Proč (ne)potřebujeme geneticky modifikované organizmy?



Nepřežívají nejsilnější, ani nejinteligentnější, nýbrž ti, kteří se nejlépe přizpůsobí změnám
Charles Darwin


Evoluce jako tvůrce modifikací
Bílé víno vzniklo před 7 tis. lety inzercí transpozonu do genu pro antocyan u původního červeného
vína

Teorie Červené královny nebo hledání ztraceného ráje
Musíme stále běžet, abychom zůstali na místě nebo se stačí vrátit ke starému dobrému a osvědčenému


Evoluce – příběh Nokia
Dnes těsně před vyhynutím


Evoluce -  příběh iphone
2007
2017

Dnešní plodiny vznikly dlouhodobým šlechtěním
Z „osobností“ jsme vyrobili na nás absolutně závislé organismy.


Proměna Almerie aneb jde to i bez GMO
60. léta – neúrodná, suchá oblast
2817_003678_Foto_1_810343112 mar_plasticos
Nyní – 50 tisíc hektarů skleníků




Almería view from space
[Tomateinv.jpg]


Kontrolované opylování
P4223915_c_-Koppert-Biological-Systems22042009_140218 00343572
Bombus terrestris (earth bumblebee)
hommelflat

Co je to geneticky modifikovaný organismus (GMO)?
Organismus jehož genetický materiál byl úmyslně změněn pomocí metod genového inženýrství.


Náhodné změny indukované člověkem pomocí mutagenů nejsou podle zákona GMO.



Moderní šlechtění - povoleno



Revoluce v biologii
 CRISPR/Cas9 nukleáza - "molekulární nůžky "
Štěpení DNA

GMO – 103 milionu stránek
Lionel Messi – 215 milionu stránek
PewDiePie – 10 miliard shlédnutí

GMO na internetu

První GMO produkt na trhu
      1982
Inzulín produkovaný bakteriemi E.coli

První GMO plodina na trhu
1994
standardní rajče     upravené rajče
Řeší se otázka plýtvání potravin

První GMO živočich na pultech
2017
Kanada
losos

Zlatá rýže
Výsledek obrázku pro golden rice





V ČR klesá plocha osetá GMO plodinami
•8 380 ha v roce 2008
6 480 ha v roce 2009
•4500 ha v roce 2013

Kolik se vlastně GMO plodin pěstuje?
USA
•sója 94%
• bavlna 90%
• řepka 90%
•cukrová řepa 95%
• kukuřice 88%

Jak se zvyšuje prodej semen GMO plodin v miliardách dolarů












Bacillus subtilis
cold shock protein B
Vkládání cizorodých genů
Kukuřice odolná vůči suchu

Výsledek obrázku pro bt corn fusarium
Kukuřice odolná vůči zavíječi
Bacillus thuringiensis     Bt delta endotoxin
Vkládání cizorodých genů

•Problémy konstrukce
GM plodin:
 1) nízká efektivita

2) náhodnost integrace transgenu
3) legislativa

Revoluce v biologii
 CRISPR/Cas9 nukleáza - "molekulární nůžky "
=
CRISPR RNA
Sekvenčně specificky váže DNA
Cas9
vytváří dvouřetězcové zlomy DNA
20bp
Sekvenčně specifická vazba komplexu CRISPR/Cas9 na DNA
Štěpení DNA
Genomická DNA

Cílená editace genomu rostlin
dvouřetězcový zlom
1)Inaktivace genu
v důsledku narušení jeho čtecího rámce
2) Modifikace (oprava) genu (např. SNP mutace)
3) Inzerce transgenu
do specifického lokusu v genomu

Chromozomální aberace - delece
→
Delece v rozmezí cca 20bp – několik Mbp

→
Chromozomální aberace - inverze
→
Paracentrická inverze
Pericentrická inverze

 Tvorba "transgene-free" rostlin
1) transientní transformace protoplastů (nedochází k integraci konstruktu do rostlinného genomu)

2) segregace transgenu v následujících generacích
transgen
Požadovaná
mutace
Následující generace

Využití CRISPR/Cas9 pro tvorbu rezistentní pšenice
Mutace všech 6 alel MLO (MILDREW RESISTANCE LOCUS) u pšenice vede k rezistenci k patogenu Blumeria
graminis (padlí travní).

 "Syntetická" pšenice
Symbióza mezi pšenicí a bakterií
1) odstranit geny rezistence vůči bakterii z genomu pšenice

2) do genomu vložit geny zodpovědné za symbiotické interakce

Craig Venter
  Synthetic genomics

Craigventer2.jpg (3328×4992)

Synthia – umělý život (2016)
•Craig Venter: „první druh.... jehož rodičem je počítač... a je to také první druh, který má ve své
DNA zapsán odkaz na své webové stránky“
•
•473 genů
•
•
– Richard Feynman: "What I cannot build, I cannot understand"
Synthetic cell (Science)

A jak to všechno dopadne?
Stane se z GMO časem Bio?


Centrum strukturní a funkční genomiky



Oddělení vývojové genetiky rostlin