Ю.Ю. Глеба - Биотехнология растений (статья) (1117907), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Одни из нихважны для собственно сельскохозяйственного производства. К ним можно отнести повышение общейпродуктивности растений за счет регулированиясинтеза фитогормонов или дополнительного снабжения кислородом растительных клеток, а такжепризнаки, обеспечивающие устойчивость к разногорода вредителям (насекомые, грибы, бактерии, вирусы, нематоды) или же к абиотическим факторам(засуха, засоленность, оксидативный стресс). Кэтой же группе можно отнести устойчивость к разного рода гербицидам, создание форм растений смужской стерильностью, возможность гораздодольше сберегать выращенный урожай.К признакам, которые влияют на качество получаемой продукции, относится возможность манипулирования молекулярным весом жирных кислот.Растения будут производить биодеградирующийпластик, по цене сопоставимый с полиэтиленом,получаемым из нефти.
Открылась возможность получения крахмала с заданными физико-химическими свойствами. Аминокислотный состав у растительных запасных белков становится болеесбалансированным и легкоусвояемым для млекопитающих. Растения также становятся продуцентами вакцин, фармакологических белков и антител,что позволит значительно удешевить лечение разных заболеваний, в том числе и онкологических.ëéêéëéÇëäàâ éÅêÄáéÇÄíÖãúçõâ ÜìêçÄã, ‹6, 1998Получены и испытываются трансгенные растенияхлопка с уже окрашенным волокном. В будущем натуральное хлопковое волокно будет крепче, не будет ни мяться, ни садиться и будет иметь различнуюокраску без применения химических красителей.Необходимо отметить, что рынок для продуктов сновыми качествами более значителен, чем рынокпродуктов с улучшеными чисто сельскохозяйственными признаками, хотя в настоящее время именнопризнаки первой группы, такие, как устойчивость кгербицидам и насекомым, получили первый коммерческий успех на полях США.ÉÖçÖíàóÖëäÄü åéÑàîàäÄñàü èãÄëíàÑВо многих случаях генетической модификациибудут подвергаться не ядерные геномы, а геномыпластид [25] или митохондрий.
Такие системы ужесегодня позволяют значительно увеличить содержание продукта в трансгенном материале. Управляемая активность генов (за счет использования индуцибельных генетических систем, когда активностьгена включается добавлением небольших молекултипа тетрациклина, стероидов, тяжелых металлов ит.д.), селективная экспрессия трансгена в определенных тканях, а также направления компартментализации продукта действия гена (в эндоплазматическомретикулуме, вакуолях, пластидах, митохондриях, секреция в окружающую среду) – все эти направления улучшения генноинженерных растений активно исследуются. Наконец, нелишне упомянутьсистему экспрессии в растениях чужеродной генетической информации, опосредованной вирусами.Разработанная усилиями компании “Biosource”(США) технология позволяет быстро и в большихколичествах нарабатывать в растениях белки и небольшие молекулы за счет инфицирования растений генетически модифицированными вирусами,содержащими встроенные чужеродные гены техили иных белков/ферментов.
За этой системойбольшое будущее, так как она позволяет изменитьбиосинтетические процессы в растениях без длительных и дорогостоящих манипуляций с растительным геномом.ëàëíÖåõ à àçëíêìåÖçíõÉÖçÖíàóÖëäéâ àçÜÖçÖêàà ÅìÑìôÖÉéПрименяемые в настоящее время методы и технологии генетического конструирования весьманесовершенны. Например, существующие методытрансформации растений малоэффективны, видои сортоспецифичны, приводят к случайному встраиванию чужеродной ДНК в геном реципиента, накладывают ограничения на количество переносимой информации и т.д.Переброс трансгенов из одного сорта в другойтребует многократных возвратных скрещиваний и,главное, не является генетически чистой процедурой, поскольку вместе с чужеродной ДНК в процессе случайной рекомбинации происходит переносÉãÖÅÄ û.û.
ÅàéíÖïçéãéÉàü êÄëíÖçàâразличных кусков ДНК сорта-донора. Трансгены всегодняшних коммерческих сортах постоянно включены (экспрессируются) и, как правило, работаютво всех органах и тканях растения. Поскольку эффективной процедуры встраивания трансгенов в заранее заданный участок генома не существует, манипулирование даже несколькими независимымипризнаками и их координированный переброс всотни сортов превращаются в логистический кошмар для селекционных компаний.Очевидно поэтому, что любой прогресс биотехнологии растений будет зависеть от разработки генетических систем и инструментов, которые позволят более эффективно управлять трансгенами.Ситуация аналогична той, которая наблюдается вкомпьютерной индустрии, где помимо увеличенияобъемов обрабатываемой информации и улучшения самих компьютеров нужны еще операционныесистемы управления информацией типа микрософтовских “окон”.Для чистого вшивания/вырезания трансгеннойДНК в растительный геном все больше применяютзаимствованные из микробной генетики системыгомологичной рекомбинации, такие, как системыCre-lox (от англ.
