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!

gipoteza-o-meteoroidakh-tipa-drakonid
В связи с тем, что благодаря развитой современной Сети...ДАЛЕЕ .....876
kakim-obrazom-rastet-derevo
Дерево в природе.    Корневая система...ДАЛЕЕ .....978
slabye-vzaimodejstviya
Взаимодействие, ответственное за распады пиона и мюона,...ДАЛЕЕ .....249
В аппарате Гольджи формируются готовые молекулы белка и здесь...ДАЛЕЕ .....1090
podrobnee-o-tsiklonakh
  НАПРАВЛЕНИЕ ВЕТРОВ В...ДАЛЕЕ .....552
svojstva-poluprovodnikov
Важнейшие свойства полупроводниковых материалов зависят от...ДАЛЕЕ .....502
chudesa-egipta-piramida-kheopsa
Секрет античных строителей пирамид Гизы уже пятое тысячелетие...ДАЛЕЕ .....1514
uvelichenie-kolichestva-lda-v-antarktike
Почему Антарктида увеличивается из-за глобального потепления? -...ДАЛЕЕ .....936
pochemu-produkty-portyatsya-i-gniyut
Что такое фотостарение? Как можно пищу защитить от...ДАЛЕЕ .....939
rossijskomu-protsessoru-veleno-zhit-elbrus-2s
После развала СССР все мы стали считать, что Россия больше не...ДАЛЕЕ .....743
kakie-rastenie-proizrastayut-v-tundre
Растительный мир тундры   В суровой Антарктике...ДАЛЕЕ .....1317
infrakrasnoe-izluchenie-zemli
Измерение интенсивности инфракрасного излучения...ДАЛЕЕ .....1442
zelenye-koktejli
Наверное, многие наслышаны о таком явлении, как сыроедение....ДАЛЕЕ .....770
novyj-solnechnyj-samolet
Компания Solar Impulse сконструировала самолет с таким же...ДАЛЕЕ .....803
kak-i-kogda-amerigo-vespuchchi-otkryl-ameriku
Веспуччи и его Америка Америго Веспуччи был итальянского...ДАЛЕЕ .....1810
sposoby-svarki-metallov
  Способы сварки металлов   Основной...ДАЛЕЕ .....926
obshchee-predstavlenie-o-protsesse-vyvetrivaniya
Преобразование горной породы на почву происходит в результате...ДАЛЕЕ .....648
oblachnost-v-geograficheskoj-obolochke
В результате конденсации или кристаллизации водяной пар...ДАЛЕЕ .....555
istoriya-iskusstva-pajki-metalla
Длительное монголо-татарское иго привело в упадок...ДАЛЕЕ .....1008
gora-dzhomolungma
Гора Джомолунгма, известная по географическим картам как...ДАЛЕЕ .....1367
kak-vedut-sebya-atomy
Для понимания того, как происходит квантование энергетических...ДАЛЕЕ .....296
zelenye-dostoprimechatelnosti
В мире существует немало интересных мест, которые так или...ДАЛЕЕ .....760
o-muzykalnykh-obuchayushchikh-video-shkolakh
 Представьте себе, что вы вдруг, побывав на интересном...ДАЛЕЕ .....636
obzor-meteornykh-potokov
Для выполнения этого задания нужны немые звездные карты...ДАЛЕЕ .....803
drevnyaya-tekhnologiya-svarki-metallov-istoricheskie-fakty
Необходимо сделать пасту (похожую на мыло) из щелока и...ДАЛЕЕ .....1397
v-glubiny-mirovogo-okeana
На дне океана. Часть первая. Свыше 70 процентов поверхности...ДАЛЕЕ .....1087
zakony-dvizheniya-nyutona
Законы движения классической физики были изложены Исааком...ДАЛЕЕ .....453
tekhnika-proshlogo
Необходимо снова отметить, что далеко не все известно о...ДАЛЕЕ .....944
ne-ponravilis-svekrovi
 Почти каждая девушка перед встречей с будущей свекровью...ДАЛЕЕ .....438