Сейчас многие говорят о ГМО (генетически модифицированных организмах), но что это такое, и как оно работает? Давайте разберемся.
Агробактерии как переносчики генов
Неуклонный рост населения планеты заставляет аграриев искать методы увеличения продуктивности сельскохозяйственных культур. Более ранние методы основывались на гибридизации. С открытием технологии переноса ДНК от одного организма другому (технология рекомбинантных ДНК), генная инженерия стала наиболее широко используемым инструментом в улучшении сельскохозяйственных культур. Перенос генов может осуществляться не только между родственными организмами, как в случае с обычной селекцией, но и, что очень важно, между неродственными организмами.
За последние три десятилетия для получения трансгенных растений было разработано множество различных методов. Самые популярные методы – это трансформация* агробактериями и бомбардировка микрочастицами#.
*Процесс внедрения чужеродной ДНК в какой-либо организм называется трансформация.
#Бомбардировка микрочастицами называется также баллистический метод
Преимущество использования агробактерий
У трансформации с помощью агробактерий есть одно важное преимущество по сравнению с баллистическим – это производство высококачественных трансгенных растений.
Первое генетически модифицированное растение было получено в 1982 г. с использованием ткани листьев табака [1]. На сегодняшний день известно около 120 видов растений которые были трансформированы с помощью агробактерий. Среди этих видов кукуруза, пшеница, соя, хлопок, табак и рис [2]. Агробактерии, используемые для трансформации растений, относятся к виду Agrobacterium tumefaciens. Эти бактерии имеют Ti-плазмиду (автономный участок ДНК, который они могут передавать в другую клетку). Агробактерии вызывают заболевание растений, называемое «корончатый галл». В Ti-плазмиде содержатся гены вызывающие «опухоль» у растений, также там есть гены, осуществляющие ее перенос в клетку растений, и это самое важное свойство. Таким образом, плазмида агробактерий может переходить в клетку растения, там вызывать образование опухолей, которые называют галлом. Однако, этот подход не работает для однодольных растений (злаки), так как они не повреждаются агробактериями. Для трансформации таких растений нужно использовать либо баллистический метод, либо floral-dip – метод. О них мы расскажем чуть позже [3-7].
Существуют и другие виды агробактерий, вызывающих перенос генов.
Например, Agrobacterium rhizogenes [9]. Эти агробактерии имеют схожую плазмиду (она называется Ri – плазмида), данный вид вызывает образование волосовидных корней у растения, при этом происходит перенос ДНК из плазмиды Ri в растительную клетку [8]. Волосатые корни могут быстро расти в отсутствие экзогенных регуляторов роста. В итоге мы получаем стабильные трансгенные ткани, являющиеся наиболее важным преимуществом опосредованного переноса генов с помощью A. rhizogenes [10].
Технологии, не основанные на агробактериях
Более 10 лет назад [11] сообщили, что существует другие виды бактерий, такие как Sinorhizobium meliloti, Mesorhizobium loti и Rhizobium NGR 234.
Несмотря на то, что существует очень мало данных, где успешно была проведена трансформация с помощью данных видов бактерий, однако, такую работу провели, например, [12] продемонстрировали, что трансформация непочвенными бактериями картофеля и рапса также возможна.
Список источников
1. https://doi.org/10.1073/pnas.80.15.4803
2. https://doi.org/10.1007/s40011-014-0454-0
3. https://doi.org/10.1007/s11627-999-0058-1
4. https://doi.org/10.1023/A:1016600517293
5. https://doi.org/10.1007/s00299-005-0973-5
6. https://doi.org/10.1007/s11105-008-0044-5
7. https://doi.org/10.1007/s11240-015-0821-4
8. https://doi.org/10.1007/BF00337765
9. https://doi.org/10.1104/pp.109.139873
10. https://doi.org/10.1079/IVP2001243
11. https://doi.org/10.1038/nature03309
12. https://doi.org/10.1007/s11248-010-9423-4
