Генетична інженерія рослин
генетична інженерія
Генетична інженерія як спосіб перенесення нових генів стає ефективним інструментом селекції культурних рослин. Щоб вбудувати в хромосому потрібний структурний ген, потрібно вектор-нуклеотидних послідовність, здатна включатися в ДНК, не порушуючи її цілісності. Вектор повинен відповідати наступним вимогам: а) повинен автономно репліціроваться- б) мати маркери, за якими легко можна виявити трансформовані клітини-в) введення чужорідної ДНК не повинно порушувати функцій генома.
У пошуках вектора вчені, в першу чергу, звернули увагу на плазміди фітопатогенних бактерій, зокрема, плазміди Agrobacterium tumefaciens. Ця грунтова бактерія викликає утворення пухлин (корончастих галлів) в області кореневої шийки рослини. Бактрия вводить в рослинну клітину агент, що індукує пухлину. Цим агентом є ділянку Т - плазміди, так звана Т_ДНК, яка несе гени, відповідальні за синтез опинилися. У здорових рослинах опінію не виявляються, вони починають синтезуватися в інфікованому рослині. Бактерія здатна рости тільки в присутності одного з опинилась, використовуючи його як джерело вуглецю та азоту. Гени, відповідальність за перенесення Т-ДНК в рослинну клітину і її вбудовування в хромосомну ДНК, знаходяться поза Т_ДНК. Т-ДНК володіє двома властивостями, що роблять її ідеальним вектором для введення чужорідних генів у клітини рослин.
Відео: Біотехнології. Урок 10. Генна інженерія. Чи можна отримати рослини, які синтезують павутину?
Як векторів привертають увагу дослідників також ДНК хлоропластів і мітохондрій.
Плазміди. Рекомбинированного з мінікольцевимі молекулами ДНК хлоропластів і мітохондрій, можуть служити векторами, які здатні реплицироваться в клітинах. Хлоропласти містять до декількох десятків кільцевих молекул ДНК однакового розміру, гомогенних за структурою. Хлоропластна ДНК здатні до автономної реплікації і транскрипції. При обробці їх рестріктазамі отримують фрагменти ДНК, строго специфічні для кожного виду рослин.
Відео: Генна інженерія та ГМО вінець думки людини або його безумство?
Мітохондріальний геном рослин влаштований інакше. Якщо в хлоропластах ДНК представлена однаковими кільцевими молекулами, то в мітохондріях міститься кілька класів кільцевих молекул. Наявність мінікольцевих ДНК характерно для мітохондрій багатьох вищих рослин. Крім того, мітохондріальний геном рослин відрізняється великою інформаційною ємністю. Не виключено, що роль універсального вектора зможуть виконувати також мобільні генетичні елементи, так звані транспозони.
Розроблено різні методи введення чужорідних генів в протопласти. Можна заражати протопластів, інкубуючи їх безпосередньо з Ti-плазміди, що несуть потрібний ген, в присутності ПЕГ і Са2 +. Т-ДНК проникають в протопласти і трансформують їх. Після регенерації протопластами клітинної стінки і ділення утворений каллус переносять на середу, що не містить фітогормони. У цих умовах виживають і розмножуються клітини, що містять Т-ДНК, оскільки в цьому сегменті є гени, відповідальні за синтез фітогормонів.
Можна заражати агробактерій культуру клітин. Через кілька годин бактерії вбивають додаванням в середу антибіотиків і продовжують культивувати клітини до утворення каллусов. Потім каллусов переносять на середу без гормонів, на якій виживають тільки трансформовані клітини. Ефективність методу культивування протопластів з агробактерій становить 10%.
Крім описаних вище природних механізмів трансформації з використанням агробактерій, розроблений ряд штучних методів введення молекул ДНК в протопласти. ЇЇ укладають в ліпосоми-пляшечки зі фосфоліпідів, які до того ж можуть надійно захищати ДНК від нуклеаз. Частина ДНК проникає в ядро і реплицируется там, що було встановлено з поведінки ДНК, міченої тритієм. Ефективність методу 1%.
Значно більш результативним метод мікроін`єкції ДНК (40%). Цим методом можна вводити ДНК не тільки в протопласти, але і в клітини. Деякі дослідники здійснюють пряму трансформацію під впливом різних впливів, наприклад, електричного імпульсу або ультрафіолетового лазера. У стінці клітини пробивається мікроскопічний отвір, яке через секунду загоюється, але за цей час всередині клітини встигає проникнути ДНК з ефективністю близько 1%.
Таким чином, можливість введення в клітини рослин чужорідної генетичної інформації експериментально доведена і відкриває багатообіцяючі перспективи для створення принципово нових форм рослин з господарсько цінними ознаками.
