Ограничения, которые необходимо учитывать при коммерческом использовании биоинженерных методов для получения устойчивых к болезням растений

Описанные выше подходы к созданию устойчивых к болезням растений посредством генетической инженерии, основаны на нескольких исследованных моделях взаимодействия растений и паразитов. Расширение этих исследований с вовлечением новых видов растений и бактерий и переход к промышленному масштабу потребует строгого следования определенным критериям, таким как эффективность, надежность, отсутствие токсичности и слабое воздействие на окружающую среду.

Эффективность той или иной стратегии трудно оценить до проведения экспериментов по трансформации растений. После интеграции целевого гена в геном растения-реципиента, эффективность действия этого гена зависит от уровня его экспрессии, на который может влиять, в некоторых случаях, молчание гена, обусловленное гомологией нуклеотидных последовательностей между бактериальным и интродуцированным геном. Это может быть серьезной проблемой при разработке методик, использующих гомоло
гичные последовательности (R-гены, тионины, ФА). Более того, белки 507 должны синтезироваться, экспортироваться из клетки и передвигаться в нужное место достаточно быстро, не подвергаясь серьезным модификациям во время процесса транспорта; они должны быть также стабильны в месте их дислокации и не подвергнуться деградации растительными протеазами.
Длительность сохранения устойчивости предсказать еще труднее, так как она зависит от способности бактерий преодолевать новый тип устойчивости. Так как действие антибактериальных пептидов на бактериальные клеточные стенки или мембраны не связано со специфическими рецепторами, только очень значительные изменения в строении этих структур может сделать бактерии способными противостоять литическим механизмам, что маловероятно. С другой стороны, известно, что мутации avr-генов происходят часто, и, таким образом, устойчивость, обусловленная интеграцией соответствующего R-гена, может быть преодолена. Комбинирование нескольких различных методических подходов при работе с определенным растительным генотипом уменьшит риск появления множественных мутаций патогена, которые могут привести к потере устойчивости.
Генно-инженерная селекция растений заставляет обратить внимание на возможную токсичность или аллергический риск для людей и животных при потреблении продуктов, полученных из трансгенных растений, а также влиянии этих растений на окружающую среду. Первый вопрос касается методов, использующих пептиды, не входящие в рацион человека или животных, — в этом случае необходима полная и всесторонняя оценка токсичности. Такие пептиды, как лактоферрин, или пептиды, выделенные из съедобных растений, вряд ли могут быть опасны. Основным вопросом, касающимся влияния на окружающую среду, является возможное воздействие на природную микрофлору (эндофитные и эпифитные бактериальные популяции, ризосферную микрофлору) вследствие экспрессии в трансгенных растениях чужеродных генов.

Это особенно касается методов, использующих антибактериальные пептиды, обладающих широким спектром активности против различных патогенов. Для полного решения этого вопроса должны быть разработаны адаптированные методики. Кроме того, существует опасность перехода генов в близкородственные виды растений, последствия чего трудно прогнозировать. Наконец, совсем неизученной областью является проблема эволюции патогена на фоне взаимодействия с устойчивыми к бактериозам трансгенными растениями.
Дополнительная литература Baulcombe D.C. Mechanisms of poathogen-derived resistance to virus in transgenic plants. Plamt Cell. 1996. 8. 1833-1844. Boettiger S., G. Graff G., Pardey P.G., van Dusen E., and Wright B.D. Intellectual property rights for plant biotechnology: International aspects. In R Christou and H. Klee, eds., Handbook of plant biotechnology, Chichester, UK: Wiley., 2004, 234 p.

508              4. Cornelissen D.J.G., Melchers L.S. Strategies for control of fungal diseases with
transgenic plants. Plant Physiol. 1993. 101. 709-712. Djavakhia V.G., Nikolaev O.N., Voinova T.M. DNA sequence of gene and amino acid sequence of protein from Bacilus thuringiense which induced non-specific resistance of plants to viral and fungal diseases. J. Rus. Phytopathol. Soc. 2000.1. 12-23. Fischer R., Hain R. Plant disease resistance resultins from the expession of foreign phytoalexins. Curr. Opinion in Biotechnol. 1994. 5. 125-130. Fitchen J.H., Beachy R.N. Genetically engineering protection against viruses in transgenic plants. Ann. Rev. Microbiol. 1993. 47. 739-764. Fokunand C.N., Bejnon J.L., et al. Advancement in genetic modification technologies toward disease resistance and food crop production. Biotechnol. 2004. 3. 11-20. Jacobs M. Developing the Agrobacterium Ti plasmid as a vector for plant genetic engineering. Journal of the Franklin Institute. 2003. 340. 213-219. Malyshenko 5./., Kondakova O.A., et al. Reduction of tobacco mosaic virus accumulation in transgenic plants producing non-functional virus transport protein. J. General Virology. 1993. 74. 1149-11556. Michelmore R. Molecular approaches to manipulation of disease resistance genes. Ann. Rev. Phytopathol. 1995. 33. 393-427. Mourgules F, Brisset M-N., Chevreau E. Stratigies to improve plants resistance to bacterial diseases through genetic engineering. TibTech. 1998. 16. 203-210. Stanton B. Gelvin Improving plant genetic engineering by manipulating the host. Trends in Biotechnology. 2003. 95-98. Tzfira T, G.W. Tian, B. Lacroix, S. Vyas, J. Li, Y. Leitner-Dagan, A. Krichevsky, T Taylor, A. Vainstein and V Citovsky. P+SAT vectors: a modular series of plasmids for auto-fluorescent protein tagging and expression of multiple genes in plants. Plant Molecular Biology, 2005. 57. 503-516.

 

Еще по теме Ограничения, которые необходимо учитывать при коммерческом использовании биоинженерных методов для получения устойчивых к болезням растений:

1. ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ
2. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ АЗОТА, ФОСФОРА И КАЛИЯ В ПИТАНИИ РАСТЕНИЙ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ИМИ НИТРАТНЫХ И АММОНИЙНЫХ ФОРМ АЗОТА [22]
3. МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ СПЕРМЫ
4. МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ СПЕРМЫ
5. 7.3. Самоузнавание и использование другой информации, полученной с помощью зеркала, у животных других видов
6. Особенно сделалась ценной и необходимой для человека кошка, когда...
7. 2. ЭЛЕКТРОЭФФЛЮВИАЛЬНЫЙ МЕТОД ПОЛУЧЕНИЯ УНИПОЛЯРНЫХ АЭРОИОНОВ
8. Методы получения чистых культур и культивированияпочвенных микроорганизмов
9. БИОСФЕРНАЯ РОЛЬ БОЛОТ, ЗАБОЛОЧЕННЫХ ЛЕСОВ ИПРОБЛЕМЫ ИХ УСТОЙЧИВОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
10. ПРОБЛЕМЫ УСТОЙЧИВОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БОЛОТ ГИДРОМЕЛИОРАЦИЯ И ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО
11. Необходимость защиты почвы и растений от неблагоприятных природных явлений