Глик, Пастернак - Молекулярная биотехнология - 2002 (947307), страница 92
Текст из файла (страница 92)
Эпп участок расположен перед всеми генами образования клубеньков, кромс гена иос!23, и запускает их транскрипцию. 1 сны ног!АВС кодирукзт белки, которые вызывают набухание и скручивание корневых во- один из ключевых моментов идентификации растения-хозяина, поскольку каждый вид ИидоЬ!иеи узпаст ограниченное число флавоноидных структур, в каждая разновидность растений синтезирует свой специфический набор этих молекул. Одни штаммы, например В.
!Сдиттозаччии Ыоуаг (Ьу.! Ге!!о!!1, имеют очень узкий круг хозяев, поскольку- узнают только несколько видов флавоноидов, а у других штаммов, например у ЫОК234 ЛЬ!2ОЬ!ит зр., круг хозяев очень широк. Идентификация гена в отсугствие гетерологичного зонда или какой- либо информации об этом гене— задача не из легких. В таких случаях часто приходится разрабачывать принципиально новую схему отбора.
В ее основе может лежать иммунологическая идентификация искомого белка, определение его актшзности, ДНК-гибридизация с олигонуклео пщным зоилом, нуклеотидная н<клсдовательность которого была определена исходя из данных о часчично секвснированной аминокислотной последовательности очищенного искомого белка, нли комнлемснтация мутантов.
Очень часто нослс идентификации гена„кодирующего определенную Функцикз, можно выделип аналогичные гены из других организмов, используя первьчй выцеленный ген в качестве гетерологичного зонда для ДНК-гибридизации. Результативность данное о подхода зависит от близости нуклеотидных послсдовательносгеи зонда и искомого гена. Эта стратегия оправдывает себя в случае консервативных в эволюционном плане зснов, например генов, кодирующих белки, которые участвуют в фиксации азгнв, но в большинстве случаев она малопригодна.
лзерно 23 т. и. и.), стабильно поддерживающиеся в некоторых грамотрицательных бактериях. Благодаря болыпому размеру вставки увеличивалась всроятгзость тезГО, чтО згр\'гис гене 3, участвующие в образовании клубсньков„будут нахолитьсз~ в олззом фрагменте с комплементирующсй послсдоватслыиктыо ДНК. После переноса космид при помощи конъюгации в К тей!Ои трансформированные бакчсрии проверяли на способное н вызчявать образование клубсньков у люцерны. Проведенные ранее эксперименты показали, что цаже одна бактерия, способная образовывать клубеньки, па фо~~е 104 »дефектных» бактерий может вызвать образование клубсньков у растений люцерны. Бактерии с космнцалзи, содержащими компзземсгпирующую послсловачвльность, выделяли непосредственно из клубеньков.
Так были впервые идезггифицированы гены образования клубез~ьков и разработана четкая и эффективная схема очбора. Сконструированный Лонгом и лр. космидный вектор с широкилз кругом хозяев в цальнейшем неоцнократно использовался в других работах. 320 ГЛАВА 14 озо,н / н но н со снз н со сн, н н 1 и 1 сн н — с 1 1СНз1з 1 сн 11 сн <С1 В1, сн, н со сн, Рве. 14 7. Предполагаемая структура олигосахарнлного фактора Мог( йвз-!. Это соединение обусловливает спе- цифический ответ растения-хозяина, в том числе скручивание в деФормацию карня. Биоконтроль натогенньгх микроорганизмов Бактерии, стимуяируюшие рост растений, могуг оказывать салюс действие прямо или косвенно.
Прямая стимуяяпня обычно состоит в поставке лосков, что считается первым шагом инфицирования корня растения бактерией. Вместе растение и бактерии синтезируют некий олигосахаридный фактор, который модифицируется генным продуктом 1чос(Н, а возможно, и продуктами Ног(0 и 11ооР. Этот фактор, обозначаемый 1зог(Кт-1 (рис. 14.7), обусловливает специфический ответ растения-хозяина, в том числе скручивание и деформацию корня.
В зависимости от штамма ЮиеоЫигл или ВгадугМойит, в копне концов синтезируется примерно 2() дополнительных продуктов лгЫ-генов. Вместе с некоторыми белками, кодируемыми растениями, они участвуют в формировании клубенька. Чтобы выяснить роль каждого из идентифи цированных лог1-генов, необходимо провести дополнительные исследования; кроме того, не исключено, что со временем обнаружатся новые лоИ-гены.
Например, секвенирование ДНК и компьютерный анализ показали, что у мепленнорастушсй формы Вгаг(уЖеойит ар. область ДНК между лоНЗ- и лодАВбсгснами содержит агкрытую рамку считывания, а у быстрорастущей формы этой послсдователыюсти нет. Открытую рамку считывания обозначили гюг(К. При инокуляции растений штаммом ВггЫугЫгоЬлля вр. с му- тантным лоИК-геном (14ог1К ) клубеньки на них начинают образовываться на 5 дней раньше, чем у растений, зараженных штаммом дикого типа; при этом число ктубеньков удваивается, а урожайность растений увеличивается на! 20%. К настоящему времени пе удалось разработать простых генетических подходов, которые позволяли бы использовать пог1-гены для повышения конкурентоспособности ипокулируюших штаммов 1дигдЫит. Впрочем, можно изменить видоспецифичность бактерий путем переноса логИ-гена из штамма Иигдйит с широкой специфичностью в один из штаммов с узкой специФичностью.
