Получение растений, устойчивых к насекомым-вредителям

Применение хим инсектицидов создавало наибольшие проблемы в плане охраны среды. Даже без генетической инженерии пытались найти замену хим инсектицидов. Нашли бактерии - B. Turingiensis. Те, кто имел дело с трансгенными растениями - удешевление продукции за счет избежания обработки инсектицидом за счет введения гена, который делал бы растения устойчивыми изначально. Стали изучать бациллы, и оказалось, что разные штаммы (возведены в ранг подвидов) вырабатывают разные токсины, гены, кодирующие образование как правило одиночны и их можно клонировать, тчобы вводить в растительные организмы. Избирательность действия - на чешуекрылых, были те что действуют на двукрылых, или жуков. Гибель личинок при попадании токсинов бацилл при питании. Сравнивали между собой и токсины, и кодирующие гены, выяснилось, что эффективной частью белков является N-конец. Как оказалось, можно добиться эксплессии в растениях неполного белка этого токсина (который 1156, но достаточно 646 N-концевых остатков). В ряде случаев использовали укороченный вариант - легче манипулировать, стабильнее включается в геном. В первых вариантах ввобще брали исходный ген ставили под эукариотический промотор и получали эффект - личинки насекомых гибли. Чем больше получали таких растений, тем больше возникало проблем. В настоящее время работа по получению таких трансгенов ведется - пытаются улучшить существующие варианты.

Модифицировали давно клонированные бациллярные гены, чтобы улучшить транскрипцию и трансляцию их. Иногда получалось так, что под сильными кодонами плохая экспрессия. Почти все трансгены имеют ограниченный рост. Заменили кодоны, способствующие образованию вторичной структуры РНК, потому что думали, что РНК получают вторичную структуру и не могут проходить по рибосомам. Меняли хвосты, которые нужны для появления поли-А. Один из вариантов - химически модифицированный ген, имел 49% GC пар, исходный ген - 37%. Гомология 78,9%, но растительная клетка продуцировала в 100 раз больше токсина, чем трансформированная диким геном. Еще один прием - объединили бациллярный укороченный ген с фрагментом ДНК гена малой субъединицы... И белка стало еще больше - белок попадал в хлоропласты. Был варинт, когда бациллярный ген вводился в хлоропластную ДНК. Считается. Что использование хлоропластного генома предпочтительнее. Считали, что можно использовать прокариотический промотор. Можно не менять последовательность, поскольку все идет по прокариотическому типу. Считают что гены из ядерного генома могут распространяться к сорнякам и дикорастущим

Получили табак кукуруза, рис, баклажаны, рапс, люцерна, клюква. Орех, ель, тополь (устойчивость к шелкопряду) и хлопок.

Насчет опосений, связанных с устойчивостью. Попытки найти какой-то варинт токсина, едйствующий на большинство вредителей, приходится вводить последовательно. На каком-то этапе может резко ухудшится скорость роста и т.д. Возможность распространения усточивости предотвратили постановкой под промоторы, экспрессирующиеся в определенных условиях - промоторы связнные с патогенезом белков. Недостаток - растения приходится опрыскивать, чтобы вызывать экспрессию. Один из вариант - опрыскивание салициловой кислотой. Оно вызывает продукцию, но он постепенно исчезает из клеток растений.

Разрабатывают еще один подход - помимо энтомотоксинов получают растения, которые синтезируют ингибиторы пищеварительных ферментов насекомых. Есть растения - несъедобные для насекомых, потому что есть ингибиторы протеаз. Ген ингибитор из вигны китайской, поставлен под промотор 35S РНК вируса мозаики цветной капусты, терминатор от гена нопалинсинтетазы, все это ввели в табак, и оказалось что на 1 мг общего белка - 2 мкг ингибитора, и это на 65% снижало повреждаемость трансгенных растений личинками совки.

Ген ингибитора протеиназы 2 из картофеля, его объединили с фрагментом ДНК гена актина из риса и поставили под промотор этого актинорисового гена. Это ввели в рис. Вводили путем бомбардировки. Удалось получить трансгенный рис без агробактерий и оказалось, что личинками розового стеблевого точильщика этот рис повреждался только на 20% в то время как исходный сорт был поражен на 95% в этих же условиях. Опыты с такими трансгенами показали, что на протеазы сх животных и человека эти ингибиторы не влияют.

Ингибитор альфа-амилазы. Ген клонировали из фасоли. Поставили под промотор гена фитогемаглютинина бобов и вводили все это в горох. Такой горох защищен от 2 видов вредителей - зерновка бобовых и долгоносик лучистой фасоли.

Для получения непищевых и некормовых растений разработали еще один подход. Холестерол оксидаза действует токсически на личинки жуков, разрушает мембраны клеток кишечника. Ген холестеролоксидазы был клонирован из стрептомицетов, поставлен под промомтор вируса мозаики норичника шишковатого, терминатор из гена нопалинсинтетазы и после проверки конструкции на табаке, все это ввели в хлопчатник, он стал гораздо более устойчив к хлопковому долгоносику.

Дата добавления: 2015-11-16