Быстрый поиск

Достижения генетической инженерии в растениеводстве – растения, устойчивые к гербицидам.

Почему растения сейчас становятся устойчивыми к гербицидам?


В современном сельскохозяйственном производстве практически невозможно обойтись без гербицидов. И хотя гербициды нового поколения высокоэффективны в низких концентрациях и быстро разрушаются в почве, они не являются селективными и ингибируют рост как сорняков, так и культурных растений. Большинство гербицидов действуют на растения путем инактивации жизненно важных ферментов, связанных с фотосинтезом или другими биосинтетическими путями. Исходя из механизмов действия гербицидов на растения разработано три основных генно-инженерных подхода к созданию гербицидоустойчивых растений:
- модификация растительного фермента мишени, в результате которой он теряет чувствительность к гербициду;
- индуцирование повышенного синтеза фермента без нарушения его нормального метаболизма;
- введение в геном растения фермента, способного деградировать и детоксицировать гербицид в растении.
Получить растение с модифицированным геном целевого фермента можно методом мутагенеза или селекцией растений на гербицидоустойчивость. Например, из мутанта арабидопсиса, устойчивого к гербициду имазапиру, был клонирован ген, кодирующий фермент ацетолактатсинтазу (ALS). Этот фермент является мишенью данного гербицида. Оказалось, что клонированный ALS ген (CSR-1) имеет одну точечную замену нуклеотида G на А в положении 1958, что привело к замене серина на аспарагин в зрелом ферменте и явилось причиной его нечувствительности к гербициду. При введении мутантного гена в табак полученные трансформанты выдерживали концентрацию гербицида в 100 раз большую, чем нетрансформированные контрольные растения.
Содержание второго подхода раскрывает пример создания устойчивых растений к гербициду глифосату. Он ингибирует синтез ароматических аминокислот (фенилаланин, тирозин) у бактерий и растений, а ген аrоА кодирует фермент EPSP (3-енолпирувилшикимат-5-фосфатсинтазу), на который действует глифосат. Введение аrоА-гена с помощью мультикопийных плазмид в бактерии Е. coli приводило к 5-17-кратному увеличению уровня EPSP синтазы и, как следствие, к 8-кратному повышению устойчивости бактерий к глифосату. Были созданы растения петунии с аrоА-геном, стоящим под сильным 35S промотором. Наблюдалась сверхпродукция EPSP фермента и устойчивость растений к гербициду.
Примером третьего подхода к получению гербицидоустойчивых растений может быть создание трансгенных растений, устойчивых к гербициду фосфинотрицину (коммерческое название Баста). Он является аналогом глутаминовой кислоты и ингибирует в растении глютаминсинтазу. В результате в растении накапливается аммиак (NH4), токсичный для растения. Однако гербицид может быть превращен в нетоксичное вещество ферментом фосфинотрицинацетилтрансферазой (PAT). Этот фермент кодируется геном bar, который выделен из штамма стрептомицетов Streptomyces hygroscopicus. Ген bar широко используется в конструкциях векторных плазмид для получения различных трансгенных растений, нечувствительных к гербициду Баста. Созданные трансгенные растения томатов, картофеля, пшеницы, клевера проявляют устойчивость к высоким концентрациям гербицида. Этот подход ценен еще тем, что гербицид теряет свою токсичность и меньше загрязняет окружающую среду.
Сходная методология успешно использована для создания трансгенных растений, устойчивых к гербициду 2,4Д (дихлорфеноксиуксусная кислота).
В последнее время создано много генетически модифицированных коммерческих сортов (соя, кукуруза, подсолнечник, рапс, лен и др.), устойчивых к гербицидам. Например, ГМ соя получила широкое распространение в Америке, Канаде, Аргентине. Рост популярности такого сорта сои в фермерстве (даже несмотря на то, что стоимость семян высока) можно объяснить тем, что издержки производства заметно сокращаются. В процессе возделывания сои, которая устойчива к Раундапу, большая часть фермеров ограничивается лишь одной обработкой посевов этим гербицидом. При этом затраты на химические средства защиты составляют 10-40 %.

