Нашли неточность, аошибку в тексте?

Выделите текст и нажмите
Ctrl + Enter и напишите вашу версию текста.
Спасибо.

Мы бесплатно разместим статьи, тексты, книги, публикации на Эко портале обращайтесь portaleco.ru@gmail.com

 Трансгенные сорта сельскохозяйственных растений, толерантные к гербицидам.
(2 голоса, среднее 5.00 из 5)
Статьи - Генетически модифицированные организмы.

Трансгенные сорта сельскохозяйственных растений, толерантные к гербицидам.

Одной из основных проблем сельскохозяйственного производства является борьба с сорняками. В индустриально развитых странах наряду с агротехническими мероприятиями (обработка почвы) для этих целей широко применяются гербициды, то есть химические препараты, способные тотально или избирательно подавлять рост растений.

Разработаны два способа использования гербицидов. Их применяют перед посадкой или севом растений, внося в почву либо опрыскивая тронувшиеся в рост сорняки. Однако этот способ не может в полной мере решить проблему, поскольку сорняки появляются и после всходов основной культуры, и в ходе всего периода вегетации. Кроме того, вносимые в почву гербициды, как правило, длительное время разлагаются, загрязняя окружающую среду. Другой способ — обработка гербицидами вегетирующих растений. Он более эффективен, поскольку позволяет защищать посевы в течение всего сезона. Но при использовании гербицидов тотального действия возникают серьезные проблемы защиты культурных растений, не устойчивых к этим гербицидам. Для этого созданы специальные приспособления, позволяющие смачивать гербицидом более высокие сорные растения, не затрагивая культурные. Эта процедура значительно упрощается, если в распоряжении растениевода имеются сорта растений, устойчивые к используемому гербициду. С помощью традиционной селекции вывести такие сорта весьма сложно. В частности, не существует сортов сельскохозяйственных растений, толерантных к наиболее широко используемым гербицидам тотального действия: глифосату и глюфозинату.

Генетическая инженерия эту проблему решает довольно просто.

Достаточно перенести в генетический материал растения нужный ген от устойчивых к гербицидам микроорганизмов. Ученые, изучая механизм действия гербицидов, выяснили, что чаще всего они воздействуют на один какой-либо важный для метаболизма растений фермент, связываясь с ним и таким образом ослабляя его активность. Это приводит к серьезным нарушениям роста и развития обработанных гербицидом растений, и они погибают. Среди бактерий легко можно обнаружить устойчивые генотипы, высевая их на питательную среду, в которую добавляют гербицид.

Было показано, что толерантность к гербицидам обусловлена, как правило, мутацией одного определенного гена. Известно два основных механизма устойчивости. Первый из них, получивший название «мутация мишени» (мишень —фермент, на который действует гербицид), связан с изменением последовательности аминокислот в той области молекулы фермента, в которой происходит его связывание с гербицидом. В результате гербицид «не узнает» свою мишень, фермент сохраняет активность, а организм становится толерантным к действию гербицида. Описанный механизм характерен для устойчивости к таким гербицидам, как глифосат (хорошо известный Раундап), сульфонилмочевина, имидозолинон и другие. Второй механизм связан с выработкой у устойчивых организмов ферментов, способных дезактивировать гербицид, например, путем присоединения к нему какого-либо химического радикала (ацетильной группы, нитрата и т.д.). Этот механизм действует у организмов, устойчивых к гербициду глюфозинат аммония (фирменные названия препарата: Либерти, Баста, Финал).

Среди всех трансгенных культур гербицидоустойчивые формы составляют подавляющее большинство. Так, в 2003 году в мире под ними было занято 73% площади, засеянной генно-инженерными сортами, или 49,7 млн гектаров. Еще 8% общей площади занимали трансгенные сорта, обладающие устойчивостью к гербицидам в сочетании с устойчивостью к насекомым-вредителям. Эта ситуация объясняется следующими факторами. Во-первых, устойчивость к гербицидам — очень важный для сельскохозяйственной культуры признак, позволяющий существенно снизить издержки производства за счет более эффективного контроля над сорными растениями. Во-вторых, благодаря относительно простому характеру генетического контроля этого признака, хорошей изученности соответствующих генов получать гербицидоустойчивые ГМО намного проще, чем, скажем, устойчивые к засухе или засолению. И наконец, не следует забывать, что первые генно-инженерные исследования в основном финансировались крупнейшими транснациональными компаниями, специализирующимися на производстве выше названных пестицидов. Естественно, они были заинтересованы прежде всего в создании сортов растений, устойчивых к их продукции.

Рассмотрим подробнее, что из себя представляют некоторые из трансгенных культур, толерантных к гербицидам.

