2.2.5. Трансгенные сорта сельскохозяйственных растений с улучшенными качественными характеристиками

Эта группа исключительно ценных для потребителя форм, для получения которых не обязательно использовать чужеродные гены. Добавляя в генетический материал растения дополнительные копии определенных генов, выделенных из собственной ДНК растения, можно добиться существенного ослабления активности этих генов. Это, в свою очередь может привести к изменению качественных характеристик того продукта, в генетическом контроле биосинтеза которого задействованы эти гены.

Так, для качества растительного масла исключительно важное значение имеет соотношение в нем различных жирных кислот. В ассортименте допущенных к использованию трансгенных сортов имеется ряд форм масличных культур с улучшенным составом масла. Среди них следует назвать, например, такие, как соя, которой добавили дополнительную копию гена фермента десатуразы, в результате чего ее собственный ген десатуразы «замолчал». Это привело к снижению в соевом масле уровня полиненасыщенных жирных кислот линолевой и линоленовой и компенсационному увеличению уровня мононенасыщенной жирной кислоты олеиновой до 80%. В немодифицированной сое ее уровень был всего 23%. Полученное масло заметно превосходит по потребительским свойствам масло сои традиционных сортов, в частности, оно более стабильно при нагревании, оно всегда остается в более привлекательном для потребителя жидком виде (не загустевает).

При создании трансгенного рапса с улучшенным составом масла был использован более традиционный для генетической инженерии подход горизонтального переноса генов от неродственных видов. В генетический материал рапса был «подсажен» ген тиоэстеразы от калифорнийского лаврового дерева. В результате трансгенный сорт стал способным образовывать масло, в котором появились не свойственные для рапса лавровая и миристиновая жирные кислоты. Такое масло по качеству приблизилось к наиболее ценным растительным маслам: пальмовому и кокосовому.

Второй интересный пример использования явления «замолкания генов» - создание сортов трансгенного картофеля с улучшенным качеством крахмала. Крахмал, выделенный из обычных сортов картофеля, содержит две формы этого полисахарида: ветвистый – амилопектин и неветвистый – амилозу. В некоторых технологиях, например, при производстве писчей бумаги, в текстильной промышленности, предпочтение отдают крахмалу, который содержит в основном амилопектин. Однако «избавиться» от амилозы с помощью существующих технологий достаточно сложно и дорого. В геном ГМ-картофеля сорта Амфлора была добавлена трансгенная конструкция, которая содержит дополнительную копию гена картофеля, ответственного за синтез амилозы (ген gbss – granule-bound starch syntase) в антисмысловой ориентации. Результатом этой вставки стало замолкание обоих генов картофеля (имеющегося и встроенного), и резкое снижение синтеза соответствующего фермента (gbss). Поэтому крахмал, выделенный из клубней Амфлоры практически не содержит амилозу. Трансгенный сорт Амфлора – это исключительно технический сорт картофеля, который не предполагается использовать в пищу (хотя и представлены доказательства его безопасности для здоровья людей). Технологические остатки после выделения крахмала разрешено использовать на корм с/х животным, а также для полива полей.

«Антисмысловая» генетическая конструкция была использована и при создании трансгенного сорта томатов FLAVRSAVR, с удлиненным периодом хранения плодов. Обычно в ходе созревания плодов томатов вскоре после покраснения они постепенно теряют упругость, становятся мягкими и загнивают. Причиной этого является образование фермента полигалактуроназы, который деградирует пектин, находящийся в межклеточном пространстве плода. При создании трансгенного сорта была использована антисмысловая конструкция названного гена. В результате у полученного сорта образуется меньше полигалактуроназы благодаря чему спелые помидоры в течение продолжительного времени сохраняют товарный вид. Второй подход в получении сортов томатов с удлиненным сроком созревания – «заставить замолчать» один из генов (например, ген аминоциклопропан циклаза синтазы), связанных с синтезом гормона созревания - этилена. Поскольку у таких томатов этилен в период созревания не образуется, они длительное время остаются зелеными. Чтобы помидоры покраснели, их необходимо поместить в газовую камеру, содержащую этилен, либо обработать веществами (этиленопродуцентами), которые при разрушении выделяют этот газ. Понятно, что эти процедуры можно выполнять по мере необходимости.

Следующее интересное направление использования генетической инженерии для замолкания отдельных генов – получение сортов растений, для которых характерно пониженное содержание отдельных вредных веществ (токсинов, аллергенов). Среди официально допущенных к использованию в хозяйственной деятельности ГМО такого типа – сорт табака с пониженным содержанием никотина. Ведутся работы и есть обнадеживающие результаты, связанные с созданием кофе без кофеина, арахиса, не содержащего характерных для него аллергенов.