Генетическая инженерия.
Генетическая инженерия растений обеспечивает направленное изменение генотипа путем переноса отдельных генов от одного организма другому. При этом донорами переносимого гена могут быть растения, животные, микроорганизмы. Генетическая инженерия создает совершенно новый механизм генетической изменчивости — трансгеноз, который в отличие от ранее существовавших (рекомбино-генез, мутагенез) характеризуется возможностью переноса отдельных генов, специфичностью и точностью, преодолением изоляционных барьеров между таксонами. Методы генетической инженерии направлены на перенос отдельных генов, что затрудняет возможности ее использования для улучшения ряда хозяйственно ценных признаков, наследуемых полигенно. Тем не менее в настоящее время получен ряд химерных растений, несущих гены устойчивости к насекомым, болезням, гербицидам и др. В связи с этим остановимся на кратком изложении лишь тех направлений генетической инженерии, которые могут иметь непосредственное отношение к адаптивной селекции, а также к другим направлениям экологической селекции (создание энергетически эффективных сортов, а также сортов с минимальным накоплением поллютантов).
Одной из наиболее важных проблем, имеющих отношение ко всем направлениям экологической селекции, является проблема азот- фиксации. Повышение эффективности биологической фиксации азота бобовыми растениями, а также придание этой способности злаковым растениям позволили бы повысить энергетическую эффективность использования азота растением, уменьшить нагрузку азотных удобрений на био- и агроценозы и снизить опасность накопления нитратов в сельскохозяйственной продукции. Эта задача может решаться методами традиционной селекции, а также с применением генноин- женерных подходов. В первом случае, с одной стороны, создаются штаммы ризобий с повышенной азотфиксацией, а с другой — подбираются сорта с усиленной способностью к симбиогенезу (Smith, Knight, 1984).
Методы генной инженерии применяют для придания способности к азотфиксации небобовым растениям.
Перенос генов азотфиксации из микробной клетки в свободноживущие или ассоциированные с растениями микроорганизмы, по мнению Т.И.Тихоненко (1990), является вполне реальной задачей, в то время как перенос генов непосредственно в растения представляется сомнительным. Задача трансгеноза генов азотфиксации усугубляется достаточно сложным характером наследования этого признака. Так, у ризобий, фиксирующих азот у бобовых растений, процесс азотфиксации детерминирован 17 nif-генами, а также другими системами генов, определяющими симбиоз между растениями и ризобиями и повышающими эффективность образования клубеньков. Слабая изученность генов растений, ответственных за симбиоз с ризобиями, затрудняет передачу этих генов от бобовых растений злакам. Поэтому более реальная задача — создание традиционными и генноинженерными методами ассоциаций и симбиозов между азотфиксирующими микроорганизмами и небобовыми растениями (Пирузян, 1988; Тихоненко, 1990).
Весьма перспективен метод борьбы с заморозками, основанный на создании генноинженерным путем штаммов микроорганизмов, утративших способность к синтезу белков формирования кристаллов льда (БФКЛ). Эти белки являются центрами кристаллизации льда, в то время как их отсутствие обеспечивает повреждение растений заморозками при более низких температурах (Lindow, 1983).
Большой интерес представляют работы, направленные на перенос генов капсидных вирусных белков в культурные растения, что повышает их устойчивость к вирусам. Достигнуты положительные результаты по переносу генов, детерминирующих синтез капсидного белка х-вируса картофеля, вируса табачной мозаики, мозаики люцерны, огуречной мозаики, что привело к повышению устойчивости к вирусам трансгенных растений (Turner et al., 1987; Van Duk et al., 1987; Loesch-Fries et al., 1987; Cuozzo et al., 1988).
Новым направлением в селекции на устойчивость растений к насекомым является трансгеноз генов эндотоксина Bacillus thuringiensis, токсичного для ряда вредителей.
Получено трансгенное растение табака с экспрессией гена эндотоксина и устойчивостью к гусеницам (Vaeck et al., 1987). Ведутся интенсивные работы по передаче гена эндотоксина другим культурным растениям.
Выполнен цикл работ по созданию трансгенных растений, устойчивых к кадмию (цит. по Картелю, 1989); гербицидам (Goodman, 1987; Quinn, 1990; Oxtoby, Hughes, 1990; Mullineaux, 1992; Gressel, 1993). Однако создание гербицидоустойчивых растений генноинженерным путем вызывает серьезные возражения экологов. Группа биотехнологов (Goldburg, Rissler, Shand, Hassebrook, 1990) изучила возможные последствия применения трансгенных растений, устойчивых к гербицидам, и пришла к выводу, что их создание нецелесообразно. Использование таких растений выгодно компаниям, занимающимся производством гербицидов, и способствует загрязнению окружающей среды. Поэтому было предложено прекратить финансовую поддержку таких проектов и запретить использование трансгенных гербицидоустойчивых растений в сельском и лесном хозяйстве.
