Кризис аграрной цивилизации и генетически модифицированные организмы - Глазко Валерий Иванович
Описано изменение аромата, наблюдаемое у трансгенных растений.
Известно, что несколько биотехнологических компаний работают над изменением окраски цветков трансгенных растений, в частности, над получением голубой розы. Первым примером изменения окраски цветков растений, очевидно, является эксперимент по введению гена, кодирующего дигидрофлавонолредуктазу в белоцветковое растение петунии, что привело к появлению кирпично-красной окраски.
Осуществлена генетическая трансформация торении (Torenia hybrida). Полученные трансгенные растения не содержали вовсе или имели сниженное количество антоцианов в лепестках цветков. Их окраска варьировала у разных трансгенных растении от синей до белой.
Трансформация другого сорта торении, содержащего в цветках антоцианы и каротиноиды, этими же генетическими конструкциями, привела к получению растений с бледно-желтой окраской.
В последнее время, наряду с переносом в растения таких «экзотических генов», разрабатываются уже целые программы по отдельным видам сельскохозяйственных растений, направленные на изменение сразу целого комплекса полезных признаков. Так, для сахарной свеклы такая программа ставит целью изменения морфологии корня путем введения генов, изменяющих уровень эндогенных фитогормонов, и прямые манипуляции с cdc (циклин-зависимые киназы) генами для получения высокоурожайной сахарной свеклы, с высоким содержанием сахарозы, незагрязненным клеточным соком и слабой зависимостью от условий выращивания.
ГМО для улучшения сохранности и качества плодов и овощей
Известно, что фермент полигалактуроназа приводит к размягчению плодов после их созревания. Первые попытки ингибировать процесс размягчения были связаны с внесением гена полигалактуроназы в антисмысловой ориентации. Однако эта стратегия не привела к значительному изменению процесса размягчения плодов.
Альтернативой внесению генов, ингибирующих синтез галактуроназы, является перенос генов, ингибирующих синтез этилена, который ускоряет созревание плодов и ряда овощей. Доминантный etr-1 ген, внесенный в растения Arabidopsis, приводил к нечувствительности к этилену.
Получены трансгенные томаты, экспреccирующие антисмысловую мРНК к 1-аминоциклопропан-1-карбоксилатсинтазе — ключевому энзиму биосинтеза этилена. В некоторых трансгенных линиях отмечено сильное угнетение синтеза этилена. Сорванные плоды трансгенных растений никогда не созревали. Они становились со временем желто-оранжевыми, но никогда не краснели, не размягчались и не становились ароматными. При обработке трансгенных плодов этиленом они становились неотличимыми от нормально созревших плодов по плотности, окраске и аромату.
Разрабатываются также методы создания бессемянных плодов, выполненные под руководством Анжело Спена. В нормальных растениях после оплодотворения наблюдается рост уровня содержания фитогормона ауксина, который стимулирует рост семян и формирование плода вокруг них. Спена с сотрудниками удалось создать трансгенные растения табака и баклажанов, способные продуцировать ауксин при неоплодотворенных семенах. Для этого создана конструкция, содержащая ген, изолированный из патогенной бактерии (Pseudomonas syringae), который кодировал участок 1ааМт стимулирующий синтез ауксина в тканях растений, и промоторный участок DefH9-reHa, изолированного из львиного зева и экспрессирующегося только в семяпочках. Генетическая модификация растений табака и баклажанов привела к образованию бессемянных плодов (Rotino et al., 1997).
