✖


Jump to content

Генетически модифицированное растение

(Перенаправлено с Трансгенных растений )
Часть серии о
Генная инженерия
 
Генетически модифицированные организмы
История и регулирование
Процесс
Приложения
Споры

Генетически модифицированные растения были созданы для научных исследований, для создания новых цветов растений, создания вакцин и создания улучшенных сельскохозяйственных культур. Геномы растений можно сконструировать физическими методами или с помощью Agrobacterium для доставки последовательностей, содержащихся в бинарных векторах Т-ДНК . Многие растительные клетки являются плюрипотентными , а это означает, что одну клетку зрелого растения можно собрать, а затем при правильных условиях сформировать новое растение. Эта способность чаще всего используется генными инженерами путем отбора клеток, которые можно успешно трансформировать во взрослое растение, которое затем можно вырастить в множество новых растений, содержащих трансген в каждой клетке, с помощью процесса, известного как культура ткани . [1]

Исследовать

[ редактировать ]

Большая часть достижений в области генной инженерии стала результатом экспериментов с табаком . Основные достижения в области культуры тканей и клеточных механизмов для широкого спектра растений произошли благодаря системам, разработанным в табаке. [2] Это было первое растение, полученное с помощью генной инженерии, и оно считается модельным организмом не только для генной инженерии, но и для ряда других областей. [3] Таким образом, трансгенные инструменты и процедуры хорошо известны, что делает его одним из самых простых для трансформации растений. [4] Еще одним важным модельным организмом, имеющим отношение к генной инженерии, является Arabidopsis thaliana . Его небольшой геном и короткий жизненный цикл позволяют легко манипулировать им, и он содержит множество гомологов важных видов сельскохозяйственных культур. [5] Это было первое секвенированное растение , обладающее богатыми биоинформационными ресурсами, и его можно трансформировать, просто окунув цветок в трансформированный раствор Agrobacterium . [6]

В исследованиях растения проектируются так, чтобы помочь раскрыть функции определенных генов. Самый простой способ сделать это — удалить ген и посмотреть, какой фенотип разовьется по сравнению с формой дикого типа . Любые различия, возможно, являются результатом отсутствия гена. В отличие от мутагенеза , генная инженерия позволяет целенаправленно удалять, не нарушая другие гены в организме. [1] Некоторые гены экспрессируются только в определенных тканях, поэтому репортерные гены, такие как GUS , могут быть прикреплены к интересующему гену, что позволяет визуализировать его местоположение. [7] Другой способ протестировать ген — слегка изменить его, а затем вернуть растению и посмотреть, оказывает ли он по-прежнему такое же влияние на фенотип. Другие стратегии включают прикрепление гена к сильному промотору и наблюдение за тем, что происходит, когда он чрезмерно экспрессируется, заставляя ген экспрессироваться в другом месте или на разных стадиях развития . [1]

Декоративный

[ редактировать ]
Сантори "голубая" роза
Кенийцы исследуют устойчивую к насекомым трансгенную Bt- кукурузу

Некоторые генетически модифицированные растения являются чисто декоративными . Они модифицированы по цвету, аромату, форме цветка и архитектуре растений. [8] Первые генетически модифицированные декоративные растения стали коммерциализировать измененный цвет. [9] Гвоздики были выпущены в 1997 году, а самый популярный генетически модифицированный организм - голубая роза (на самом деле лавандового или лилового цвета) - была создана в 2004 году. [10] Розы продаются в Японии, США и Канаде. [11] [12] Другие генетически модифицированные декоративные растения включают хризантему и петунию . [8] Помимо повышения эстетической ценности, планируется разработать декоративные растения, которые потребляют меньше воды или устойчивы к холоду, что позволит выращивать их за пределами их естественной среды. [13]

Сохранение

[ редактировать ]

Было предложено генетически модифицировать некоторые виды растений, находящиеся под угрозой исчезновения, чтобы сделать их устойчивыми к инвазивным растениям и болезням, например, изумрудную ясеневую точилку в Северной Америке и грибковое заболевание Ceratocystis platani у европейских платанов . [14] Вирус кольцевой пятнистости папайи (PRSV) опустошал деревья папайи на Гавайях в двадцатом веке, пока трансгенные растения папайи не приобрели устойчивость к патогену. [15] Однако генетическая модификация растений с целью сохранения остается в основном спекулятивной. Уникальная проблема заключается в том, что трансгенные виды могут больше не иметь достаточного сходства с исходным видом, чтобы действительно утверждать, что исходный вид сохраняется. Вместо этого трансгенные виды могут генетически отличаться настолько, что их можно будет считать новым видом, что снижает природоохранную ценность генетической модификации. [14]