Так нли иначе, ясно, что образование клубеньков — весьма сложный процесс„и для дальнейшего увеличения конкурентоспособности штаммов Юитпйглл потребуются вссстороннис иссяедования с использованием методов юсиной инженерии. Г>актерин, стимулирующие рост растений 321 растению какого-либо соединения, синтезирусмого бактерией (это может быть, например, связанный азот), или растительного гормона.
Кроме того, бактерии могут облегчать попиицеиие растением из окружающей среды некоторых веществ, например железа или фосфора. Косвенная стимуляция заключается в том, что бактерии уменьшают илн предотвра>дают вредное влияние одного или нескольких фитопатогсниых организмов — грибов или бактерий. Фигопатогены могут уменыиать урожайность сельскохозяйственных культур на 25 — 100%, что наносит огромный ущерб. Обычно для борьбы с ними используют химикаты. К сожалению, в большинстве случаев симптомы заболеваний у расгсиий нс проявляются достаточно долго, до тех пор, пока изменения в окружающей среде нс вызовут пролифсрацию бактерий и нс приведут к быстрому развитию болезни н к уничтожению всен> урожая.
Контроль таких обширных эпидемий трудноосушествим и требует больших денежных затрат. Многие химикаты, использу<ощисся для борьбы с фитопатогенами„представляют опасносгь для животных и человека; они накапливаются в природных экосистемах и долго сохраняются в них. Поэтому бьшо бы целесообразно заменить химические способы подавления патогенных микроорганизмов биологическими, более «благоприятными» для среды.
Один из биологических подходов к коиз р<вио фитопатогенов заключается в создании трансгсниых расзеиий, устойчивых к одному или нескольким патогенным микроорганизмам (этот подход обсуждается в >л. 18). Были также предприняты попытки использоапь в качестве инструмента биоконтроля бактерии, стимулирующие рост растений. Такие бактерии синтезируют соединения, которые можно использовать для уменьшения ущерба, наносимого растениям фитопазогснами. В их числе — сидерофоры н антибиотики, а также различные ферменты.
Впрочем, несмотря иа <юю перспективность этого полхода, по <ти все исслелови <ия пока проволились в лабораторных условиях, ростовых камерах или в оранжереях. Окончательный жс вывод о пользе той или иной стратегии, основанной на использовании какого-то конкретно> о механизма, можно будет сделать только после полевых испытаний. С'идеро((>о)>ы Железо — один из иаиболес распространенных на Земле элементов, абсолютно необходимых живым организмам. Олнако в той форме, в какой железо присутствует в почве, оно не может прямо использоваться микроорганизмами. Дело в том, что еп> преобладающей природной формон явля>отея трсхвалснтныс ионы.
Их растворимосгь очень маза — при рН 7,4 она равна примерно 10' '5 М„и этого количества абсолютно недостаточно для поддержания роста микроорганизмов. Чтобы выжить в таких условиях, почвенные микроорганизмы синтезируют и сскретируют неболыпие низкомолекулярные желсзосвязывающис соединения мол. массой примерно 400 — 1000 Да, известные под названием силсрофоров (рис. 14.8).
Оии эффективно связывают Ве(П)) и транспортируют его к клеткам микроорганизмов, где оио связывается с клеточными рецепторами и попадает внутрь клеток. Злссь железо высвобождается и может использоваться микроорганизмом. Бактерии, стимулирующие рост рвете><ий, подавляют пролифсрацию фитоиатогенных грибов, синтезируя сидерофоры, которые связывают большую часть Бс(!П), находящегося в слое почвы, непосредственно прилегающем к корню растения (в рнзосферс). Фитопатогспные грибы тоже синтезируют сндсрофоры, но оии обычно обладают более низким сродством к железу, чем сидерофоры, синтезируемые стимулируклцими рост растении бак<срияьпи. Это позволяет последним одерживать верх в конкурентной борьбе с фитопатогеииыми грибами за имеющееся железо.
В отличие <и фитопатогенных микр<юргаиизмов, растения, как правило, ие страдают от локального истощения железа в почве в результате поглощения его бактериями, стимулирующими рост растений. Большинство растений мел ут расти при значительно мсиыиих ко>щснтрациях железа, чем микроорганизмы. Кроме того, ес<ь данные, что железо, связанное бактсриалы<ыми силсрофорами, может ассимилировазъся растсниями и использоваться ими Лля своих нужд. Поскольку связывание железа бактсриальными сидсрофорамн может одновременно приводить к подаю<синю пролифсрации сал<ых 322 ГЛАВА 14 ЫН>СΠ— (СН>)> — СОНН вЂ” О и — СН с сн, ! / СН вЂ” СН ! Нн ! СО О— О С=О О-Ге(!П) ! / НН О О ! / (сн ) нс — с =о ! нн — сн — сонн — сн — сонн сн> ! СН> НО СН сн ! ! — СН вЂ” СОНН вЂ” СН вЂ” СОХН вЂ” СН— Ряс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
