+3 8(066) 185-39-18
fвбудовувати частину ДНК своєї плазміди у геном рослини, наприклад під час поранення, чим змінює метаболізм рослинної клітини. Вперше введення чужорідного гена в рослинну клітину за допомогою агробактерій було здійснено на початку 80-х років ХХ ст. в Інституті рослинництва (Німеччина).
Сфера застосування векторних систем на базі агробактерій обмежується двома факторами:
- рослина має бути чутлива до ураження агробактерією;
- має бути розроблена методика регенерації рослин із калусу (калус – маса недиференційованих клітин, яка утворюється в разі пошкодження рослин).
Останнім часом трансформація за участю агробактерій застосовується на картоплі, сої, кукурудзі тощо. Однак багато видів рослин, серед яких найпоширеніші зернові (пшениця, кукурудза, рис), не є природними господарями агробактерій, тому трансформація їх цим шляхом досить проблематична.
У 1984 р. Санфорд зі співробітниками в Корнельському університеті (США) розробили принципово новий засіб уведення генів (ДНК) за допомогою ДНК-пушки (рис.14.1), який вони назвали біолістикою (біологічною балістикою).
Рис. 1. ДНК-пушка дляобстрілу клітин рослин гранулами з вольфраму, вкритими ДНК: 1 – клітини мішені; 2 –
отвір; 3 – гільзи; 4 – пороховий заряд; 5 – капсула; 6 – гранули, вкриті ДНК
З метою підвищення ефективності доставки генів у цілісні клітини вони в спеціальному пристрої бомбардували тканини цибулі вольфрамовими частками (1…2 мкм), покритими РНК вірусу тютюнової мозаїки. Невеликі отвори, що виникають при цьому в мембранах і клітинній оболонці, швидко затягуються. У разі попадання в клітини рослини в останніх вірус тютюнової мозаїки інтенсивно розмножувався.
У США за допомогою такого методу вдалося одержати трансгенні рослини сої, здійснена трансформація пилку кукурудзи. Переваги цього методу безперечні: трансгенез здійснюється без інфікування агробактерією, тому відпадає необхідність у регенерації рослин із калусу.
Таким чином, обидва методи створення трансгенних рослин широко використовують в генетичній інженерії
(рис. 2).
Рис. 2. Методи створення трансгенних рослин: 1 – внесення ДНК у бактерію клітини Agrobacterium; 2 – внесення
ДНК на мікроскопічні частинки для ДНК-пушки; 3 – ДНК; 4 – металічні частинки; 5 – плазміда, що індукує пухлини;
6 – хромосома; 7 – перенесення ДНК; 8 – ядро; 9 – хромосома; 10 – поділ клітин.
Електропорація – це введення ДНК у клітини (протопласти) за допомогою електричних імпульсів, які сприяють проникненню ДНК крізь пори біомембран.
Шляхом мікроін’єкцій хромосом Petunia alpicola вперше здійснили трансформацію рослини Petunia hybridae у
США. З трансформованих клітин були регенеровані рослини, які передавали набуті властивості нащадкам.
3. Генетично модифіковані рослини
ДНК-технології відкрили широкий шлях до створення генетично модифікованих (ГМ) рослин.
Наприклад, підвищення стійкості рослин до шкідливих комах було досягнуто введенням у геном рослин генів, які контролюють синтез речовин, токсичних для комах. Найчастіше - це ген Bt-токсину, природного інсектициду, який продукують ґрунтові бактерії. Першою Bt-захищеною трансгенною рослиною стала створена в
1995 р. фірмою «Монсанта» картопля сорту «Новий лист», що синтезує інсектицид проти колорадського жука.
Останнім часом одержані з такою характеристикою соя, кукурудза, бавовник.
Створено також рослини з підвищеною стійкістю до певних гербіцидів. Проте специфічною проблемою у даному випадку є те, що неможливо уникнути перенесення генів стійкості до рослин бур’янів шляхом переопилення з дикими родичами.
Вже створені трансгенні рослини, одночасно стійкі як до шкідників, так і до певних гербіцидів. Одержано також трансгенну картоплю, стійку до фітовірусів, зокрема до фітофторозу. Створені трансгенні культури, здатні витримувати високі та низькі температури.