Культуры

[ редактировать ]
Основная статья: Генетически модифицированные культуры

Генетически модифицированные сельскохозяйственные культуры — это генетически модифицированные растения, которые используются в сельском хозяйстве . Первые предоставленные культуры используются в пищу животным или людям и обеспечивают устойчивость к определенным вредителям, болезням, условиям окружающей среды, порче или химической обработке (например, устойчивость к гербицидам ). [16] Второе поколение сельскохозяйственных культур было направлено на улучшение качества, часто за счет изменения профиля питательных веществ . Генетически модифицированные культуры третьего поколения могут использоваться в непродовольственных целях, включая производство фармацевтических препаратов , биотоплива и других промышленно полезных товаров, а также для биоремедиации . [17]

Есть три основные цели развития сельского хозяйства; увеличение производства, улучшение условий для сельскохозяйственных рабочих и устойчивость . ГМ-культуры способствуют повышению урожайности за счет снижения давления насекомых, повышения питательной ценности и устойчивости к различным абиотическим стрессам . Несмотря на этот потенциал, по состоянию на 2018 год коммерческие культуры ограничиваются в основном товарными культурами , такими как хлопок, соя, кукуруза и рапс, и подавляющее большинство интродуцированных признаков обеспечивают либо устойчивость к гербицидам, либо устойчивость к насекомым. [17] На долю сои пришлось половина всех генетически модифицированных культур, посаженных в 2014 году. [18] Принятие фермерами было быстрым: в период с 1996 по 2013 год общая площадь земель, обрабатываемых ГМ-культурами, увеличилась в 100 раз, с 17 000 квадратных километров (4 200 000 акров) до 1 750 000 км2. 2 (432 миллиона акров). [19] Однако с географической точки зрения распространение было очень неравномерным: высокие темпы роста наблюдались в Северной и Южной Америке и некоторых частях Азии и незначительные в Европе и Африке. [17] Его социально-экономическое распространение было более равномерным: в 2013 году примерно 54% ​​мировых ГМ-культур было выращено в развивающихся странах . [19]

Еда

[ редактировать ]
См. Также: Генетически модифицированная еда.

Большинство ГМ-культур были модифицированы для обеспечения устойчивости к выбранным гербицидам, обычно глифосата или глюфосината на основе . Генетически модифицированные культуры, устойчивые к гербицидам, теперь более доступны, чем устойчивые сорта, выведенные традиционным способом; [20] в США 93% соевых бобов и большая часть выращиваемой ГМ-кукурузы устойчивы к глифосату. [21] Большинство доступных в настоящее время генов, используемых для создания устойчивости к насекомым, происходят от бактерии Bacillus thuringiensis . Большинство из них имеют форму генов дельта-эндотоксина, известных как кри-белки, тогда как некоторые используют гены, кодирующие вегетативные инсектицидные белки . [22] Единственным геном, коммерчески используемым для защиты от насекомых, который не происходит от B. thuringiensis, является коровьего гороха ингибитор трипсина (CpTI). CpTI был впервые одобрен для использования на хлопке в 1999 году и в настоящее время проходит испытания на рисе. [23] [24] Менее одного процента ГМ-культур содержали другие свойства, в том числе устойчивость к вирусам, задержку старения, изменение цвета цветов и изменение состава растений. [18] Золотой рис — наиболее известная ГМ-культура, цель которой — повысить питательную ценность. Он был создан с использованием трех генов, которые биосинтезируют бета-каротин , предшественник витамина А , в съедобных частях риса. [25] Он предназначен для производства обогащенных продуктов питания, которые будут выращиваться и потребляться в районах с нехваткой диетического витамина А. [26] дефицит, от которого, по оценкам, каждый год умирает 670 000 детей в возрасте до 5 лет. [27] и вызвать еще 500 000 случаев необратимой детской слепоты. [28] Первоначальный золотой рис производил 1,6 мкг/г каротиноидов , а при дальнейшем развитии это количество увеличилось в 23 раза. [29] В 2018 году он получил первые разрешения на использование в пищу. [30]

Биофармацевтика

[ редактировать ]

