Риск негативного воздействия на ризосферные микроорганизмы

Трансгенное растение может секретировать трансгенные белки или низкомолекулярные соединения (синтез которых обусловлен трансгенами) в прикорневое пространство и таким образом воздействовать на ризосферные микробные популяции. Последние, как известно, играют весьма важную роль в жизнедеятельности растений и в их сопротивляемости фитопатогенам. Именно в ризосфере, весьма богатой питательными веществами, выделяемыми растением, и содержащей многочисленные контактирующие микробные популяции, происходит интенсивный внутри- и межвидовой генетический перенос, осуществляемый конъюгативными плазмидами (60,61).

Действительно, трасгенный табак, продуцирующий низкомолекулярные опины, синтез которых кодируется Ti-плазмидами Agrobacterium tumefaciens, весьма существенным образом влиял на конкурентные взаимоотношения двух ризосферных штаммов Pseudomonas fluorescens. Штамм, который способен катаболизировать опины, вытеснял из ризосферы штамм, к этому не способный. Был сделан вывод, что ТР может обеспечивать селективное преимущество тем микроорганизмам, которые способны утилизировать продукты, синтез которых вызван трансгенами (62). Аналогичные результаты получены и с использованием трансформированного Ti-плазмидой лядвенца рогатого (Lotus corniculatus), продуцирующего маннопин. И в этом случае утилизирующие данный опин псевдомонады имели селективное преимущество в ризосфере ТР (63).

Секретироваться в прикорневую систему могут не только низкомолекулярные соединения растений. В лабораторных и полевых экспериментах обнаружено, что в корневых экссудатах Bt-кукурузы (Cry1Ab) содержится данный Bt-токсин. Это доказано и иммунологически, и тестированием токсического действия экссудатов на личинках чувствительных насекомых. Полагают, что выделение Bt-токсина в прикорневое пространство, с одной стороны, может повысить эффективность поражения целевых и не целевых организмов, а с другой - повысить вероятность селекции целевых насекомых, устойчивых к энтомотоксину. Очевидно, что связывание токсина органо-минеральными коллоидами и илистыми частицами почвы защищает его от бидеградации (64,65).

Маловероятно ожидать, что Bt-токсин может оказаться активным в отношении почвенной микробобиоты. Тем не менее, такая возможность проверялась. Показано (в опытых с чистыми и смешанными культурами), что Bt-токсины из ВТ ssp. kurstaki (штаммы morrisoni tenebrionis и israelensis) не токсичны для восьми грамотрицательных, пяти грамположительных и одной цианобактерии, а также для некоторых грибов, в частности, для двух видов Zygomyces, одного вида Ascomyces, двух видов Deuteromyces, для двух видов дрожжей, для зеленых и диатомовых водорослей (66).

Несмотря на это, присутствие активных Bt-токсинов в почве на больших территориях, длительно засеваемых Bt-защищенными растениями, может, как отмечалось, оказать серьезное негативное влияние на некоторых насекомых и беспозвоночных. Поэтому представляется весьма целесообразным (67) регулярный мониторинг содержания в почве и в остатках фитомассы токсинов, синтезируемых ЭТР (с коррекцией на то, что в почве могут находиться споры природных штаммов ВТ, содержащие различные Bt-токсины).

Трансгенный картофель, синтезирующий лизоцим бактериофага Т4, тщательно проверяли в двух независимых лабораторных и полевых исследованиях на способность поражать различные ризосферные микроорганизмы. Разницы в составе и численности популяций у ризосферы трансгенных и контрольных растений выявлено не было (68,69).

Таким образом, имеющиеся в нашем распоряжении, но к сожалению, весьма немногочисленные данные свидетельствуют, что прикорневые экссудаты ТР действительно могут содержать как низкомолекулярные, так и белковые продукты, синтез которых кодируется трансгенами. Низкомолекулярные соединения (опины, в частности) стимулируют рост тех ризосферных популяций, которые способны их утилизировать. Данных о том, что белки, кодируемые трансгенами, непосредственно негативно влияют на ризосферых микроорганизмов, пока нет. Очевидно такие белки, иммобилизованные почвой, становятся в значительной мере недоступными для микробной деградации. Нет данных и том, как и с какой частотой происходит в ризосфере ТР конъюгативный генетический перенос.

В целом, для оценки риска негативного влияния ТР на ризосферные популяции представляется целесообразным исследование в лабораторных и полевых условиях:

-видового состава и численности основных микробных видов, доминирующих в ризосфере трансгенных и контрольных растений,

-интенсивности генетического переноса между модельными донорными и реципиентными штаммами, интродуцированными в ризосферу трансгенных и контрольных растений (70,71).

Существует еще один риск, внимание которому практически не уделяется. Присутствие в АЭС значительных количеств Bt-токсинов, синтезируемых ЭТР, и массовая гибель чувствительных к нему насекомых может привести к существенному снижению численности природных популяций ВТ, нуждающихся для своего развития в личинках членистоногих, чувствительных к нативнымBt-токсинам. Как отмечалось, эволюция ВТ идет по пути расширения спектра действия ихBt-токсинов, что позволяет этим бактериям паразитировать на большем количестве видов насекомых (18).

Совершенно непредсказуемо, какого следующего хозяина в качестве трофического субстрата для своего токсического действия выберет эволюция популяций ВТ, утративших возможность развиваться в традиционных для них видах. Пока известно, что природные Bt-токсины могут поражать не только представителей пяти отрядов насекомых, но также клещей, нематод, трематод, моллюсков и простейших животных (17).

Похоже, что риск эволюции ВТ к расширению спектра трофических мишеней, стимулируемой Bt-защищенными растениями, относится к самому нежелательному типу – Циклоп (тяжесть негативных последствий велика, но вероятность нежелательного события неопределенна). Вот почему представляется весьма целесообразным регулярный мониторинг численности природных популяции ВТ там, где ведется широкомасштабное выращивание Bt-защищенных ЭТР.

Однако ЭТР могут стимулировать эволюцию не только бактерий ВТ, но и других видов биоты.