ביוטכנולוגיה/תחומי יישום עיקריים להנדסה גנטית בתא צמחי

רבות מן התכונות נשלטות על ידי מספר רב של גנים ולכן עדיין קשה ליצור צמחים "מהונדסים" בעלי חשיבות כלכלית.

לכן, רב הצמחים ה"מהונדסים" שכן נמצאים בידינו, הם תוצאה של שינוי בביטוי של גן אחד בלבד.

לדוגמא, עמידות לקוטלי עשבים:

הקניית עמידות לקוטלי עשבים

גישות עיקריות ליצירת צמחים מהונדסים עמידים לקוטלי עשבים עמידות בפני קוטלי עשבים – עשב פוגע בגידול החקלאי ולכן הנדסה גנטית מאפשרת ליצור צמחים העמידים בפני קוטל עשבים.

נמצאו כמה מינים שיצרו באופן ספונטני עמידות לקוטלי חרקים והוכח שהעמידות נובעת ממוטציה דומיננטית יחידה. על כן, קל להעביר את המוטציה לצמח אחר.

ישנן שתי גישות ליצירת צמחים עמידים:

1. שינוי רגישות האנזים המושפע מקוטל העשבים - בידוד גנים מצמחים מוטנטים שפיתחו עמידות והעברת הגן הספציפי לצמחים רגישים. חסרון: המוטציה גורמת לעתים לירידה בפעילותו האנזימטית של האנזים. פתרון: החדרת הגן הספציפי יחד עם מבנים מיוחדים המחזירים את הפעילות האנזימטית על כנה.
2. החדרת גן לאנזים המבטל את רעילות קוטל העשבים - *העברת גנים מצמחים עמידים המנטרלים את קוטל העשבים ע"י שינוי מבנהו. *העברת גנים מחיידקי קרקע עמידים המנטרלים את קוטל העשבים באותה דרך.

חסרונות ההדברה כימית של עשבים שוטים:

• הקוטל חודר אל האדמה ומגיע אל מי השתייה.
• עשבים מפתחים יעילות כנגד קוטלים.
• הקוטל אינו מספיק בררני ולעתים פוגע גם בצמח עצמו.

הקניית עמידות לנזקי חרקים

חסרונות הריסוס וההדברה:

• רעילים גם לחרקים ובע"ח מועילים.
• זיהום סביבתי של הקרקע ומי התהום.
• הריסוס לא מגן על כל חלקי הצמח.
• הריסוס מוגבל לתקופות מסוימות וכך צמחים הגדלים בזמנים שונים נפגעים יותר או פחות בהתאם לזמנים.

גישות עיקריות ליצירת צמחים מהונדסים עמידים לנזקי חרקים:

1. גנים מחיידקים פוגעי חרקים. הגן המסוים פוגע בטווח צר של חרקים המזיקים לצמח ולא לאחרים. המתת החרק מתרחשת מיד לאחר שהחל לאכול מן הצמח וכך נחסך נזק משמעותי.
2. גנים מצמחים שפיתחו ספונטנית עמידות לחרקים, המקודדים לחלבונים מעכבי פרוטאזות הגורמים לחוסר בחומצות אמינו חיוניות בגוף החרק המזיק.

עמידות לחרקים (דוגמא Bt):

• Bt – חלבון המשתק את מערכת העיכול של זחלים ולכן החרקים מתים.
• Bt לא פוגע בבני אדם.
• החדרת הגן Bt לצמח תגרום לתמותת החרקים.

צמחים טרנסגניים – 2 דוגמאות:

1. Golden Rice – אורז טרנסגני שבעל גן לבנות B קריטן (חומר מוצא לויטמין A). משתמשים בו בעיקר עבור מדינות עולם שלישי.
2. צמחים טרנסגניים העמידים ליובש – גידול צמחים באזורי מדבר חוסך כסף ומנצל את האדמות היבשות.

הקניית עמידות להתקפה נגיפית

כאשר צמח מותקף ע"י וירוס מוחלש כלשהו, הוא הופך להיות מוגן מפני גזעי וירוסים אלימים יותר. לכן, הדבקתו בווירוס מוחלש. לדוגמא: שימוש בנגיף מוזאיקת הטבק (TMV) מקנה לצמח עמידות מפני התקפה של וירוס אלים.