Растения и растительные клетки были генетически модифицированы для производства биофармацевтических препаратов в биореакторах – процесс, известный как фарминг . Работа проведена с ряской ряской малой , [31] водоросли Chlamydomonas Reinhardtii [32] и мох Physcomitrella patens . [33] [34] Производимые биофармацевтические препараты включают цитокины , гормоны , антитела , ферменты и вакцины, большая часть которых накапливается в семенах растений. Многие лекарства также содержат натуральные растительные ингредиенты, а пути их производства были генетически изменены или перенесены на другие виды растений для производства большего объема и более качественной продукции. [35] Другие варианты биореакторов — биополимеры. [36] и биотопливо . [37] В отличие от бактерий, растения могут модифицировать белки посттрансляционно , что позволяет им создавать более сложные молекулы. Они также представляют меньший риск заражения. [38] Лекарственные препараты были культивированы в трансгенных клетках моркови и табака. [39] включая медикаментозное лечение болезни Гоше . [40]

Вакцина

[ редактировать ]

Производство и хранение вакцин имеет большой потенциал с использованием трансгенных растений. Вакцины дорого производить, транспортировать и применять, поэтому наличие системы, которая могла бы производить их на местном уровне, позволило бы расширить доступ к более бедным и развивающимся регионам. [35] Помимо очистки вакцин, экспрессированных в растениях, также можно производить съедобные вакцины из растений. Съедобные вакцины стимулируют иммунную систему при приеме внутрь для защиты от определенных заболеваний. Хранение в растениях снижает долгосрочные затраты, поскольку их можно распространять без необходимости хранения в холодильнике, они не требуют очистки и обладают долгосрочной стабильностью. Кроме того, размещение в растительных клетках обеспечивает некоторую защиту от кишечных кислот при пищеварении; Стоимость разработки, регулирования и содержания трансгенных растений высока, что приводит к тому, что большинство современных разработок вакцин на растительной основе применяются в ветеринарной медицине , где контроль не такой строгий. [41]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Перейти обратно: а б с Уолтер П., Робертс К., Рафф М., Льюис Дж., Джонсон А., Альбертс Б. (2002). «Изучение экспрессии и функции генов». Молекулярная биология клетки (4-е изд.). Гирляндная наука.
  2. ^ Ганапати Т.Р., Супрасанна П., Рао П.С., Бапат В.А. (2004). «Табак (Nicotiana tabacum L.) — модельная система для вмешательства в культуру тканей и генной инженерии». Индийский журнал биотехнологии . 3 : 171–184.
  3. ^ Кошовский Б, Гоневич МЛ, Чогала Ю, Собчак А (2007). «[Генетически модифицированный табак — шанс или угроза для курильщиков?]» [Генетически модифицированный табак — шанс или угроза для курильщиков?] (PDF) . Пшеглад Лекарский (на польском языке). 64 (10): 908–12. ПМИД   18409340 . Архивировано из оригинала (PDF) 23 января 2013 г. Проверено 24 декабря 2018 г.
  4. ^ Моу Б., Скорца Р. (15 июня 2011 г.). Трансгенные садовые культуры: проблемы и возможности . ЦРК Пресс. п. 104. ИСБН  978-1-4200-9379-7 .
  5. ^ Гепштейн С., Хорвиц Б.А. (1995). «Влияние исследований арабидопсиса на биотехнологию растений». Достижения биотехнологии . 13 (3): 403–14. дои : 10.1016/0734-9750(95)02003-Л . ПМИД   14536094 .
  6. ^ Холланд К.К., Джез Дж.М. (октябрь 2018 г.). «Арабидопсис: оригинальный растительный организм». Отчеты о растительных клетках . 37 (10): 1359–1366. дои : 10.1007/s00299-018-2286-5 . ПМИД   29663032 . S2CID   4946167 .
  7. ^ Джефферсон Р.А., Кавана Т.А., Беван М.В. (декабрь 1987 г.). «Слияния GUS: бета-глюкуронидаза как чувствительный и универсальный маркер слияния генов у высших растений» . Журнал ЭМБО . 6 (13): 3901–7. дои : 10.1002/j.1460-2075.1987.tb02730.x . ПМК   553867 . ПМИД   3327686 .
  8. ^ Перейти обратно: а б «Биотехнология в декоративных растениях - Pocket K» . www.isaaa.org . Проверено 17 декабря 2018 г.
