Agrobacterium Géré Par Le Transfert De Gènes Chez Les Plantes | Biotechnologie (avec schéma)

Le transfert de gènes par l'intermédiaire d'Agrobacterium chez les plantes!

Agrobacterium est une bactérie pathogène à Gram négatif impliquée dans le développement de la maladie de la formation de la galle des cernes chez les espèces végétales. La formation de galles couronne est due au transfert d'un segment d'ADN oncogène (causant le cancer) dans la cellule végétale au niveau des sites blessés.

Ce segment d'ADN (ADN de transfert ou ADN-T) est présent dans un grand plasmide appelé plasmide Tumorinducteur (Ti) dans la bactérie. L'ADN-T (environ 20 kb de long) est intégré dans le chromosome de la plante par recombinaison. Une série de gènes de virulence (vir) sont impliqués dans la direction du processus d'infection. Ainsi, quand une racine ou une tige de la plante est blessée, elle donne une réponse certaine.

En réponse à ces signaux, les gènes vir de A. tumefactions deviennent activés et dirigent une série d'événements nécessaires au transfert de l'ADN-T du plasmide Ti au chromosome de la plante. La fonction de différents gènes vir comprend une copie de l’ADN-T, suivie de la fixation d’un produit sur le brin d’ADN-T copié afin d’agir en tant que leader, puis d’ajouter des protéines avec la longueur de l’ADN-T, éventuellement comme agent protecteur. mécanisme.

Ceux-ci finissent par ouvrir un canal dans la membrane cellulaire bactérienne, à travers lequel passe l'ADN-T. L'ADN-T pénètre ensuite dans la plante par la plaie. Cependant, on ne sait toujours pas comment l'ADN bactérien se déplace du cytoplasme vers le noyau de la cellule végétale, ni comment l'ADN-T s'intègre dans les chromosomes de la plante.

Pour utiliser ces bactéries en tant que vecteur, la région de son ADN-T est supprimée, à l’exception des régions frontalières et des gènes vir. Le transgène est ensuite inséré entre les régions de l'ADN-T, où il est transféré à la cellule de la plante et s'intègre dans le chromosome de la plante (Fig. 1). L'ADN-T est clone dans des plasmides Ti, qui sont coupés à la taille et répliqués dans E. coli pour faciliter la manipulation ultérieure. Ces vecteurs sont mobilisés dans les souches hôtes d'Agrobacterium et utilisés pour infecter les tissus végétaux.

Ces tissus végétaux infectés sont ensuite cultivés sur des supports contenant des produits chimiques spécifiques, des régulateurs de croissance destinés à faciliter la régénération des cellules transformées. La sélection des transformants se fait en présence d'un antibiotique présent dans le milieu de culture. Les plantes transformées sont finalement analysées pour une intégration stable et une analyse fonctionnelle du gène inséré.

Fusion de protoplastes:

Les cellules sans la paroi cellulaire sont appelées protoplastes. Ces protoplastes peuvent absorber l'ADN directement en présence de certains produits chimiques (comme le polyéthylène glycol, le PEG). Une concentration plus élevée de PEG provoque la perméabilisation de la membrane plasmique, ce qui permet l'absorption de l'ADN dans les protoplastes. Même les signaux électriques peuvent être utilisés pour créer de petits trous dans la membrane plasmique en faisant passer un courant électrique.

Ceci est connu sous le nom d'électroporation. Ces petites ouvertures facilitent ensuite l'absorption d'ADN étranger par les protoplastes. Ceci est ensuite suivi de la formation de la paroi cellulaire et de l’initiation de la division cellulaire. Cependant, la production de plantes transgéniques par transfert direct de gènes sur des protoplastes dépend d'un système efficace de régénération de protoplastes en plantes.

Transfert de gènes par pistolet génétique ou biolistique:

C'est la technique la plus récente où l'on peut délivrer de l'ADN d'intérêt dans une cellule en chargeant des microparticules (comme de l'or ou du tungstène) à une vitesse élevée. Ce processus de livraison de l'ADN s'appelle le bombardement. À l'intérieur de la cellule, des molécules d'ADN sont libérées par les particules et cet ADN finit par s'intégrer au génome nucléaire ou à l'organelle de la cellule hôte.

Les tissus des ex-plantes sont finalement cultivés sur des milieux contenant des hormones / antibiotiques spécifiques pour sélectionner les plantes transformées. Une fois que le gène d’intérêt est transféré à l’hôte souhaité, son intégration stable doit être établie, ce qui se fait par la régénération de plantes. Ceci est réalisé par la technique de culture tissulaire.

Le processus de culture tissulaire peut être divisé en quatre étapes:

Stade I:

Inclut la sélection des explants appropriés et leur transfert sur un milieu nutritif.

Étape II:

Inclut la prolifération des tissus en croissance sur le milieu de multiplication.

Étape III:

Comprend le transfert du tissu en croissance (callus) sur un support où il peut se différencier en différentes parties.

Étape IV:

Comprend le transfert des plantules dans le milieu naturel. Cependant, les gènes d'intérêt peuvent être ajoutés de deux manières: orientation sens et antisens. Pour exprimer ou surexprimer le gène, on peut le mettre en orientation sens. Cependant, si on veut bloquer le produit indésirable ou une étape dans une voie biochimique, on peut placer le gène dans une orientation antisens.