Безусловным лидером среди всех трансгенных культур является соя, устойчивая к гербициду глифосату. Появление генетически модифицированных сортов, можно сказать, произвело настоящую революцию в технологии возделывания сои. Дело в том, что культурная соя развивается на ранних этапах вегетации весьма медленно. Да и конкурентоспособность взрослых растений тоже невысока. Это означает, что без применения гербицидов получить требуемый урожай такой важнейшей сельскохозяйственной культуры, как соя, практически невозможно.

Гербицид глифосат (Раундап) относится к гербицидам тотального действия. Его «мишенью» в растении является фермент 5-энолпиру-вилшикимат-3-фосфат синтаза (EPSPS), который играет важную роль в синтезе ароматических аминокислот (тирозина, фенилаланина и триптофана). Под действием гербицида у неустойчивых к нему растений наблюдаются симптомы азотного голодания (из-за недостатка названных аминокислот — «строительного материала» для синтеза белков), и они погибают в течение двух недель. Заметим, что глифосат относится к гербицидам нового поколения, для которых характерна относительная безопасность для здоровья человека и окружающей среды. Ведь его «мишень» имеется только у растений, грибов и бактерий и отсутствует у животных. Поэтому его токсичность для человека даже ниже, чем у поваренной соли. Кроме того, глифосат относительно быстро (приблизительно в течение недели) разрушается после попадания на растения или почву.

У некоторых бактерий обнаружены гены, кодирующие EPSPS, которые несут точковую мутацию (очень незначительное изменение в молекуле ДНК). Результатом мутации является замена одной аминокислоты в области фермента, в которой происходит его связывание с гербицидом глифосатом. Поэтому гербицид теряет способность дезактивировать такой мутантный фермент, и бактерия приобретает устойчивость к его действию. Выделено и клонировано несколько генов EPSPS с «мутацией мишени»: аго А от бактерий рода Aerobacter; sml от Salmonella; ср4 от Agrobacterium.

В выращиваемых во всем мире трансгенных коммерческих сортах сои встроен именно последний из названных мутантных генов (то есть ген ср4 от почвенной бактерии Agrobacterium tumefaciens СР4). Генетическая конструкция, созданная с помощью технологии рекомбинантных ДНК для переноса этого гена в растения, содержит также промотор CaMV35S от вируса мозаики цветной капусты, терминальную последовательность от гена nos нопалинсинтазы Agrobacterium tumefaciens и небольшую последовательность, кодирующую хлоропластный транзитный пептид (молекула пептида в отличие от белков-полипептидов представляет собой короткую цепочку аминокислот) от петунии, необходимый для доставки мутантного EPSPS к хлоропластам — месту синтеза ароматических аминокислот в клетке. Для переноса этой конструкции в генетический материал сои использован метод «бомбардировки» клеток с помощью «генной пушки». (Да простит меня читатель за обилие специальной научной информации. Однако автор вынужден это делать, чтобы использовать ее ниже в качестве весомого аргумента при рассмотрении небылиц про трансгенную сою, сочиненных так называемыми оппонентами генетической инженерии.) Как видим, в полученной трансгенной сое отсутствуют селективные гены устойчивости к антибиотикам, поскольку сам ген устойчивости к глифосату можно использовать в качестве селективного. Около тысячи различных сортов устойчивой к глифосату сои, выращиваемых на разных континентах, получены с помощью традиционной селекции, в которой использовано в качестве источника мутантного EPSPS гена одно-единственное генно-инженерное растение с описанной выше генно-инженерной модификацией.

Таким образом, генетически модифицированные сорта сои отличаются от обычных только тем, что у них образуется два типа одного и того же фермента EPSPS.

Первый — свой собственный, который может связываться гербицидом, и второй — привнесенный от бактерии, который не связывается с гербицидом. Именно наличие второго типа указанного фермента делает эти сорта устойчивыми к действию глифосата и сохраняет им жизнь после обработки посевов гербицидом. Уже тот факт, что бактериальный EPSPS способен выполнять функции растительного аналога, говорит об их значительном сходстве, в том числе и в смысле безопасности для здоровья человека. Вторым новым элементом является хлоропластный транзитный пептид, который доставляет трансгенный EPSPS к хлоропластам и который представляет собой короткую цепочку аминокислот, быстро разрушающуюся в процессе переваривания пищи.


Похожие статьи:

Добавить статью в закладки

 
Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Полное или частичное копирование материалов сайта разрешается только при указании активной ссылки на экологический портал!
Материалы размещены и подготовлены для образовательных и некоммерческих целей.
ООО "Новая Экология" © 2010 - 2016