Ю.Ю. Глеба - Биотехнология растений (статья) (1117907)
Текст из файла
BIOTECHNOLOGYOF PLANTSYu. Yu. GLEBAБИОТЕХНОЛОГИЯ РАСТЕНИЙû. û. ÉãÖÅÄäË‚ÒÍËÈ ÛÌË‚ÂÒËÚÂÚ ËÏ. í.É. ò‚˜ÂÌÍÓLarge-scale cultivation oftransgenic plant varietieswithresistancestoinsects, herbicides andviruses signalizes a newera in agricultural production. Genetically engineered plants will not onlyallow to feed growingworld human population,they will become the mainsource of inexpensivemedicines and materials.© Éη‡ û.û., 1998èÓfl‚ÎÂÌË ̇ ÔÓÎflıÚ‡ÌÒ„ÂÌÌ˚ı ÒÓÚÓ‚ ‡ÒÚÂÌËÈ, ÛÒÚÓȘ˂˚ı Í Ì‡ÒÂÍÓÏ˚Ï, „·ˈˉ‡Ï Ë‚ËÛÒ‡Ï, Á̇ÏÂÌÛÂÚ ÌÓ‚Û˛ ˝Û ‚ ÒÂθÒÍÓıÓÁflÈÒÚ‚ÂÌÌÓÏ ÔÓËÁ‚Ó‰ÒÚ‚Â.ëÓÁ‰‡ÌÌ˚ „ÂÌÌ˚ÏË ËÌÊÂ̇ÏË ‡ÒÚÂÌËfl ÒÏÓ„ÛÚ Ì ÚÓθÍÓ ÔÓÍÓÏËÚ¸ Û‚Â΢˂‡˛˘ÂÂÒfl̇ÒÂÎÂÌË Ô·ÌÂÚ˚, ÌÓË ÒÚ‡ÌÛÚ ÓÒÌÓ‚Ì˚Ï ËÒÚÓ˜ÌËÍÓÏ ‰Â¯Â‚˚ı ÎÂ͇ÒÚ‚ Ë Ï‡Ú¡ÎÓ‚.Еще десять лет тому назад сложность живойклетки представлялась настолько труднопостижимой, что для анализа требовалась концепция черного ящика, заимствованная из информатики.
Сегодня же мы имеем полные последовательностигеномов более десятка микроорганизмов и геномадрожжей. Секвенирование геномов человека и растения арабидопсис ведется полным ходом и будетзавершено соответственно в 2005 и 2000 годах. Мытакже знаем, что для создания полноценной “современной” клетки требуется всего лишь 256 генов(или около того). Темнота черного ящика стала значительно более проницаемой, и многие ученые объявили, что биология вступила в постгеномную эру.Прогресс коснулся не только аналитической“инвентаризационной” биологии, занимающейсякаталогизацией деталей, из которых состоит живое.Налицо также развитие наших способностей конструировать живое. Среди последних достижений инженерной, или конструктивной, биологии следуетупомянуть успешное клонирование млекопитающих (овцы, свиньи, коровы), создание первых искусственных хромосом человека, создание трансгеномных мышей, содержащих и экспрессирующихмегабазный локус иммуноглобулинов человека, и т.д.На наших глазах современная биология превратилась в науку, которая дала начало технологиям,преобразившим производство.
Биотехнологии стали реальной производительной силой. В 1996 годубиотехнологические компании произвели продуктов на сумму в 12,4 млрд долл. (на 28% больше, чемв предыдущем году, и эта тенденция быстрого ростасохранится в ближайшее десятилетие). Львиную долю продуктов, созданных на основе современныхбиотехнологий (генетической инженерии), составили фармацевтические белки (более 7 млрд долл.),прежде всего инсулин, альфа-интерферон, антигенвируса гепатита В, эритропоэтин, фактор стимулирования гранулоцитов. Биотехнология растений заметно отставала вплоть до последнего времени, однако за последние два года наблюдается быстрыйвыброс на рынок трансгенных растений с новымиполезными признаками. Трансгенные растения вСША в 1996 году занимали площадь в 3 млн акров(1 акр = 0,404 га), в 1997 году эта площадь увеличилась примерно до 13–15 млн акров, а в 1998 году составит не менее 60 млн акров.
Поскольку основныетрансгенные формы кукурузы, сои, хлопчатника сустойчивостью к гербицидам и насекомым хорошосебя зарекомендовали, есть все основания ожидать,что площадь под генноинженерными растениями вбудущем, 1999 году увеличится в 2,5–3 раза.ÉãÖÅÄ û.û. ÅàéíÖïçéãéÉàü êÄëíÖçàâ3Ниже приведены данные о предполагаемой доле(в %) трансгенных форм растений в сельском хозяйстве США в 1997 году (“Wall Street Journal”, апрель1997 года):КукурузаСояХлопчатникТоматы61215<1Стоящий перед биотехнологией социальный заказ становится все более настоятельным.
