Лекция_1_ГИ_М_2014
.pdf
ТрансгенныеTransgenicрастенияPlants
Фиторемедиация
- Деградация ксенобиотиков
ВОЗМОЖНЫЕ ПУТИ СОЗДАНИЯ РАСТЕНИЙ, УСТОЙЧИВЫХ К ТЯЖЕЛЫМ МЕТАЛЛАМ
ДЕТОКСИКАЦИЯ |
НАКОПЛЕНИЕ |
(КАТАБОЛИЗМ) |
ТЯЖЕЛЫХ |
ТЯЖЕЛЫХ |
МЕТАЛЛОВ |
МЕИАЛЛОВ В |
РАСТИТЕЛЬНОЙ |
РАСТИТЕЛЬНОЙ |
КЛЕТКЕ |
КЛЕТКЕ |
(РАСТЕНИЯ- |
|
ГИПЕРАККУМУЛ |
|
ЯТОРЫ) |
ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ НАКОПЛЕНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКЕ (РАСТЕНИЯИСКЛЮЧАТЕЛИ)
Один путь – синтез в растительных клетках биосурфактантов
Биосурфактант - вещество, которое образуется в живых организмах и обладает поверхностно-активными свойствами.
Основной механизм действия биосурфактантовуменьшение поверхностного натяжения водных растворов и углеводородных смесей.
К биосурфактантам относятся некоторые гликолипиды, липопротеины, жирные кислоты, фосфолипиды и другие вещества.
Наиболее распространены и изучены – гликолипиды. Это низкомолекулярные вещества, состоящие из моноили дисахаридной части, связанной с длинной цепью алифатических кислот или гидроксиалифатических жирных кислот.
Биосинтез рамнолипидов происходит в двух последовательных реакций (катализируемых специфическими рамнозилтрансферазами): первая катализирует присоединение к липиду одного остатка сахара и образуется монорамнолипид, действие второй - образование дирамнолипидов.
Бета-гидроксидеканоил- |
+ |
Тимидин-дифосфо-L- |
бета-гидроксидеканоат |
рамноза |
|
Рамнотрансфераза 1 |
|
Тимидин-дифосфат |
|
|
Монорамнолипид
|
Тимидин-дифосфо-L- |
Рамнотрансфераза 2 |
рамноза |
|
|
|
Тимидин-дифосфат |
Дирамнолипид
Для синтеза рамнолипидов необходимы 2 пути биосинтеза:
- биосинтез жирных кислот (в частности, β-
гидроксидеканоила-β-гидроксидеканоата)
-и биосинтез углеводов (в частности, рамнозы).
В растениях есть оба пути биосинтеза!!!
поэтому перенос генов, кодирующих рамнотрансферазы 1 и 2 (гены rhlA И rhlB) из бактерий, например из Pseudomonas aeruginosa,
может быть использован при создании растений, продуцирующих рамнолипиды.
Это может придать растениям устойчивость к углеводородам нефти и тяжелым металлам, и они могут быть использованы для очистки загрязненных почв и возобновления на них растительности.
А. Тонкослойная хроматография рамнолипидов
В. Масс-спектроскопия рамнолипидов
Рост контрольных и трансгенных растений при высоких концентрациях Al
Толерантность растений к тяжелым металлам может быть связана:
1. С их способностью накапливать в своих тканях большое количество тяжелых металлов (растения-гипераккумуляторы),
2. С их способностью предотвращать накопление избыточных количеств тяжелых металлов в надземных органах (растения-исключатели).
Трансгенные растения, экспрессирующие гены rhlA и/или rhlB Pseudomonas aeruginosa, обладают повышенной толерантностью к широкому спектру металлов (Ni2+, Bi3+, Cr3+, Cu2+, Zn2+, Cs+, Al3+, Pb2+) в концентрациях,
превышающих ПДК в 10-30 раз.
(А) Растения табака на загрязненной медью почве (1800 мг/кг). 1 – контроль, 2 –RhlA-растения. (В) Аккумуляция меди арабидопсисом на загрязненной медью почве (1800 мг/кг). (C) Корни растений на ионитных смолах, загрязненных алюминием. 1 – контроль (3300 мг/кг), 2 – контроль (6600 мг/кг), 3 – RhlA-растения (3300 мг/кг), 4 –
RhlA-растения(6600 мг/кг).
Трансгенные растения табака и арабидопсиса, экспрессирующие гены rhlA и/или rhlB, не накапливают в своих тканях избыточного количества металлов при выращивании на почвах, содержащих избыточную концентрацию металлов. Следовательно, экспрессия генов rhlA и/или rhlB придает трансгенным растениям свойства растенийисключателей