Control of recomdination и locus ofcrossover) и Flp-frt. Будущее, очевидно, будет за управляемым переносом генов от сорта к сорту, основанным на применении предварительно подготовленного растительного материала, который ужесодержит в нужных хромосомах/местах участки гомологии, необходимые для гомологичного встраивания трансгена. Помимо интегративных системэкспрессии будут опробованы автономно реплицирующиеся векторы. Особый интерес представляютискусственные хромосомы растений, которые теоретически не накладывают никаких ограниченийна объем вносимой чужеродной информации.èéàëäà ÉÖçéÇ, äéÑàêìûôàïçéÇõÖ èéãÖáçõÖ èêàáçÄäàСитуация в этой области меняется радикальнымобразом, прежде всего благодаря существованиюпубличных и коммерческих баз данных, содержащих информацию о большинстве генов бактерий,дрожжей, человека и растений, а также вследствиеразработки методов, позволяющих одновременноанализировать экспрессию большого количествагенов с очень высокой пропускной способностью.Применяемые на практике методы можно разделить на две категории.К первой категории относятся методы, позволяющие вести экспрессионное профилирование, такие, как субтракционная гибридизация,электронное сравнение EST-библиотек, полученных из различных тканей либо при различныхфизиологических/генетических параметрах, серийный анализ экспрессии генов SAGE, а также “генные чипы” типа изготовляемых компаниями “Affymetrix”, “Synteni”, “Hyseq”.
Эти методы позволяют7быстро установить корреляцию между тем илииным фенотипическим признаком (болезнь, устойчивость к болезни, новое содержание/качество техили иных практически важных молекул и т.д.) и активностью конкретных генов.Второй подход, называемый позиционным клонированием, заключается в создании за счет инсерционного мутагенеза (Т-ДНК-опосредованные либотранспозоновые инсерции) мутантов с нарушениями в интересующем нас признаке или свойстве, споследующим клонированием соответствующегогена как такового, который заведомо содержит известную последовательность (инсерция).Как можно заметить, названные выше методыне предполагают никаких изначальных сведений огенах, контролирующих тот или иной признак. Отсутствие рационального компонента в данном случае является положительным обстоятельством, поскольку поиск не ограничен нашими сегодняшними(по определению, неполными) представлениями оприроде и генетическом контроле конкретного интересующего нас признака.ãàíÖêÄíìêÄ1.
Мельников П.В., Пастернак Т.П., Глеба Ю.Ю., Сытник К.М. Микроинъекция ДНК в клетки высших растений // Докл. АН УССР. 1985. № 10. С. 69–71.2. Arakawa T., Chong D.K.X., Merritt J.L., Langridge W.H.R.Expression of Cholera Toxin B Subunit Oligomers inTransgenic Potato Plants // Transgenic Res. 1997. Vol.
6.P. 403–414.3. Bayley C., Trolinder N., Ray C. et al. Engineering 2,4 DResistance into Cotton // Theor. Appl. Genet. 1992. Vol. 83.P. 645–649.4. Buchaman-Wollaston V., Snape A., Cannon F. A Plant Selectable Marker Gene Based on the Detoxication of theHerbicide Dalapon // Plant Cell. 1992. Vol. 11. P.
627–632.5. Chan M.T., Chang H.H., Ho S.L. et al. Agrobacteriummediated Production of Transgenic Rice Plants Expressinga Chimeric Alpha-Amylase Promoter Beta-GlucuronidaseGene // Plant Mol. Biol. 1993. Vol. 22. P. 491–506.6. Comai L., Facciotti D., Hiatt W. et al. Expression in Plantsof a Mutant Salmonella Gene from Salmonella Typhimurium Confers Tolerance to Glyposate // Nature. 1985.Vol. 317. P. 741–744.7. De Block M., Botterman J., Vandewiele M. et al. Engineering Herbicide Resistance in Plants by Expression of aDetoxifying Enzyme // EMBO J.
1987. Vol. 6. P. 2513–2518.8. Edelbaum 0., Ilan N., Grafi G. et al. Two Antiviral Proteins from Tobacco: Purification and Characterization byMonoclonal Antibodies to Human b-Interferon // Proc.Nat. Acad. Sci. USA. 1990. Vol. 87. P. 588–592.9. Frame B.R., Drayton P.P., Bragnall S.V. et al.
Productionof Fertile Transgenic Maize Plants by Silicon CarbideWhisker-Mediated Transformation // Plant J. 1994. Vol. 6.P. 941–948.10. Fromm M.E., Morrish F., Armstrong C. et al. Inheritanceand Expression of Chimeric Genes in the Progeny ofTransgenic Maize Plants // Biotechnology. 1990.
Vol. 8.P. 833–844.11. Gioppa-della G., Bacur S.C., Taylor M.L. et al. TargetingHerbicide-Resistant Enzyme from Escherichia coli to Chloroplasts of Higher Plants // Jbid. 1987. Vol. 5. P. 579–584.12. Haq T.A., Mason M.S., Clements J.D., Arntzen C.J. OralImmunization with a Recombinant Bacterial AntigenProduced in Transgenic Plants // Science. 1995. Vol. 268.P. 714–716.813. Hiatt A., Cafferkey R., Bowdish K. Production of Antybodies in Transgenic Plants // Nature. 1989. Vol. 342.P.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
