Главная Обратная связь

Дисциплины:






Інші Методи створення трансгенних рослин



До методів прямого перенесення чужорідної ДНК в протопласти рослин і тварин відноситься електропарація: короткочасні електричні розряди (1-100 мкс при напруженості поля 1000-10000 В / см2) збільшують проникність мембран протопластів, куди і проникає знаходиться в розчині ДНК. Так були отримані трансформанти кукурудзи, рису і цукрового очерету. У MCXA розробляється метод введення чужорідної ДНК з використанням електрофорезу в агаровому гелі. Показана можливість застосування даного методу для трансформації каллусов пшениці з наступною регенерацією з них трансгенних рослин.

Оригінальний спосіб введення чужорідної ДНК в злаки розроблений в Корнельському університеті США. За допомогою генетичного пістолета в клітини рослин вистрілюють крихітні вольфрамові кульки, покриті генетичним матеріалом. Наприклад, спосіб балістичної трансформації застосували для введення гена вірусу тютюнової мозаїки в клітини лука. Була встановлена експресія гена в клітинах (Уайк, 1988). Метод високошвидкісної балістичної трансформації в даний час широко використовується в Центрі "Біоінженерія", ІМГ, ІФР. ВНІІСБ при створенні трансгенних рослин пшениці, кукурудзи, соняшнику, плодових.

Метод поліплоїдії

Одним з джерел одержання різноманітного і цінного матеріалу для селекції є міжродова гібридизація кукурудзи з теосінте і трипсакумом. Гібриди від віддалених схрещувань з наступним насичуючим схрещуванням, смозапиленням і добором можуть використовуватися для генетичного покращення кукурудзи.

Найбільших успіхів досягнуто при схрещуванні кукурудзи з теосінте. З таких популяцій відібрані лінії, які перевищують вихідні форми за вмістом білка в зерні, врожайності, числу початків на рослині і облистянності.

Гібридизація з тріпсакумом проводиться з метою передвчі кукурудзі деяких цінних особливостей цієї рослини: холодостійкості, високого вмісту білка, кущистості і стійкості до хвороб. Вивчається також можливість надати кукурудзі здатності до регулярного апоміктичного розмноження, яка б дала змогу закріпити ефект гетерозису в ряду послідовних поколінь і здешевити виробництво насіння. Опрацьовані прийоми для подолання несхрещуваності цих культур. Так, при запиленні кукурудзи пилком тріпсакума попередньо підрізають стобчики, щоб пилкові трубки могли досягати зародкових мішків.

При схрещуванні кукурудзи з T. dactyloides (2n = 36) одержані стерільні 28-хромосомні гібриди. Після проведення насичуючих схрещувань і самозапилення у 20-хромосомних нащадків таких рослин проявилдися деякі ознаки тріпсакума, що вказує на обмін ділянками хромосом. В результаті схрещування T. dactyloides (2n = 72) з диплоїдною кукурудзою (2т = 20) одержали 46-хромосомні гібриди, а з тетраплоїдною (2n = 40) – 56-хромосомні. При повній чоловічій стерільності ці гібриди мають достатньо повну жіночу фертильність. Запилення F1 таких гібридів пилком кукурудзи різної плоїдності дає різноманітних нащадків по числу хромосом, яке обумовлено також значним числом нередукованих яйцеклітин.



В результаті від міжродових схрещувань кукурудзи з тріпсакумом одержано низку продуктивних кукурудзоподібних фертильних гібридів, з яких виділені лінії з високою комбінаційною цінністю. Крім того, від T. dactyloides вдалося передати кукурудзі ген стійкості до іржі, а від Т. floridanum – до північного гельмінтоспоріозу. Досліджується можливість передачі кукурудзі стійкості до пухирчастої сажки і стеблових гнилей.

Поліплоїдія. В світовій практиці тетраплоїдна кукурудза вперше була одержана в 1932 р., а в Україні роботи по створенню таких форм почали проводитися з кінця 50-х рр. з метою використання їх для закріплення гетерозиса. Відомо, що в тетраплоїдів (4х) у другому і наступних поколіннях виходить великий відсоток гетерозигот, це і забезпечує збереження ефекта гетерозиса. Однак за продуктивністю 4х-форми кукурудзи і їх гібриди поступаються вихідним формам на диплоїдному рівні. Основною причиною зниження продуктивності тетраплоїдної кукурудзи є погана озерненість качана як наслідок хромосомної незбалансованості. В мейозі, крім бівалентів, спостерігається тетраваленти і уніваленти з утворенням анеуплоїдних гамет. Поліплоїдія у кукурудзи використовується при проведенні міжродових схрещувань

 

Використання модифікованих рослин - За і Проти.

