Главная / Каталог

Биотехнология

Выведение новых сор​тов растений. Традицион​ные подходы к выведению новых сортов растений — это селекция на основе гибридизации, спонтан​ных и индуцированных мутаций. Методы селекции не столь отда​ленного будущего включают гене​тическую и клеточную инженерию.

Генетическую инженерию пред​лагают использовать для выведе​ния азотфиксирующих растений. В природных услови​ях азотфиксирующие клубенько​вые бактерии, представители рода Rhizobium, вступают в симбиоз с бобовыми. Комплекс генов азотфиксации (nif) из этих или иных бактерий предлагают вклю​чить в геном злаковых культур. Трудности связаны с поиском подходящего вектора, поскольку широко используемые для подоб​ных целей Agrobacterium с плазмидами Ti и Ri не заселяют злаки. Планируют модификацию генома Agrobacterium, чтобы бакте​рия могла вступать в симбиоз со злаками и передавать им гене​тическую информацию. Другим решением проблемы могла бы быть трансформация растительных протопластов посредством ДНК. К компетенции клеточной инженерии относят создание но​вых азотфиксирующих симбиотических ассоциаций «растение — микроорганизм».

В настоящее время выделены и клонированы гены sym, от​вечающие за установление симбиотических отношений между клубеньковыми азотфиксаторами и растением-хозяином. Путем переноса этих генов в свободноживущие азотфиксирующие бак​терии (Klebsiella, Azotobacter) представляется возможным за​ставить их вступить в симбиоз с ценными сельскохозяйственными культурами. Методами генетической инженерии предполагают также повысить уровень обогащения почвы азотом, амплифици-руя гены азотфиксации у Klebsiella и Azotobacter.

Разрабатываются подходы к межвидовому переносу генов asm, обусловливающих устойчивость растений к нехватке влаги, жаре, холоду, засоленности почвы. Перспективы повышения эф​фективности биоконверсии энергии света связаны с модифика​цией генов, отвечающих за световые и темновые стадии этого процесса, в первую очередь генов cfx, регулирующих фиксацию СО2 растением. В этой связи представляют большой интерес

разработки по межвидовому переносу генов, кодирующих хлоро​филл а/b-связывающий белок и малую субъединицу рибулозо-бис-фосфаткарбоксилазы — ключевого фермента в фотосинтети​ческой фиксации СО2.

Гены устойчивости к некоторым гербицидам, выделенные из бактерий и дрожжей, были успешно перенесены в растения таба​ка. Разведение устойчивых к гербицидам растений открывает возможность их применения для уничтоже​ния сорняков непосредственно на угодьях, занятых сельскохозяй​ственными культурами. Проблема состоит, однако, в том, что массивные дозы гербицидов могут оказаться вредными для при​родных экосистем.

Некоторые культурные растения сильно страдают от нематод. Обсуждается проект введения в растения новых генов, обуслов​ливающих биосинтез и выделение нематоцидов корневыми клет​ками. Важно, чтобы эти нематоциды не проявляли токсичности по отношению к полезной прикорневой микрофлоре. Возможно также создание почвенных ассоциаций «растение — бактерия» или «растение — гриб (микориза)» так, чтобы бактериальный (грибной) компонент ассоциации отвечал за выделение немато​цидов.

Важное место в выведении новых сортов растений занимает метод культивирования растительных клеток in vitro. Регенери​руемая из таких клеток «молодая поросль» состоит из идентич​ных по генофонду экземпляров, сохраняющих ценные качества избранного клеточного клона. В Австралии из культивируемых in vitro клеточных клонов выращивают красные камедные де​ревья (австралийские эвкалипты), отличающиеся способностью расти на засоленных почвах. Предполагается, что корни этих растений будут выкачивать воду из таких почв и тем самым по​нижать уровень грунтовых вод. Это приведет к снижению засо​ленности поверхностных слоев почвы в результате переноса мине​ральных солей в более глубокие слои с потоками дождевой воды. В Малайзии из клеточного клона получена масличная пальма с повышенной устойчивостью к фитопатогенам и увеличенной способностью к образованию масла (прирост на 20—30%). Клонирование клеток с последующим их скринингом и регенерацией растений из отобранных клонов рассматривают как важный метод сохранения и улучшения древесных пород умеренных широт, в частности хвойных деревьев. Растения-регенеранты, выращенные из клеток или тканей меристемы, используют ныне для разведения спаржи, земляники, брюссельской и цветной капусты, гвоздик, папорот​ников, персиков, ананасов, бананов.