  9. ^ Чендлер С.Ф., Санчес С. (октябрь 2012 г.). «Генетическая модификация; создание трансгенных сортов декоративных растений» . Журнал биотехнологии растений . 10 (8): 891–903. дои : 10.1111/j.1467-7652.2012.00693.x . ПМИД   22537268 .
  10. ^ Носовиц Д. (15 сентября 2011 г.). «Suntory создает мифическую синюю (или, хм, лавандовую) розу» . Популярная наука . Проверено 30 августа 2012 г.
  11. ^ «Сантори продает синие розы за границу» . Джапан Таймс . 11 сентября 2011 года. Архивировано из оригинала 22 ноября 2012 года . Проверено 30 августа 2012 г.
  12. ^ «Первая в мире «голубая» роза скоро появится в США» . Проводной . 14 сентября 2011 г.
  13. ^ «Зеленая генная инженерия теперь завоевывает и рынок декоративных растений» . www.biooekonomie-bw.de . Архивировано из оригинала 3 апреля 2019 г. Проверено 17 декабря 2018 г.
  14. ^ Перейти обратно: а б Адамс Дж. М., Пиовесан Г., Штраус С., Браун С. (01 августа 2002 г.). «Дело в пользу генной инженерии местных и ландшафтных деревьев против интродуцированных вредителей и болезней». Биология сохранения . 16 (4): 874–79. дои : 10.1046/j.1523-1739.2002.00523.x . S2CID   86697592 .
  15. ^ Трипати С., Сузуки Дж., Гонсалвес Д. (2007). разработка генетически модифицированной папайи, устойчивой к вирусу кольцевой пятнистости папайи « Своевременная : комплексный и успешный подход». Взаимодействие растений и патогенов . Методы молекулярной биологии. Том. 354. стр. 197–240. дои : 10.1385/1-59259-966-4:197 . ISBN  978-1-59259-966-0 . ПМИД   17172756 .
  16. ^ Саркар, Снехасиш; Рой, Сури; Гош, Судип К. (18 мая 2021 г.). «Разработка безмаркерного трансгенного голубиного гороха (Cajanus cajan), экспрессирующего инсектицидный белок стручкового сверла» . Научные отчеты . 11 (1): 10543. Бибкод : 2021NatSR..1110543S . дои : 10.1038/s41598-021-90050-8 . ISSN   2045-2322 . ПМЦ   8131364 . ПМИД   34007007 .
  17. ^ Перейти обратно: а б с Каим, Матин (29 апреля 2016 г.). "Введение". Генетически модифицированные культуры и развитие сельского хозяйства . Спрингер. стр. 1–10. ISBN  9781137405722 .
  18. ^ Перейти обратно: а б «Глобальный статус коммерциализации биотехнологических/ГМ-культур: 2014 г. - Краткий обзор ISAAA 49-2014» . ISAAA.org . Проверено 15 сентября 2016 г.
  19. ^ Перейти обратно: а б Краткое изложение годового отчета ISAAA за 2013 г. , Глобальный статус коммерциализации биотехнологических/ГМ-культур: ISAAA Brief 46-2013, дата обращения 6 августа 2014 г.
  20. ^ Дарменси Х (август 2013 г.). «Плейотропное влияние генов устойчивости к гербицидам на урожайность сельскохозяйственных культур: обзор». Наука борьбы с вредителями . 69 (8): 897–904. дои : 10.1002/ps.3522 . ПМИД   23457026 .
  21. ^ Грин Дж.М. (сентябрь 2014 г.). «Современное состояние гербицидов в устойчивых к гербицидам культурах». Наука борьбы с вредителями . 70 (9): 1351–7. дои : 10.1002/ps.3727 . ПМИД   24446395 .
  22. ^ Флейшер С.Дж., Хатчисон В.Д., Наранхо С.Э. (2014). «Устойчивое управление устойчивыми к насекомым культурами». Биотехнология растений . стр. 115–127. дои : 10.1007/978-3-319-06892-3_10 . ISBN  978-3-319-06891-6 .
  23. ^ «СГК321» . База данных одобрений GM . ISAAA.org . Проверено 27 апреля 2017 г.
  24. ^ Цю Дж (октябрь 2008 г.). «Готов ли Китай к ГМ-рису?» . Природа . 455 (7215): 850–2. дои : 10.1038/455850a . ПМИД   18923484 .
  25. ^ Йе Х, Аль-Бабили С, Клёти А, Чжан Дж, Лукка П, Бейер П, Потрикус I (январь 2000 г.). «Разработка пути биосинтеза провитамина А (бета-каротина) в (без каротиноидов) эндосперма риса». Наука . 287 (5451): 303–5. Бибкод : 2000Sci...287..303Y . дои : 10.1126/science.287.5451.303 . ПМИД   10634784 . S2CID   40258379 .
  26. ^ Фрист Б. (21 ноября 2006 г.). « Герой «зеленой революции»» . Вашингтон Таймс . Одна существующая культура, генетически модифицированный «золотой рис», производящий витамин А, уже имеет огромные перспективы для снижения слепоты и карликовости, возникающих в результате диеты с дефицитом витамина А.