 

Генетично модифіковані рослини і екологія

 

Теоретично генетично модифіковані рослини (ГМР) не можуть не впливати на екологію нашої планети. Насамперед, не можна виключити можливість того, що ГМР або технології їх вирощування будуть небажано впливати на ті організми, на які ніякого впливу не передбачалося зовсім. Головною мішенню для критики екологічної безпеки ГМР стали так звані рослини-пестициди, які в результаті генетичної трансформації продукують токсичні речовини, що знищують тих чи інших шкідників. Найбільш правомірно оцінювати не абсолютний шкоду таких культур, а відносний - порівняти його з побічними ефектами застосування отрутохімікатів.

 

 

Перевага білкових токсинів, що продукуються ГМР, перед синтетичними пестицидами очевидно: великі і нестійкі молекули білків не накопичуються в природі - швидко розпадаються до амінокислот; крім того, вони більш специфічні, тобто знищують тільки певних шкідників (бактерії, гриби, комахи). Маленькі ж молекули пестицидів частіше вражають ні в чому не винні організми і через високу хімічної стабільності можуть проходити по харчових ланцюгах і накопичуватися на їх вершині. Загалом, рослинам-пестицидів по своїй отруйності далеко до ДДТ.

 

 

Перевага ГМР перед отрутохімікатами було з усією очевидністю доведено в "конфлікті" метелики-монарха і Вt-кукурудзи. Метелик-монарх (Danaus plexippus) залучає всіх любителів природи своєю красою. Вчені-ентомологи теж люблять її за унікальну властивість - щорічно по шляху з Канади до Мексики монархи долають близько 4000 км. Ніяка інша метелик на таке не здатна. Вt-кукурудза містить ген Вt-токсину (про нього згадувалося раніше), вбудованого в ДНК кукурудзи для боротьби з кукурудзяним метеликом, що знищує до 7% врожаю кукурудзи в світі (40 млн. Тонн). Управління з охорони навколишнього середовища США перевіряло цю кукурудзу і визнало її нетоксичної для всіх організмів, крім метелика-шкідника.

 

 

Але в травні 1999 року в журналі "Nature" з'явилося коротке повідомлення, що смертність личинок метелики-монарха, що харчуються листям з пилком Вt-кукурудзи, набагато вище норми. Автори зробили висновок, що широке поширення Bt-кукурудзи призведе до зникнення метелики-монарха.

 

Вчені ж почали широкомасштабне дослідження цього питання. У вересні 2001 року Національна академія наук США оприлюднила результати дворічних досліджень ряду університетів США і Канади, проведених під егідою Міністерства сільського господарства США. Висновок свідчив, що пилок Вt-кукурудзи не є небезпечною для личинок метелика-монарха. А от від широко вживаного на кукурудзяних полях ціхалотрін- l-інсектициду чисельність їх дійсно скорочується.

 

Грінпіс подав судовий позов, але Верховний суд США ухвалив, що у корисних комах більше шансів вижити на Bt-рослинах, ніж коли поля обробляються пестицидами. Кількість же застосовуваних інсектицидів у світі тільки через вирощування Вt-бавовни скоротилося на 33000 тонн. А всього в 2001 році в США вирощування трансгенних рослин, стійких до гербіцидів і комах, дозволило зменшити використання отрутохімікатів на 20,7 тисячі тонн. Все це позитивно позначається як на навколишньому середовищі, так і на здоров'я фермерів, а також покращує біорізноманіття на полях.

 

 

Ще однією потенційною загрозою біорізноманіттю вважають витік генів із трансгенних рослин - горизонтальну (у мікроорганізми) і вертикальну (у рослини).

 

Горизонтальний перенос генів (тобто поза системою батько - потомство) вже згадувався раніше (перенесення в патогенні бактерії). Теоретичні моделі та експерименти показують, що перенесення ДНК з ГМР в мікроорганізми трапляється, якщо взагалі має місце, з дуже маленькою ймовірністю. Якби це насправді відбувалося так швидко і просто, як вважають опоненти генної інженерії рослин, то за мільйони років еволюції гени всіх організмів абсолютно перемішалися б. Насправді ж на сьогоднішній день відомо всього декілька випадків горизонтального переносу з рослин в бактерії, і самий останній мав місце більше 10 млн років тому.