Генетичесии модифицированный рис как одна из моделей решения проблем питания
Рис принадлежит к классу Monocotiledones, семейству Poaceae (Gramineae) — злаковых, трибе Oryzeae — рисовых. В классификации этой культуры выделяют от 19 до 32 видов. Многолетние и однолетние виды — диплоиды серии sativae. Многолетние виды серии latibofia — ди- и тетраплоиды. Единственный вид серии australiensis — O.australlensis, диплоид. В происхождении культурного риса получила признание гипотеза монофилетического происхождения. Полагают, что вид O.sativa произошел от многолетнего предшественника. Первичный центр происхождения O.sativa — районы Северо-Восточной Индии, севера Бангладеш и территории Бирмы, Таиланда, Лаоса и Вьетнама. В процессе одомашнивания в результате географической изоляции и адаптации к условиям среды произошла дифференциация O.sativa на группы сортов, которые выделены как географические расы (экорасы и подвиды): indica, japonica, javanika. Эти группы сортов в свою очередь подверглись дальнейшему разделению на экотипы, для них характерно также становление барьера стерильности. Дифференциация прошла по морфологическим, физиологическим и биохимическим признакам. О древности этого процесса и существовании, по-видимому, нескольких центров происхождения, свидетельствует генетическая структура некоторых рас O.sativa и сравнительно свободный обмен генами между культурными и дикими сородичами. Внутривидовая дифференциация подтверждена многими методами.
В отличие от O.sativa. вопрос о внутривидовой дифференциации O.glabenima полностью не решен. Предложены различные варианты подразделенности вида — от деления на «vulgaris» и «numilis» до затопляемого и суходольного, плавающего и прямостоячего.
У азиатской формы O.perennis дифференциация на уровне подвидов не описана. Кариотип у O.sativa 2n=24, его характеристика у всех видов рода Oryza пока отсутствует из-за небольших размеров хромосом. При исследовании O.sativa установлено, что подвид indica имеет четыре ядрышка и четыре ядрышковые хромосомы, подвид japonica — два ядрышка и две ядрышковые хромосомы.
Предполагается общий геном А у возделываемых видов риса и их ближайших сородичей, так как при скрещивании они дают гибриды с различной фертильностью. На основании скрещивания выделяют группу азиатских видов: sativa, saliva var spontanea (syn. O.nivara) и perennis (syn. O.rufipogan) и африканскую группу glaberrima breviligulata (syn. O.barthii), stapfii (syn. O.longistaminata). Внутри группы гибриды относительно фертильны, а между группами — стерильны.
Рис — самоопылитель, наибольшая изменчивость культурного риса характерна для O.sativa, у O.glaberrina разнообразие сортов не очень велико. При неблагоприятных условиях цветения возможны случаи перекрестного опыления, его частота выше для многолетних форм. Рис — основная возделываемая культура, по суммарному урожаю он опережает пшеницу. Для более чем половины населения Земли рис является основным продуктом питания. По энергетичности, легкой усвояемости и диетическим свойствам он превосходит многие крупы. Пищевые и кулинарные качества его определяются, в основном, наличием белка и амилаз. Содержание белка колеблется от 5,5 до 18% и контролируется многими генами, как и содержание крахмала.
Одной из проблем в ряде регионов мира является недостаток в продуктах питания железа в усваиваемых организмом формах. Особенно остро она стоит в районах Юго-Восточной Азии, где основным продуктом питания является рис. Рис играет большую роль в экономике большинства государств Азии. Его основные производители и потребители — Китай и Индия. На их долю приходится 56% мирового производства риса. С этим связано огромный интерес, проявляемый к рису со стороны многих стран, в том числе и Европы. Сейчас в мире создано всего несколько сортов генетически модифицированного риса, но зато каких... Например, «золотой рис», имеющий золотистый оттенок из-за повышенного содержания бета-каротина. Проходит стадию лабораторных апробаций ГМ рис с повышенным содержанием железа.
Работа по созданию риса, способного в увеличенном количестве накапливать железо, проведена японскими учеными. Ими был изолирован ген ферритина (белок, одна молекула которого накапливает до 4500 атомов железа) с повышенной активностью из проростков сои. Данный ген, поставленный под контроль промотора (регуляторный сегмент в гене, отвечающий за включение синтеза определенного продукта) запасного белка сои — глютенина, был встроен в геном риса. Испытания линий трансформированных растений показали, что накопление ферритина в их зерне в три раза выше, чем в зерне исходных линий. При этом не наблюдалось увеличения накопления железа в других органах трансформированных растений по сравнению с нетрансформированными (Gotoetal., 1999).
