Agriculture
Transgenic Plants
Production of Bovine Somatotrophin
Revision
How is genetic engineering oforganisms carried out (think back toSG and Higher)?
What is needed?
What is substances are producedthrough genetic engineering?
What else do we know?
Transgenic Plants
A transgenic organism is an organismthat is carrying genetic material ofanother organism in its genome.
Producing a transgenic organismrequires:
A vector used to insert the required DNAinto a plant
A way of ensuring the gene is carried in allcells
Vectors
A vector is an agent used to transferDNA from one organism to another
Agrobacterium (tumerfaciens) is acommonly used vector
Agrobacterium is a soil bacteria
It contains a plasmid (known as Ti)which it can insert into plant DNAcausing a tumour (crown gall disease)
Vectors cont…
ppath1
Procedure for creating a transgenicplant using a Ti-plasmid
Ti disease gene is disabled
Eg. By removing it with restrictionenzymes
A target gene containing desiredcharacteristics is identified
A target gene is removed from sourceDNA using a restriction enzyme
The plasmid is then cut using thesame restriction enzyme
Procedure for creating a transgenicplant using Ti cont…
The foreign DNA (target gene) is thenadded to the plasmid and sealedusing DNA ligase
The modified plasmid is returned tothe Agrobacterium
(Note the plasmid also has a methodfor identification e.g antibioticresistance – later in the process thisis used to identify the cells that havethe plasmid)
Procedure for creating a transgenicplant using Ti cont…
Plant cell protoplasts are prepared
The protoplasts are incubated withthe bacterium containing the modifiedplasmid
Grown in a selective medium thatallows only the growth of cellscontaining the plasmid (and selectedgene)
E.g the medium may contain an antibiotic
Example 1 – insect resistance
The bacteria Bacillus thuringiensisproduces proteins (known as BTtoxins) that have been used forinsecticides
The toxin is isolated from the bacteriagenome and inserted into Ti plasmidof agrobacterium
The resulting plant kills insects thateat it
Example 1 – insect resistance
Potato, cotton and soybean are allplants were this technique is used
Benefits
Only insects eating the plant are killed
Reduces the use of pesticides
The entire plant has protection (not justthe leaves and stem, as would be thecase if it was sprayed)
Example 2 – Tomato plants
Tomato ripening is naturally accompaniedby softening due to an enzyme – PG(polygalacturonase)
Fruit an usually picked while still green andripened artificially using ethene gas
By modifying the PG gene, fruit could beleft to ripen longer without softening
Fresher, riper tomatoes could be deliveredto supermarkets
Bovine Somatotrophin (BST)production
Bovine somatotrophin is a growthhormone that can be used to increasegrowth (mainly muscle and bone) andmilk production in cattle
The gene is isolated from cattle cellsusing restriction enzymes
A restriction enzyme is also used toopen a plasmid from an E. colibacteria
Bovine Somatotrophin (BST)production
The BST gene is inserted into theplasmid using DNA ligase
The E.coli bacteria containing theplasmid are then cultured
The gene is expressed (i.e.transcribed and translated intoprotein form) during bacterial growth
The protein is then purified andprepared for administration to cattle
Use of BST
BST is either administered byinjection or the protein is included incattle feed
Results in a 10% increase in milkproduction
Disadvantages / concerns
Can increase mastitis in cows
Lameness later in life – due toenlarged udders
BST causes a lack of fat deposits(more of the glucose etc.. is used)therefore hypothermia can develop
BST found in milk – supposedly safeas it will be broken down in ourstomachs
Learning Activities
Monograph pg 90 – 94
DART pg 88 – 93
Scholar
Genetically Modified Plants worksheet
Make flow diagrams / posters of the process of
Creating transgenic plants
BST production
Assignment Questions – 2001 Q12, 2005 Section B Q8
Look at websites
http://www.food.gov.uk/gmfoods/gmtt/gmplantshow
Moral and Ethical Issues related totransgenic organisms
Moral and Ethical codes attempt toestablish acceptable human behaviour forthe benefit of all society ‘DART’
Transgenic organisms
What rights do they have?
Farmers
What might there opinions towards transgenicbe?  How might differing views on accompanyingfarms be dealt with?
Moral and Ethical Issues related totransgenic organisms
Consumers
What are the pros and cons?
What are the facts vs media hype?
The Environment
Benefits vs problems
Biotechnology Industry
Motives vs issues
Formal Debate
This house supports the creation anduse of transgenic organisms
THE END OF UNIT ONE
(Except for the NAB)