 

 

Вертикальної витоком генів називається перенесення ДНК від батьківської рослини його нащадкам. Це перенесення здійснюється через пилок при перезапилення культурних рослин (будь-яких, не тільки трансгенних) з близькородинними культурними, бур'яновими або дикорослими видами. Такий витік з сільськогосподарських культур відбувається постійно, а почалася вона, коли людина зайнявся селекцією. Цей процес йде і у зворотному напрямку, що, як правило, погіршує властивості культурних рослин. Яка ж загроза може статися від вертикальної витоку трансгенів? Але вже в 2001 році з'явилися заяви про те, що харчова безпека людства під загрозою - з ними виступили представники екологічних організацій після появи в листопаді 2001 р в одному з найреспектабельніших наукових журналів світу "Nature" статті про те, що в мексиканській провінції - колиски кукурудзи в напівдиких місцевих сортах - виявлені фрагменти трансгенної ДНК, розкидані по геному немодифікованої кукурудзи.

 

Бурхливої ​​була реакція і екологічних організацій, і наукового співтовариства. Зауважимо, ніхто з учених не піддав сумніву саму можливість перенесення трансгенів у дику кукурудзу, а це так стурбувало супротивників ГМР. Навпаки, багато висловили здивування, що такий солідний журнал опублікував статтю, в якій, по суті, не містилося нічого нового, так як можливість перенесення трансгенів у близькоспоріднені види шляхом перезапилення доведена вже давно. Незрозуміло тільки, чому по геному були розсіяні фрагменти трансгена, адже при перезапилення відбувається вбудовування гена цілком, і чи немає тут який-небудь технічної помилки?

 

 

У відповідь на публікацію у "Nature" Міжнародний центр з вивчення кукурудзи і пшениці (CIMMYT), розташований в Мексиці, протягом року перевірив більше 300 так званих "фермерських сортів" кукурудзи і ні в одному з них трансгенну ДНК не виявив. Історія закінчилася тим, що в квітні 2002 року "Nature" опублікував два листи з критикою результатів роботи і відповідь на критику самих авторів нашумілої публікації, які визнають, що "деякі їхні результати були помилковими". Крім того, редактор в тому ж номері виступив з безпрецедентним заявою, що журнал "прийшов до висновку, що пред'явлених доказів недостатньо для виправдання публікації", а потім закликав читачів "самим прийняти рішення" в цій історії.

 

 

Але навіть якщо перенесення і відбувся, чи існувала загроза генетичною різноманітністю? Не потрібно вважати, що геноми диких видів законсервовані і будь притік іззовні несе їм загрозу. Стаття про помилковість такої думки була опублікована в журналі "Science" у лютому 2000 року, ще до "кукурудзяної" історії. У ній говорилося: сорти кукурудзи, вирощувані фермерами, сьогодні не ті, що були п'ять років тому, і вже тим більше не ті, що були сто чи п'ятсот років тому. Дослідження показали - в результаті перехресного запилення і діяльності людини сорти постійно змінюються. Крім того, в даний час фермери часто використовують насіння з інших регіонів. Таким чином, генетична різноманітність на полях є зовсім не статичною, а динамічною системою. Також було встановлено, що в силу біологічних особливостей перенесення трансгенів в геном найближчих родичів і предків кукурудзи (теосінте і тріпсакум) не становить небезпеки.

 

 

До речі, вертикальної витоку генів можна уникнути. Технології, які дозволяють запобігти можливість перенесення нових генів при перезапилення, в даний час активно розробляються. Наприклад, якщо генетично трансформувати хлоропласти, то чужорідних генів в пилку просто не буде.

 

 