Генетично модифіковані рослини стали продуцентами вакцин, фармакологічних білків і антитіл, що дає змогу значно дешевше та ефективніше лікувати різні хвороби, зокрема онкологічні.
Генетична модифікація використовується також для одержання заданих якостей харчових продуктів, для подовження терміну їх зберігання.
У різних країнах світу було проведено більше 400 польових досліджень з генетично модифікованими рослинами (яблуня, малина, горіх, пшениця, горох, цукровий буряк, кукурудза, рис, жито, картопля, помідори, виноград тощо).
Якщо у 1996 р. площі, на яких вирощували трансгенні рослини, складали 3 млн га, то на сьогодні – 70 млн га.
На початку третього тисячоліття в різних країнах світу існують трансгенні форми більше 120 видів рослин. В
11 країнах світу (США, Китай, Аргентина, Канада, Мексика, Австралія, Іспанія, Франція, Південна Африка,
Португалія, Румунія) вирощується 71% трансгенних рослин, стійких до гербіцидів.
Проте населення різних країн світу, особливо розвинених країн Європи, насторожено сприйняло факт появи на полях генетично модифікованих рослин і вживання виготовлених з них продуктів харчування. Під час
визначення ступеня ризику в разі використання трансгенних рослин думки вчених розійшлися. Основні аргументи прихильників ГМО на користь вирощування трансгенних культур і виробництва на їх основі продуктів харчування: трансгенні рослини мають вищі показники продуктивності, більшу стійкість до шкідників, бур’янів і хвороб і тому можуть давати вищі врожаї, ніж традиційні культури. Підвищення врожайності за допомогою трансгенів – шлях до вирішення проблем забезпечення продуктами харчування в умовах швидкого зростання населення Землі. Генетична модифікація може здійснюватися в напрямі підвищення вмісту певних поживних речовин і вітамінів. Біотехнології дають змогу виводити сорти рослин, пристосованих до таких екстремальних умов, як посуха або холод. Трансгенні рослини й продукти харчування можуть стати корисними для здоров’я, якщо в їхньому складі будуть ГМО-інгредієнти, в які вбудовані вакцини проти різних хвороб.
Проте частина науковців вважає, що ГМО у навколишньому середовищі можуть спричинити незворотну шкоду біологічному різноманіттю екосистем. Через недосконалість сучасних методів немає стопроцентної гарантії, що спеціально сконструйовані гени – носії бажаної ознаки. За своєю метою генна інженерія нагадує селекцію, але на відміну від традиційної селекції вона дає змогу переходити міжвидові границі й «змішувати» навіть рослинні й тваринні гени. В природі такі процеси не відбуваються. Постають законні запитання: наскільки безпечні такі маніпуляції і яких наслідків можна очікувати в разі порушення збалансованих природних процесів?
В Україні офіційного дозволу на вирощування генетично модифікованих рослин поки що ніким отримано не було. Однак немає ніякої гарантії, що західні продукти, які купуються в нас, наприклад, чіпси, печиво, молочний порошок чи навіть пиво, не містять в собі генетично-модифікованих інгредієнтів. До списку відомих в СНД фірм продукція яких може містити генетично-модифіковані продукти можна віднести продукцію Coca Cola, Danone, Heinz, Hipp, Vac Donalds, Nestle, Stimorol, Wrigleys. Очевидно, що для власників компаній – виробників трансгенних технологій важливіша матеріальна сторона справи, ніж якийсь добробут людства.
Щодо чинного законодавства України, то у законі «Про захист прав споживачів» є положення про те, що споживач має право на одержання необхідної, доступної, достовірної інформації про товари. І ця інформація повинна містити крім назви товару, ціни, дати виготовлення ще й позначку про застосування генної інженерії під час виготовлення товарів. Згідно з директивами ЄС обов’язковому маркуванню підлягають продукти харчування з умістом ГМ-інгредієнтів понад 1%.
Країна, яка вирішила вже пустити на свою територію ГМ культури, повинна мати потужну систему контролю,
до якої би в першу чергу входили лабораторії. У нас існують поодинокі лабораторії, однак цього не досить.
Питання для самоперевірки
1. Що вивчає наука генна інженерія?
2. Які існують методи створення транс генних організмів?
3. Що таке клонування ДНК? В чому переваги та недоліки ГМО?