За это столетие население Земли увеличилось с 1,5 до 5,5 млрд,предполагается, что к 2020 году эта цифра вырастетдо 8 млрд. Питание и медицинское обслуживаниетакого количества населения представляют собойнаиболее важную проблему, стоящую перед человечеством.Решение проблемы увеличения производствапродуктов питания старыми методами уже невозможно. Хотя производство сельскохозяйственныхпродуктов за последние сорок лет увеличилось в 2,5раза (в равной степени благодаря селекции и улучшению сельскохозяйственных методов), дальнейшеезначительное улучшение представляется маловероятным.
Кроме того, существующие сельскохозяйственные технологии не являются возобновляемыми:в течение всего лишь двадцати последних лет мыпотеряли более 15% почвенного слоя, а используемые источники энергии (нефть) также небезграничны. Наконец, большая часть пригодных к возделыванию почв уже вовлечена в сельскохозяйственноепроизводство.Ситуация с медицинским обслуживанием не менее драматична. Несмотря на огромные достижения современной медицины, производимые сегодня лекарственные препараты столь дороги, что тричетверти населения Земли сейчас полностью полагаются на традиционные донаучные методы лечения, прежде всего на неочищенные препараты растительного происхождения.
В развитых странахлекарственные средства на 25% состоят из природных веществ, выделенных из растений. Открытияпоследних лет (противоопухолевые препараты: таксол, подофиллотоксин) свидетельствуют, что растения еще долго будут оставаться источником новыхполезных биологически активных веществ (БАВ) ичто способности растительной клетки к синтезусложных БАВ все еще значительно превосходятсинтетические способности инженера-химика.åÖíéÑõ ÉÖçÖíàóÖëäéâíêÄçëîéêåÄñàà êÄëíÖçàâОтсчет истории генетической инженерии растений принято вести с 1982 года, когда впервые былиполучены генетически трансформированные растения [30].
Метод трансформации основывался наприродной способности бактерии Agrobacterium4tumefaciens генетически модифицировать растения.Реконструированные штаммы Agrobacterium, содержащие неонкогенные варианты Ti-плазмид иобладающие повышенной вирулентностью, сталиосновой одного из наиболее популярных методовтрансформации. Первоначально трансформацияприменялась для генетической инженерии двудольных, однако работы последних лет [5, 14] свидетельствуют, что этот метод эффективен и в отношениикукурузы, риса, пшеницы.Другим широко распространенным методомтрансформации является технология, основаннаяна обстреле ткани микрочастицами золота (илидругих тяжелых металлов), покрытыми растворомДНК [15].
Все выращиваемые ныне коммерческиетрансгенные сорта получены с помощью названныхвыше двух методов. Современный арсенал методовтрансформации, однако, довольно обширен и включает такие подходы, как введение ДНК в голыеклетки (протопласты), электропорация клеток, микроинъекции ДНК в клетки, прокалывание клетокпутем встряхивания их в суспензии микроигл, опосредованная вирусами инфекция и т.д. [1, 9, 10, 17].ìëíéâóàÇéëíú ä ÉÖêÅàñàÑÄåГенетически измененные растения с устойчивостью к различным классам гербицидов в настоящеевремя являются наиболее успешным биотехнологическим продуктом. Классическая сельскохозяйственная химия стремилась к созданию гербицидовселективного типа, которые бы угнетали рост возможно большего числа видов сорняков, не подавляя при этом роста культурных сортов.
Несмотря напрогресс в 1960–1970-х годах в создании чрезвычайно эффективных гербицидов (сульфонил мочевины, имидазолиноны и др.), которые используются в низких концентрациях (менее 100 г/га и даже10 г/га), чрезвычайно малотоксичны для животныхи человека и весьма селективны, за последние двадцать лет качественно новых химических препаратовне появилось.Биотехнология позволила совершить качественный прыжок, так как оказалось возможным генетически изменять устойчивость растений к тем илииным гербицидам либо путем введения генов, кодирующих белки, нечувствительные к данномуклассу гербицидов, либо за счет введения генов,обеспечивающих ускоренный метаболизм гербицида в растении.
К настоящему времени клонированыгены, кодирующие нечувствительные к действиюгербицидов ферменты-мишени, что дало возможность получать трансгенные растения, устойчивые ктаким гербицидам, как глифосат (коммерческое название Roundup) [6, 14] и хлорсульфуроновым и имидазолиноновым гербицидам [18, 20]. Изолированытакже гены, которые кодируют ферменты деградации некоторых гербицидов, что позволило получать трансгенные растения, устойчивые к фосфинотрицину (коммерческое название BASTA) [7],ëéêéëéÇëäàâ éÅêÄáéÇÄíÖãúçõâ ÜìêçÄã, ‹6, 19982,4 D [3], далапону [4]. В 1997 году устойчивая кRoundup соя, распространяемая компанией “Asgrow”, была признана в США сельскохозяйственным продуктом года.ìëíéâóàÇéëíú ä çÄëÖäéåõåИнтересный подход, обеспечивающий устойчивость растений к насекомым, предложила генетическая инженерия растений.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