Але, можливо, приклад з кукурудзою - це окремий випадок, а перенесення трансгенів в рис чи ріпак більш небезпечний для біологічного різноманіття? Ось самий похмурий сценарій: трансгенна пилок запилює кілька рослин, їх потомство стає трансгенним, розмножилися генетично модифіковані рослини запилюють ще більше рослин, і так, поки всі рослини не стануть трансгенними. Дикі родичі трансгенних культур, що отримали з трансгенами стійкість до шкідників, патогенів, посухи, морозів, з часом витіснять природну флору, а разом з нею і інші організми, що залежать від неї. Але зовсім погано, якщо ці родичі - бур'яни. Отримавши стійкість до отрутохімікатів, вони стануть супербур'яни, для знищення яких потрібні величезні дози гербіцидів, що в результаті призведе до непередбачуваних наслідків не тільки для дикої природи, а й для сільського господарства. Крім того, стійкі ГМР сприятимуть появі супервредітелей і суперболезней, з якими просто не впоратися. На ділі ж такий сценарій вельми малоймовірний. Для того щоб новий ген закріпився в популяції, він повинен надавати увазі якісь еволюційні переваги. Стійкість до гербіцидів або певних шкідників таким не є. Але навіть якщо припустити, що який-небудь ген дасть ця перевага і вид почне посилено розмножуватися, то і тут нічого катастрофічного не станеться. Послідує зростання чисельності тварин, що харчуються цією рослиною, а також мікроорганізмів і комах, паразитуючих на ньому, що врівноважить екологічний баланс. Так що в природних умовах домінування одного виду неможливо за визначенням. Домінуючий вид здатний існувати тільки за підтримки людини. Тим не менш, поступаючись громадській думці, для запобігання цієї гіпотетичної небезпеки виробники ГМР вводять обмеження на обробіток генетично модифікованих культур в районах, де ростуть дикі родичі цих рослин.

 

 

Вчені знають, що в першу чергу біорізноманіттю загрожує не заміна одного сорту (або навіть десяти сортів) на інший, а перетворення природних ландшафтів в сільськогосподарські. Так, нобелівський лауреат Норманн Борлоуг писав, що для отримання врожаю 1998 року по технологіям 1950 треба було б додатково розорати 1200000000 гектарів землі, тобто 33% всіх пасовищ або 29% всіх лісів у світі, а з урахуванням меншої продуктивності цих земель - і того більше. Ніяке використання добрив і отрутохімікатів і тим більше, генетично модифікованих рослин, не зрівняється з збитком навколишньому середовищі від збільшення площі сільськогосподарських угідь. Крім того, в деяких регіонах, наприклад в Південно-Східній Азії, вільні землі взяти просто нізвідки. А все збільшується населення Землі треба якось годувати. Генна інженерія рослин, як і інші способи інтенсифікації сільського господарства, дасть можливість зберегти недоторканими величезні площі лісів, степів, луків. А в ідеальному випадку дозволить навіть скоротити площу земель сільськогосподарського призначення. Ось чому генна інженерія рослин сприяє збереженню біорізноманіття дикої природи, а не його знищення.

 

 

Ще один "коник" борців з ГМР - це турбота про органічне землеробство. Воно, як відомо, виключає використання трансгенних рослин, як, втім, і отрутохімікатів і мінеральних добрив. Зате воно активно використовує Bt-інсектициди. Тому трансгенних культур з вбудованим геном Bt-токсину дістається від борців особливо сильно. Мовляв, їх використання буде сприяти появі у шкідників стійкості до натурального Вt-інсектициду, що створить проблему для фермерів, практикуючих органічне землеробство з його використанням. Інші мислять глобально - навіщо взагалі потрібні ГМР з їх стійкістю до хвороб, шкідників, адже природа в будь-якому випадку її подолає. Людина, прискорюючи еволюцію, все одно програє гонку: патогени набувають стійкості до антибіотиків, бур'яни - до гербіцидів, шкідники - до інсектицидів. Безглузді потуги людства? Що тут заперечити? Процес пристосування шкідників і патогенів до засобів боротьби з ними пішов з моменту виникнення землеробства. Точно так само природа "долає" корисні властивості сортів, виведених шляхом традиційної селекції. Така плата за прогрес. Питання лише в тому, чи захочуть ці борці за чистоту землеробства повернутися на декілька століть назад, коли 100% землеробства було органічним (а не 3%, як зараз), а про пестициди, антибіотиках та іншої шкідливої ​​"хімії" ніхто й не чув? Малоймовірно. Але все ж варто нагадати, що середня тривалість життя тоді становила не більше 30 років, сільським господарством займалося майже все населення, а неврожаї і голод в Росії траплялися раз на 3 роки, в менш суворою з клімату Європі - раз на 5-6 років, приводячи нерідко до катастрофічних наслідків: більше двох третин новонароджених помирало від інфекційних хвороб; діагнози "пневмонія" і "туберкульоз" були те смертному вироку; нікчемне поранення або травма викликали гангрену і сепсис. Чи відмовляться опоненти "усякої хімії" від лікування антибіотиками, якщо їхнє життя опиниться під загрозою?





sdamzavas.net - 2019 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...