15.Получение трансгенных растений

Генно-инженерные методы, позволяют создавать новые генотипы и новые формы растений гораздо быстрее, чем классические методы селекции. В с/х растения можно ввести гены устойч-ти к стрессовым факторам, фитопатогенам, гербицидам и пестицидам, гены скороспелости, а также можно расширить круг культурных растений и т.д.

Ген.трансформация закл.в переносе чужеродных или модиф-х генов в кл-ки эукариот и получении растений из трансформир-х кл-к при регенерации. Получ-е растений с новыми св-ми (трансгенных растений) из трансформир-х кл-к возможно благодаря их св-ву тотипотентности, т.е. способности клеток развиваться в целое растение.Перенос генов в растит-е кл-ки, и их встраивание в геном растений (трансформация) осущ.благодаря спец-им векторам-переносчикам, сконструированным на основе плазмид, вирусов, хлоропластной и метохондриальной ДНК и др.Наиболее широкое применение получили векторы на основе Ti-плазмид, выд-х из некот. видов агробактерий. Агробактерии заражают двудольные растения, вызывая образование опухолей — корончатых галлов. Спос-ть агробактерий к обра-ю опухоли связана с большой внехромосомнойплазмидой- Ti-плазмида.

Ti-плазмиды-естественные векторы, обладающие всеми ф-ми, необх. для переноса, стабильного вкл-я и экспрессии ген.инф-и в раст-х.Кроме плазмид в качестве векторов применяют ДНК-содержащие вирусы растений. Наиболее изученный представитель группы вирусов с двухцепочечной ДНК — вирус мозаики цветной капусты. Как потенциальные векторы вирусы имеют ряд положительных характеристик: малый размер генома, позволяющий легко манипулировать вирусной ДНК, высокая копийность в клетках растений, наличие сильных промоторов, позволяющих обеспечить высокую эф-ть экспрессии чужеродных генов.

Сущ-т так же методы прямого переноса генов в растения. К ним относятся:

1. Трансформация растит-х протопластов. Осуществляется благодаря комбинации методик кальциевой преципитации ДНК и слияния протопластов. 2. Культуру протопластов на начальной стадии ее роста заражают агробактериями, которые используют в качестве векторов. 3. Микроинъекции ДНК. Аналогичен методу микроинъекций животных клеток. 4. Метод электропорации. Основан на повышении проницаемости биомембран за счет действия импульсов высокого напряжения. В результате молекулы ДНК проникают в клетки через поры в клеточной мембране.5. Упаковка в липосомы: один из методов, позволяющих защищать экзогенный генетический материал от разрушения нуклеазами растительной клетки.

16. Применение методов генет-кой инженерии для улучшения аминокислотного состава запасных белков растений.

Применение методов генной инженерии позволяет повысить качество синтезируемых растением продуктов, которые определяют его питат-ную и техническую ценность.

В большинстве случаев запасные белки раст-й имеют несбалансир-ый для питания человека и животных аминокислотный состав. Так, запасные белки злаков (проламины) бедны лизином и триптофаном, а белки бобовых бедны метионином и цистеином.

Улучшение аминокислотного с-ва белка путем традиционной селекции не дает желательных результатов, поскольку необходимые гены часто сцеплены с нежелательными признаками и наследуются вместе. Например, у мутантов кукурузы и ячменя повышение содержания лизина коррелировало с уменьшением синтеза основных запасных белков — зеина и гордеина, а также с уменьшением урожайности.

Генно-инженерные методы более перспективны для создания улучшенных сортов, т.к. позволяют избирательно вводить в геном растения-реципиента гены искомого признака. Для решения проблемы может быть использовано несколько подходов: введение в белок кодонов, кодирующих дефицитные аминокислоты; изменение регуляции биосинтеза аминокислот; введение новых генов запасных белков и др. Так, например, были получены трансформанты кукурузы с модифицированным α-зеином. Клонированы многие запасные белки у таких культур, как соя, горох, фасоль, картофель. Ведутся работы по увеличению в пшенице числа генов, кодирующих высокомолекулярные субъединицы, накопление которых повышает хлебопекарные качества муки.

Для улучшения пит-х качеств семян с/х культур можно использовать гены из др. растений, кодирующих высококач-ные запасные белки. Напр, клонирован ген запасного белка из амарантуса, кот.имеет высокое сод-е всех незаменимых АК и не обладает аллергенными св-ми. Ген амарантуса был введен в картофель, белок которого сод-т незнач-е кол-ва лизина, метионина, тирозина и цестеина. Созданные трансгенные раст-я имели в клубнях повышенное сод-е вышеук-х АК.

Наряду с улучшением аминокис-го с-ва белков проводятся работы по созд-ю раст-й с изм-ным сод-ем углеводов. Напр, созданы трансгенные раст-я картофеля, в клубных которого наблюдается повышенное содержание крахмала. Получены трансгенные растения сахарной свеклы с геном артишока, которые кодируют полимерами фруктозы.

17.Генно-инженерные подходы к решению проблемы усвоения N₂. Для повышения урожайности неоднократно обсуждалась идея создания трансгенных растений, способных фиксировать азот из воздуха. Ведь азотные удобрения используются растениями только на 30-50% и имеют высокую стоимость. Однако механизм фиксации растениями молекулярного азота из воздуха оказался очень сложным и далеко не изученным, что не позволило пока создать трансгенные растения, способные самостоятельно, без помощи бактерий фиксировать азот из воздуха. Тем не менее, работы в данном направлении продолжаются. С помощью техники рекомбинантной ДНК были составлены генетические карты генов азотфиксации (Nif-генов), но введение Nif-генов в растительную клетку не дало положительных результатов. Более перспективным оказалось повышение азотфиксации в уже существующих растительных системах за счет воздействия на Nif-гены и увеличения мощности корневой системы бобовых.