Биология в 3 томах. Tом 3 - Тейлор Д.
ISBN 5-03-003687-3
Скачать (прямая ссылка):
БОТАНИКА
ММА им. И.М. Сеченова
Д. Тейлор, Н. Грин, У. Стаут. БИОЛОГИЯ, т. 3
Прикладная генетика 231
Плазмида
Выделение плазмиды и ее разрезание ,рестриктазой^^к,лигаза
Ген белка оболочки, встроенный в плазмиду
Плазмида сноеа вводится в бактерию
Заражение дисков, нарезанных из листьев табака
Ген белка оболочки BTM1 перенесенный е хромосомы растительной клетки, придает устойчивость к вирусу
Перекос дисков на твердый питательный агар, содержащий гормоны
Трансгенное растение табака, защищенное от 8TM
Рас. 25.13. А. Введение нового гена в растительную клетку с помощью Agrobacterium. Б. Корончатый галл, образующийся при заражении раны бактерией Agrobacterium.
Они обнаруживаются в цитоплазме трансформированных клеток.
25.4.2. Устойчивость к вредителям — инсектициды
Насекомые наносят огромный вред сельскохозяйственным растениям и животным. С середины XX века для борьбы с насекомыми-вредителями стали использовать различные химические вещества, в том числе ДДТ, Влияние этих
веществ на окружающую среду в то время было неизвестно. Лишь осознав масштабы экологических разрушений от применения инсектицидов, люди стали задумываться об альтернативных стратегиях. Одна из них — биологические способы борьбы с насекомыми-вредителями.
Почвенная бактерия Bacillus thuringiensis, которую некоторые биологи сокращенно называют Bt1 образует белковый токсин, эффективный против многих вредных насекомых. Он в 80 ООО раз мощнее, чем фосфорорганические инсекти-
БОТАНИКА
ММА им. И.М. Сеченова
Д. Тейлор, Н. Грин, У. Стаут. БИОЛОГИЯ, т. 3
232 Глава 25
Рис. 25.14. Личинка белокрылки через шесть дней после поедания растения, обработанного токсином Bt. Личинка мертва и разлагается .
циды, которые обычно распыляют на сельскохозяйственные культуры, и при этом весьма специфичен — убивает только насекомых определенных видов. Различные штаммы Bt действуют на разных насекомых {главным образом на их личинок): бабочек, равнокрылых и двукрылых. Некоторые штаммы Bt убивают даже круглых червей, также являющихся вредителями. Токсин специфически связывается с внутренней поверхностью кишечника насекомых и повреждает эпителий; в результате переваренная пища не всасывается и личинка гибнет от голода (рис. 25.14). Распылять на растения можно сами бактерии, их споры и даже токсин; правда, для этого его необходимо отделить от спор и стабилизировать с помощью белковой инженерии. Однако более хитроумный подход заключается в том, чтобы ген, ответственный за образование токсина, ввести с помощью генной инженерии в клетки растения, обеспечив таким образом его постоянную защиту. Метод был успешно опробован на некоторых растениях, в ча-
стности на кукурузе. В полевых испытаниях обычные растения и растения, несущие ген токсина, были заражены личинками зернового точильщика. Результаты регистрировались через 6 нед. Средняя длина туннелей, проделанных вредителем, у трансгенных растений составляла 6,3 см, а у обычных растений —40,7 см. В настоящее время ген бактериального токсина удалось ввести в клетки картофеля, томатов, хлопчатника, риса и других сельскохозяйственных культур.
Еще один подход, не основанный на использовании бактерий, также оказался успешным. Некоторые растения из семейства бобовых образуют полипептиды, которые ингибируют протеиназы в кишечнике определенных насекомых-вредителей. При этом насекомые теряют способность переваривать белок и гибнут. Соответствующие гены были перенесены в клетки сельскохозяйственных растений, у которых семена обычно поражаются этими вредителями. Полевые испытания прошли успешно.
В настоящее время методами генной инженерии пытаются защитить растения и от других вредителей, таких как грибы, бактерии и вирусы. Использование трансгенных растений, устойчивых к вредителям, имеет три главных преимущества по сравнению с другими формами борьбы:
1) пестициды стоят дорого и их применение требует времени; 2) пестициды убивают как вредных, так и полезных насекомых (например, опылителей); 3) некоторые пестициды накапливаются в окружающей среде и способны оказывать мутагенный эффект на животных нескольких поколений.
25.4.3. Устойчивость к вредителям — вирусы
Вирусы растений наносят существенный вред сельскому хозяйству. Первые попытки получить с помощью генной инженерии устойчивые к вирусам сорта были сделаны на растениях табака. Табак поражается РНК-содержащим вирусом, называемым вирусом табачной мозаики (BTM — рис. 2.18). Этот вирус опасен и для томатов; ежегодные потери от него в США превышают 50 млн. долл. С помощью Agrobacterium ген из ВТМ, колирующий белок оболочки этого вируса, был введен в растения табака. Испытания показали, что трансгенные растения гораздо более
БОТАНИКА
ММА им. И.М. Сеченова
Д. Тейлор, Н. Грин, У. Стаут. БИОЛОГИЯ, т. 3
Рис. 25.15. Вирус табичноимозаики вызывает образование мозаичных пятен на листьях зараженных растений.
устойчивы к ВТМ, нежели растения из контрольной группы. В данном случае имеет место своего рода вакцинация (рис. 25.15). Позднее аналогичные эксперименты были проведены на картофеле, томатах и люцерне с целью их зашиты от поражения вирусом.
