektroforéze PCR produktů? Kolik kopií transgenu se při agroinfekci do výzkumného materiálu integrovalo?
Seznam doporučené literatury
VONDREJS, V.; ŠTORCHOVÁ, Z., 1997. Genové inženýrství, I. Praha: Karolinum, 59 s. ISBN 80-7184-402-0.
LU B, SNOW AA (2005). "Gene Flow from Genetically Modified Rice and Its Environmental Consequences". BioScience. Academic Search Elite. 55 (8): 669
POTRYKUS, I. (2001). "Golden Rice and Beyond". Plant Physiology. 125 (3): 11571161.
MICHAEL SLEZAK (August 9, 2013). "Militant Filipino farmers destroy Golden Rice GM crop". NewScientist. Retrieved Oct 26, 2013.
ZIMMERMAN, R.; QAIM, M. (2004). "Potential health benefits of Golden Rice: a Philippine case study". Food Policy. 29 (2): 147168
STAFF (2009) Global Prevalence Of Vitamin A Deficiency in Populations At Risk 1995, 2005 WHO Global Database on Vitamin A Deficiency. Geneva, World Health Organization, ISBN 978-92-4-159801-9, Retrieved 10 October 2011
COTTER, JANNET. "The Broken Promises of "Golden" Rice" (PDF). Greenpeace International. Greenpeace International. Retrieved 8 August 2016.
YE, X; AL-BABILI, S; KLÖTI, A; YHANG, J; LUCCA, P; BEZER, P; POTRZKUS, I (2000). "Engineering the provitamin A (beta-carotene) biosynthetic pathway into (carotenoid-free) rice endosperm". Science. 287 (5451): 3035.
DOBSON, ROGER (2000), "Royalty-free licenses for genetically modified rice made available to developing countries" (PDF), Bulletin of the World Health Organization, 78 (10): 1281
NAVRÁTIL, O., 2006. Transgenóze rostlin. In: Molekulární biologie a genetika XII. Praha. Ústav molekulární genetiky Akademie věd České republiky, 77-89 s. ISBN: 8090258859.
ONDŘEJ, M., DROBNÍK, J., 2002. Transgenoze rostlin. Praha: Academia. 316 s. ISBN 80-200-0958-2.
Seznam doporučené literatury
VONDREJS, V.; ŠTORCHOVÁ, Z., 1997. Genové inženýrství, I. Praha: Karolinum, 59 s. ISBN 80-7184-402-0.
LU B, SNOW AA (2005). "Gene Flow from Genetically Modified Rice and Its Environmental Consequences". BioScience. Academic Search Elite. 55 (8): 669
POTRYKUS, I. (2001). "Golden Rice and Beyond". Plant Physiology. 125 (3): 11571161.
MICHAEL SLEZAK (August 9, 2013). "Militant Filipino farmers destroy Golden Rice GM crop". NewScientist. Retrieved Oct 26, 2013.
ZIMMERMAN, R.; QAIM, M. (2004). "Potential health benefits of Golden Rice: a Philippine case study". Food Policy. 29 (2): 147168
STAFF (2009) Global Prevalence Of Vitamin A Deficiency in Populations At Risk 1995, 2005 WHO Global Database on Vitamin A Deficiency. Geneva, World Health Organization, ISBN 978-92-4-159801-9, Retrieved 10 October 2011
COTTER, JANNET. "The Broken Promises of "Golden" Rice" (PDF). Greenpeace International. Greenpeace International. Retrieved 8 August 2016.
YE, X; AL-BABILI, S; KLÖTI, A; YHANG, J; LUCCA, P; BEZER, P; POTRZKUS, I (2000). "Engineering the provitamin A (beta-carotene) biosynthetic pathway into (carotenoid-free) rice endosperm". Science. 287 (5451): 3035.
DOBSON, ROGER (2000), "Royalty-free licenses for genetically modified rice made available to developing countries" (PDF), Bulletin of the World Health Organization, 78 (10): 1281
NAVRÁTIL, O., 2006. Transgenóze rostlin. In: Molekulární biologie a genetika XII. Praha. Ústav molekulární genetiky Akademie věd České republiky, 77-89 s. ISBN: 8090258859.
ONDŘEJ, M., DROBNÍK, J., 2002. Transgenoze rostlin. Praha: Academia. 316 s. ISBN 80-200-0958-2.