 

Рекомендуем почитать!

po-kakoj-prichine-zrachki-u-koz-pryamougolnoj-formy
Для человека наиболее естественным кажутся зрачки круглой...ДАЛЕЕ .....3170
kak-sebya-vesti-esli-roditeli-razvelis
Не всегда перемены в жизни приходятся к лучшему. Что делать...ДАЛЕЕ .....585
statuya-khrista-iskupitelya
Знаменитая статуя Христа-искупителя по праву считается одной из...ДАЛЕЕ .....1166
kembrij-razvitie-organicheskogo-mira
Кембрий - самый ранний период палеозойской эры зона фанерозоя...ДАЛЕЕ .....975
mezhzvezdnaya-pyl
В большом пространстве Вселенной обнаруживается небольшое...ДАЛЕЕ .....957
dvizhenie-mirovogo-kapitala
Еще в конце позапрошлого века Брукс Адамс (американский...ДАЛЕЕ .....636
trakhejnaya-dykhatelnaya-sistema-u-nasekomykh
Насекомые и ряд других членистоногих обладают...ДАЛЕЕ .....455
etruski
Этруски поселились на западе центральной Италии...ДАЛЕЕ .....663
avtonomnaya-sistema-upravleniya
При автономной системе управления в самом снаряде находится...ДАЛЕЕ .....982
interesnye-fakty-o-krokodilakh
Самый большой крокодил -...ДАЛЕЕ .....997
kak-ustroena-vselennaya
Интерес к тому, как возникла Вселенная (частью которой...ДАЛЕЕ .....380
kak-uberech-valenki-ot-promokaniya
Валенки — очень тёплая и практичная обувь, которая была...ДАЛЕЕ .....1223
Морская болезнь Вы едете в летний лагерь в жаркий день в...ДАЛЕЕ .....896
podzemnaya-reka-puerto-prinsesa
Юго-восточная Азия хранит огромное количество...ДАЛЕЕ .....1033
samyj-samyj-krokodil
  Самые большие крокодилы   Отличить...ДАЛЕЕ .....939
govorit-krasivo
Всё больше людей, занявшись предпринимательской деятельностью...ДАЛЕЕ .....403
zelenye-dostoprimechatelnosti
В мире существует немало интересных мест, которые так или...ДАЛЕЕ .....692
istoriya-goroda-rostoka
История города. Прежде, чем возник немецкий город Росток,...ДАЛЕЕ .....817
opredelenie-tverdogo-tela
Если смять лист бумаги, то он не распрямится и не разрушится,...ДАЛЕЕ .....430
gavan-rio-de-zhanejro
Бразильский город Рио-де-Жанейро был ее столицей с 1763 по 1960...ДАЛЕЕ .....1070
arbuz-eto-yagoda-ili-net
По какой причине арбуз является ягодой По настоящему арбузный...ДАЛЕЕ .....997
zakony-dvizheniya-nyutona
Законы движения классической физики были изложены Исааком...ДАЛЕЕ .....384
zhirovoj-obmen
Липиды (от греч. lipos - жир) представляют собой обширную...ДАЛЕЕ .....810
derevyannyj-neboskreb
Считается, что в наше время только для дачных домиков дерево...ДАЛЕЕ .....775
svetodiodnaya-lenta-tekhnologiya-budushchego-dlya-resheniya-zadach-v-nastoyashchem
Эволюция использования светодиодов привела к тому, что в...ДАЛЕЕ .....843
kakoe-nasekomoe-yavlyaetsya-samym-malenkim-v-mire
На этот вопрос, вряд ли даст ответ даже самый...ДАЛЕЕ .....1026
soprikosnovenie-teplykh-i-kholodnykh-vozdushnykh-mass
Картина различных движений, возникающая при соприкосновении...ДАЛЕЕ .....471
bukhta-khalong-vetnam-tonkinskij-zaliv-yuzhno-kitajskogo-morya
 Бухта Халонг – это настоящее чудо природы, да к тому же, самое...ДАЛЕЕ .....1286
novaya-tekhnologiya-opredeleniya-lzhi
Учеными университета Буффало был разработан абсолютно новый...ДАЛЕЕ .....824