Jedną z takich metod jest wykorzystanie wektora, czyli nośnika pobranego fragmentu materiału genetycznego. Wektorami takimi mogą być bakterie rodzaju Rhizobium o naturalnej zdolności wprowadzania swojego DNA do komórek roślinnych. Plazmid pochodzący z komórek gatunku Agrobacterium tumefaciens lub Agrobacterium rhizogenes posiada region DNA kluczowy dla całego procesu. Fragment plazmidu Ti w przypadku pierwszej, lub Ri w przypadku drugiej bakterii potrafi bowiem przenikać do wewnątrz komórek rośliny i ulega wbudowaniu w roślinny genom. Manipulacja genetyczna w tej metodzie polega na pracy naukowców nad skomponowaniem wewnętrznej struktury Ti lub Ri, tym samym zadecydowaniu jakie geny mają zostać wprowadzone do docelowej rośliny.

Rośliny genetycznie modyfikowane można otrzymać także bez udziału wektora genetycznego, za pomocą bezpośredniego wprowadzenia wybranych genów. By było to możliwe uprzednio należy pozbawić komórkę roślinną ściany komórkowej, np. przy użyciu odpowiednich enzymów degradujących. Tak więc działania przeprowadzane są w hodowli protoplastów. Do metod bezwektorowych należą: mikroiniekcja, mikrowstrzeliwanie, elektroporacja, fuzja liposomów oraz metoda z użyciem PEG. Przy czym mikrowstrzeliwanie nie wymaga degradacji ściany komórkowej.

Elektroporacja czyni błonę docelowej komórki strukturą porowatą. Metoda oparta jest na działaniu odpowiednio dobranych impulsów elektrycznych. Pory umożliwiają przenikanie cząsteczki DNA do wewnątrz komórki, podczas gdy błona komórkowa zostaje naruszona metodą fizyczną.

Mikrowstrzeliwanie polega na wstrzelaniu do komórki docelowej mikrokulek wykonanych z wolfranu lub złota, które uprzednio poddawane są opłaszczaniu obcym DNA. Całości działań dokonuje się za pomocą tzw. „armatki genowej”, ang. particle gun. Komórki w tym przypadku nie są pozbawiane ścian komórkowych, co jest pewnym usprawnieniem. Dodatkowo modyfikacjom może zostać poddany genom mitochondrialny lub chloroplastowy. Niestety podczas wykonywania mikrowstrzeliwania dochodzi do uszkodzeń komórek, a sama fizyczna metoda jest mało wydajna.

Mikroiniekcja dokonywana jest przez eksperymentatora, który wprowadza obce DNA do komórki docelowej za pomocą igły mikromanipulatora. Sposób ten jest mało wydajny z uwagi na długi czas trwania i trudność osiągania właściwych wyników. Jest to metoda chemiczna.

Fuzja liposomów to metoda chemiczna o dość dużej wydajności. Wymaga ona hodowli protoplastów komórek docelowych. Komórki otoczone tylko błoną posiadają zdolność fuzji z dostarczanymi membranami. Dlatego metoda wykorzystuje liposomy, czyli struktury które powstają na drodze łączenia roztworu wprowadzanego DNA z membranami. W wyniku wytrząsania, 2 fazy tworzą ostatecznie pęcherzyki otoczone błoną, zawierające wewnątrz materiał genetyczny. W wyniku kontaktu z protoplastami membrany struktur ulegają fuzji z błoną protoplastu, a materiał genetyczny oddawany jest do wewnątrz komórki.

Ostatnim sposobem modyfikowania organizmów jest metoda z użyciem PEG, czyli glikolu polietylenowego, ang. polyethylene glycol. Zastosowanie tego związku skutkuje zmianą przepuszczalności błony komórkowej, co pozwala na wniknięcie obcego DNA. To znaczy, błona komórkowa zyskuje na bardzo krótki czas stan odwracalnej dezintegracji, który wykorzystuje sie w metodzie.

Przeczytaj również: 

Reverdia potentatem w produkcji bursztynianu – nowy produkt BIOSUCCINIUM™

Glony wyprodukują tańsze leki na raka?

Izabela Kołodziejczyk
portal Biotechnologia.pl

źródło: „Biotechnologia roślin” red. naukowa Stefan Małolepszy, PWN 2009