2.2.7. Трансгенные сорта сельскохозяйственных растений

с улучшенными кормовыми свойствами

Если посмотреть на площади, занятые под отдельными трансгенными культурами, то обращает внимание, что на четыре культуры – сою, кукурузу, хлопчатник и рапс, приходится около 98% площадей. Нетрудно заметить, что это культуры, урожай которых в основном используют для производства кормов и на технические цели. С помощью генетической инженерии удалось существенно увеличить продуктивность этих культур, прежде всего, за счет решения проблем, связанных с контролем сорняков и насекомых-вредителей. Однако известно, что не только количество, но и качество кормов является важным фактором повышения эффективности животноводства. Вместе с тем, для продукции даже важнейших кормовых культур, каковыми являются соя и кукуруза, характерным является несбалансированность белков по отдельным аминокислотам, особенно незаменимым (тем, которые животные не могут сами синтезировать: триптофану, лизину, треонину и метионину). Так, у кукурузы, как и большинства злаковых, низкий уровень лизина и триптофана. Несмотря на высокую продукцию белка и высокое его качество у сои, у нее недостаточный уровень метионина. Использование традиционных методов селекции для повышения продукции незаменимых аминокислот у названных сельскохозяйственных культур оказалось неэффективным. Значительно более значимые результаты достигнуты с применением генно-инженерных подходов.

Так, была получена трансгенная кукуруза с повышенным содержанием в зерне незаменимой аминокислоты лизина за счет инсерции в ее геном бактериального гена cordapA от Corynabacterium glutamicum. Этот ген кодирует один из ферментов (cDHDPS), регулирующих синтез лизина. Аналогичный фермент и соответствующий ген имеется и у кукурузы. Но его активность зависит от концентрации конечного продукта – лизина: когда эта концентрация достигает оптимального для растения уровня, синтез лизина замедляется. Благодаря тому, что у трансгенных растений появляется дополнительный, бактериальный ген cDHDPS, активность которого в меньшей степени подвержена ингибированию конечным продуктом, удается существенно повысить выработку лизина по сравнению с обычными, немодифицированными растениями кукурузы.

Другой интересный пример повышения кормовой ценности культуры – создание в Китае трансгенной кукурузы с повышенным содержанием фермента фитазы. Благодаря новому признаку повышается усвоение фосфора из произведенного из такой кукурузы корма, что не только позволяет улучшить рост животных, но и снизить загрязнение окружающей среды за счет уменьшения содержания фосфатов в отходах животноводства.

2.2.8. Трансгенные сорта сельскохозяйственных растений для производства биотоплива

Увеличение, благодаря выращиванию трансгенных сортов, производства таких культур, как кукуруза и рапс, позволяет экономически обоснованно рассматривать вопрос производства альтернативного топлива – из зерна, богатого углеводами, или дешевого растительного масла. Генетическая инженерия позволяет также повысить и эффективность производства биотоплива за счет использования соответствующим образом модифицированных сортов растений. В этом смысле большой интерес представляет кукуруза с геном термостабильной альфа-амилазы.

Первым этапом производства спирта этанола, который может быть использован в качестве топлива для автомобилей, является гидролиз крахмала, содержащегося в зернах кукурузы. Этот процесс происходит под действием фермента амилазы. В зернах кукурузы, как и у многих растений, содержится этот фермент. Однако он быстро дезактивируется при повышенной температуре, необходимой для производства спирта. Поэтому обычно в производстве спирта применяют препараты фермента, для которых характерна повышенная устойчивость к повышенным температурам, выработанные с помощью микроорганизмов. Наличие бактериального гена термостабильной альфа-амилазы (от Thermococcales spp) у трансгенной кукурузы решает названную проблему.