Использование Ti-плазмид

Эффективные методы трансформации (включение чужеродного гена в наследственный аппарат растения-реципиента) существуют для большинства двудольных и некоторых однодольных растений, таких как рис, пшеница, кукуруза.

Процесс трансформации осуществляется либо путем использования механизмов естественного обмена генетическим материалом в ходе взаимодействия с растением бактерий рода Agrobacterium, либо путем прямого введения рекомбинантных ДНК в клетки растений (рис. 14.1). Разработка векторных систем для переноса генов в растения началась с выяснения молекулярного механизма опухолеобразования у растений при заражении фитопатогенной бактерией Agrobacterium tumefaciens. Оказалось, что у этой бактерии имеется плазмида (внехромосомный самореплицирую- щийся генетический элемент), которая способна естественным путем проникать в клетки хозяина и встраивать определенный участок (Т-ДНК) в растительный геном. При этом в результате интеграции в геном растения-хозяина и экспрессии бактериальных плазмидных генов, существенным образом из-
Рис. 14.1. Способы переноса генов в растительные клетки (Mourgues et al.,
1998). (а) Прямой перенос генов — ДНК попадает непосредственно в ядер- ный или пластидный геном растительной клетки посредством различных методов — таких как электропорация или химическая обработка, которые стимулируют пассивный захват ДНК мембранами протопластов (электропорация или химическая обработка), либо ускорение микрочастиц, покрытых ДНК для переноса ДНК прямо в растительные клетки (метод биологической баллистики). (Ь) Непрямой перенос генов основан на использовании Ti-плазми- ды Agrobacterium. В процессе развития природной инфекции эти фитопатогенные бактерии переносят и интегрируют онкогены в растительный геном. ^ ДНК, переносимая Agrobacterium tumefaciens, — отдельный сегмент ДНК из бактериальной Ti-плазмиды (внехромосомный самореплицирующийся генетический элемент), резидента клетки. Ti-плазмида используется в генетической инженерии с целью получения эффективных непатогенных векторов для трансформации растительных клеток.
Из-за низкой частоты трансформации в обоих случаях отбор трансгенных растений легче производить при совместном переносе целевого гена со сцепленным геном селектируемого маркерного гена (обычно ген устойчивости к антибиотикам или гербицидам)



14.1.

Методы получения трансгенных растений



468 меняется метаболизм клетки в сторону образования опухоли (рис. 14.2). Плазмида A. tumefaciens, вызывающая опухоли, была названа pTi-плазмидой (tumor inducing — индуцирующая опухоль).
Генетический анализ позволил идентифицировать гены, контролирующие способность плазмиды индуцировать образование опухоли, а также гены, кодирующие синтез уникальных аминокислот опинов, в области Т-сегмента pTi-плазмиды. Процесс переноса и интеграции Т-ДНК в растение контролируется генами вирулентности (vir-генами) расположенными на pTi-плазмиде за пределами сегмента Т-ДНК, существенной структурной особенностью которого является наличие прямых повторов по 25 пар нуклеотидов на обоих концах сегмента (рис. 14.3). Включение любого фрагмента ДНК между этими двумя последовательностями приводит к его физическому переносу в хромосому растения. Для достижения экспрессии интегрированного в растительный геном чужеродного гена разработаны векторные системы с использованием модифицированных штаммов агробактерий, которые позволяют вводить в геном практически любые гены, добиваться их экспрессии и регенерировать из трансформированных клеток целые растения.
Плазмида pTi представляет собой уникальное явление. Есть основание предполагать, что она является природной химерой, поскольку несет два набора генов: один набор экспрессируется в растения, а другой — в бактериальной клетке. Регуляторные элементы генов, расположенных на сегменте Т-ДНК, предназначены для функционирования в растительной клетке, тогда как остальные гены pTi-плазмиды находятся под контролем бактериальных промоторов.
Еще на начальных этапах исследований стало ясно, что манипуляции с целой pTi-плазмидой затруднены из-за отсутствия уникальных сайтов рестрикции в этой большой молекуле. Эта проблема решалась разными путями. 

Еще по теме Использование Ti-плазмид:

1. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ НАУЧНЫХ ВЫВОДОВ
2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ
3. Использование понятия «вид» у агамных и облигатно- партеногенетических форм и в палеонтологии
4. Использование собак в геологоразведке
5. Использование территории
6. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОЛОМЫ НА УДОБРЕНИЕ
7. 14.10. ПРАВИЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЛОШАДЕЙ НА РАБОТАХ
8. ПРИГОТОВЛЕНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАСТВОРОВ НОВОКАИНА
9. НАПРАВЛЕНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТОРФЯНЫХ РЕСУРСОВ
10. Глава 6 ОРГАНИЧЕСКИЕ УДОБРЕНИЯ, ИХ ВИДЫ И ЭФФЕКТИВНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
11. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕСУРСНОГО ПОТЕНЦИАЛА МОРОШКИНА ЕВРОПЕЙСКОМ СЕВЕРЕ РОССИИ
12. ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ
13. 9. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БЕСПОДСТИЛОЧНОГО НАВОЗА В РАСТЕНИЕВОДСТВЕ
14. ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ БИКАРБОНАТА АММОНИЯ НА УДОБРЕНИЕ *
15. ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ ЖИДКИХ АЗОТНЫХ УДОБРЕНИИ [16]
16. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АЗОТНЫХ УДОБРЕНИЙ УРОЖАЕМ И ИХ ПРЕВРАЩЕНИЕ В ПОЧВЕ [38]
17. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТОРФЯНЫХ БОЛОТВ КАЧЕСТВЕ ПРИЕМНИКОВ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ СТОКОВ Н. П. Ахметьева, Е. Е Лапина
18. Глава 13. РЕСУРСЫ САЙГАКОВ: ИСПОЛЬЗОВАНИЕ И УПРАВЛЕНИЕ
19. Практическое использование лета насекомых на свет