  27. ^ Блэк Р.Э., Аллен Л.Х., Бхутта З.А., Колфилд Л.Е., де Онис М., Эззати М. и др. (январь 2008 г.). «Недоедание матери и ребенка: глобальные и региональные последствия и последствия для здоровья». Ланцет . 371 (9608): 243–60. дои : 10.1016/S0140-6736(07)61690-0 . ПМИД   18207566 . S2CID   3910132 .
  28. ^ Хамфри Дж. Х., Вест КП, Соммер А (1992). «Дефицит витамина А и связанная с этим смертность среди детей в возрасте до 5 лет» . Бюллетень Всемирной организации здравоохранения . 70 (2): 225–32. ПМЦ   2393289 . ПМИД   1600583 .
  29. ^ Пейн Дж.А., Шиптон К.А., Чаггар С., Хауэллс Р.М., Кеннеди М.Дж., Вернон Дж. и др. (апрель 2005 г.). «Повышение пищевой ценности золотого риса за счет увеличения содержания провитамина А». Природная биотехнология . 23 (4): 482–7. дои : 10.1038/nbt1082 . ПМИД   15793573 . S2CID   632005 .
  30. ^ «FDA США утверждает, что ГМО-золотой рис безопасен для употребления в пищу» . Проект генетической грамотности . 29 мая 2018 г. Проверено 30 мая 2018 г.
  31. ^ Гасдаска-младший, Спенсер Д., Дики Л. (март 2003 г.). «Преимущества производства терапевтического белка водным растением Lemna » . Журнал биообработки . 2 (2): 49–56. doi : 10.12665/J22.Гасдаска . [ постоянная мертвая ссылка ]
  32. ^ (10 декабря 2012 г.) « Инженерные водоросли для создания сложного противоракового «дизайнерского» препарата » PhysOrg , дата обращения 15 апреля 2013 г.
  33. ^ Бюттнер-Майник А., Парсонс Дж., Жером Х., Хартманн А., Ламер С., Шааф А. и др. (апрель 2011 г.). «Продукция биологически активного рекомбинантного человеческого фактора Н в Physcomitrella» . Журнал биотехнологии растений . 9 (3): 373–83. дои : 10.1111/j.1467-7652.2010.00552.x . ПМИД   20723134 .
  34. ^ Баур А., Рески Р., Горр Г. (май 2005 г.). «Улучшенное восстановление секретируемого рекомбинантного фактора роста человека с использованием стабилизирующих добавок и путем совместной экспрессии человеческого сывороточного альбумина в мхе Physcomitrella patens». Журнал биотехнологии растений . 3 (3): 331–40. дои : 10.1111/j.1467-7652.2005.00127.x . ПМИД   17129315 .
  35. ^ Перейти обратно: а б Хаммонд Дж., МакГарви П., Юсибов В. (06 декабря 2012 г.). Биотехнология растений: новые продукты и приложения . Springer Science & Business Media. стр. 7–8 . ISBN  9783642602344 .
  36. ^ Бёрнке Ф, Броер I (июнь 2010 г.). «Настройка метаболизма растений для производства новых полимеров и платформенных химикатов». Современное мнение в области биологии растений . 13 (3): 354–62. дои : 10.1016/j.pbi.2010.01.005 . ПМИД   20171137 .
  37. ^ Лер Ф., Постен С (июнь 2009 г.). «Закрытые фотобиореакторы как средства производства биотоплива». Современное мнение в области биотехнологии . 20 (3): 280–5. doi : 10.1016/j.copbio.2009.04.004 . ПМИД   19501503 .
  38. ^ «Агробиобезопасность UNL для преподавателей» . agbiosafety.unl.edu . Проверено 18 декабря 2018 г.
  39. ↑ Технологическая платформа Protalix. Архивировано 27 октября 2012 г. на Wayback Machine.
  40. ↑ Гали Вайнреб и Коби Йешаяху для Globes, 2 мая 2012 г. « FDA одобряет лечение Проталиксом Гоше. Архивировано 29 мая 2013 г. в Wayback Machine »
  41. ^ Конча С., Каньяс Р., Макуэр Дж., Торрес М.Дж., Эррада А.А., Джаметт Ф., Ибаньес К. (май 2017 г.). «Профилактика болезней: возможность расширить использование съедобных растительных вакцин?» . Вакцина . 5 (2): 14. doi : 10.3390/vaccines5020014 . ПМК   5492011 . ПМИД   28556800 .
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Genetically_modified_plant&oldid=1225575116"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: dcedef1741fc1f855247794594a21ba5__1716621180
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/dc/a5/dcedef1741fc1f855247794594a21ba5.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Genetically modified plant - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)