Получение трансгенных растений, устойчивых к неблагоприятным факторам внешней среды

Учебные материалы по биологии / Генная инженерия / Получение трансгенных растений, устойчивых к неблагоприятным факторам внешней среды

Страница 3

Создание растений, устойчивых к насекомым-вредителям

Создание таких растений является одной из важнейших для сельского хозяйства. Даже такая развитая страна, как США, несмотря на огромное количество вносимых на поля пестицидов (более 400 тыс. т в год), теряет около трети урожая сельскохозяйственных культур в результате деятельности насекомых-вредителей. Так, ущерб от поражения посевов кукурузы кукурузным мотыльком (Ostrinia nubialis) в этой стране составляет около миллиарда долларов в год.

Кроме того, тысячи тонн инсектицидов, расходуемых ежегодно, наносят ущерб окружающей среде. Известно, что лишь 5 % внесенных инсектицидов срабатывают по назначению, остальные 95 % попадают в окружающую среду, уничтожая многие виды насекомых, среди которых немало полезных. Решение этой проблемы легло на плечи молекулярных биологов.

Учеными было обнаружено, что почвенная бактерия Bacillus thuringiensis продуцируют целую группу так называемых Cry-белков (другое название - Bt-токсины), являющихся природными инсектицидами, селективно (избирательно) действующими в отношении разных групп насекомых.

Попадая в кишечный тракт насекомого, Bt-токсин соединяется со специфичными участками клеток, образующих кишечный эпителий и создают ионоселективные каналы в клеточных мембранах. В результате клетки разбухают от поступающих в них чрезмерных количеств воды и гибнут.

Важными свойствами Bt-токсинов являются их нетоксичность для теплокровных животных и термонестабильность (разрушаются при тепловой обработке). Таким образом, исключена возможность отравления данными токсинами человека и домашних животных.

Для создания растений с инсектицидными свойствами в их геном был пересажена кодирующая область гена Cry-белка, поставленная под контроль промотора гена, эффективно экспрессирующегося в клетках растений. Таким образом, инсектицид накапливается в достаточных количествах непосредственно в тканях растений и влияет только на тех насекомых, которые эти растения поедают.

Линии растений, получившие устойчивость к вредителям подобным образом называются Bt-культурами, или Bt-растениями. Первые Bt-культуры были созданы в 90-х годах прошлого века, и с тех пор их число увеличилось до нескольких десятков. В их числе линии картофеля, устойчивые к поеданию колорадским жуком, линии кукурузы, устойчивые к поеданию кукурузным мотыльком, линии хлопка, устойчивые к различным вредителям. В Китае получено более 50 Bt-культур, в том числе рис, пшеница, сорго, кочанная капуста, перец, яблоня, киви, цитрусовые и другие.

Вместе с тем, появляется все больше свидетельств того, что использование Bt-растений может иметь долгосрочный негативный эффект, экономический ущерб которого пока трудно оценить. При культивировании Bt-растений наблюдается накопление Bt-токсинов в почве в результате действия многих факторов: выделений корней, отложения пыльцы, разложения растительных остатков. Это приводит, в частности, к снижению биологической активности почв, занятых генетически модифицированными растениями.

Практическое занятие №8