Главная > Биология > Роль генетической инженерии в адаптивной системе селекции растений
Роль генетической инженерии в адаптивной системе селекции растений31-03-2010, 21:42. Разместил: FnX |
Каждый вид, организм и даже клетка имеют мощную противоинформационную защиту (системы узнавания и репарации, подавляющие функционирование экзогенной ДНК). Кроме того, у высших эукариот функционирует весьма сложная и многоэшелонированная регуляция экспрессии генома (включающая транскрипционный и посттранскрипционный уровни), причем каждый уровень многократно продублирован. Наличие этого механизма, с одной стороны, предотвращает получение эволюционно неапробированных генетических вариантов, т.е. усиливает биобезопасность трансгеноза, а с другой, – сдерживает получение нетрадиционных генетических вариантов, что является главной задачей самой генетической инженерии и селекции в целом.
Широко известны многие нетрадиционные пути обмена генетической информацией между организмами, принадлежащими к разным систематическим группам: трансдукция (встраивание и перенос вирусом фрагментов чужеродной ДНК), трансформация (естественная или искусственная передача признаков иДНК от одного организма к другому), обратная транскрипция и др. В числе природных векторов, способных переносить информацию от одного вида к другому, – плазмиды, вирусы, транспозоны, инсерции. Например, плазмиды могут переносить самые различные признаки – от патогенности грибов до фертильности или стерильности растений. Подробно исследован перенос генов из бактерий в грибы, растения и клетки млекопитающих. В результате возможно не только локальное, но и глобальное нарушение экологического равновесия в естественных и антропогенных экосистемах. Например, спутниковые сорные виды и расы пшеницы, ячменя, овса, риса, рапса, сорго, подсолнечника, земляники, редиса, моркови, лука и других культур (всего около 50 видов) являются «резервуарами» генетического разнообразия и составляют основу интрогрессивного обогащения генофонда соответствующих культурных видов растений. При этом интрогрессия у ряда культур достигает 30–50% и более, а возможность передачи пластидного материала пыльцой у некоторых видов растений делает незащищенной не только ядерную, но и цитоплазматическую наследственность. Особенно велика вероятность перекрестного опыления у аутбридинговых, и в первую очередь энтомофильных, видов растений. Определенную опасность представляет и неконтролируемое распространение семян самих трансгенных растений. . Всевозрастающие масштабы использования ГМ-растений требуют более тщательного рассмотрения вопроса о связи биологического разнообразия агроэкосистем с их генетической и экологической уязвимостью. Известно, что непрерывное использование лучших сортов в качестве исходного селекционного материала приводит к концентрации в селекционном пуле генов, полученных из ограниченных коммерческих источников. Последние в большинстве случаев не включают представленные на уровне соответствующего вида аллели того или иного признака. Генетическое разнообразие, возможно, будет снижаться также по мере того, как трансгенные сорта начнут занимать всё бoльшие площади. В результате генетическая база некоторых важнейших видов растений может оказаться крайне узкой, что неизбежно повысит опасность массового поражения фитоценозов вредными видами. . Особую опасность представляет повсеместное использование неизбирательности гербицидов и энтомотоксинов, что неизбежно приведет (и уже приводит) к эффекту «пестицидного бумеранга». Так, при широкомасштабном и длительном применении гербицидов с одним и тем же спектром действия (типа раундап) малораспространенные, но не чув-ствительные к гербицидам сорные виды растений могут оказаться в агроценозах доминирующими. Уже известно более 40 видов сорных растений, которые очень быстро приобрели устойчивость к производным сульфанилмочевины. Зарегистрирован ряд видов злаковых и бобовых сорняков, устойчивых к глифосату. Кроме того, широкое распространение гербицидоустойчивых сортов увеличивает не только масштабы применения гербицидов и вытеснения альтернативных методов борьбы с сорной растительностью (многовидовые севообороты, разные способы обработки почвы, безгербицидные технологии и т.д.), но и способствует обеднению видового состава полезной энтомо- и орнитофауны в агроэкосистемах, а также загрязнению природной среды и пищевых продуктов. Особую опасность в этой связи представляет разрушение механизмов и структур биоценотической саморегуляции агроландшафтов, что неизбежно приводит к дальнейшему увеличению затрат пестицидов на защиту агроценозов от вредоносных видов. В результате образуется замкнутый порочный круг, при котором наносится всё больший ущерб экологической безопасности человека. 7. Международные корпорации («Монсанто», «Доу Хемикал», «Новартис» и др.), в которых в настоящее время сосредоточена основная часть работ по генетической инженерии растений, стремятся к монопольному контролю за рынком сортов-семян, а следовательно, и за рынком продовольствия. Так, фирма «Монсанто» владеет 94% всех трансгенных растений, выращиваемых в мире. Известно также, что гербицид раундап был создан на этой фирме в конце 1970-х гг. на основе глифосата. За 5 лет с момента внедрения сортов сои, устойчивых к раундапу (1995), использование этого гербицида возросло с 20 до 62% общей площади, обрабатываемой гербицидами. На 52,6 млн га, занятых ГМ-растениями, преобладают глифосатоустойчивые сорта сои, кукурузы, хлопчатника, масличного рапса, доля которых составляет 85%; остальная часть – Bt-защищенные культуры. Некоторые фирмы начали разрабатывать «терминаторные технологии», торые ограничивают сроки жизнеспособности семян, обеспечивая таким образом защиту своих авторских прав на созданные трансгенные растения. В дальнейшем «по политическим соображениям» эти работы были прекращены, но всегда остается возможность их возобновления. . Особую опасность представляет возможное влияние ГМО на аллергические реакции человека. К настоящему времени идентифицированы сотни индукторов аллергии, от которой страдает около 10% населения. Необходима тщательная оценка потенциальной аллергенности трансгенных растений и полученных из них продуктов. Причиной токсичности соответствующего белкового продукта может служить экспрессия маркерных (репортерных) генов. По-скольку аллергенный потенциал белка, привнесенного в растение-реципиент с помощью трансгеноза, обусловлен большим числом факторов, применение даже всех имеющихся на сегодня методов тестирования аллергенности не может дать полную гарантию пищевой безопасности ГМ-продукта, тем более что широко используемые сельскохозяйственные растения содержат более 10 тыс. различных белков, часть из которых является аллергенами. Сложность контроля последствий широкого использования трансгенных организмов хорошо известна. Так, в Германии проверка на безвредность генетически измененных растений, животных и микроорганизмов продолжается 5–6 лет. В то же время реальная ценность многих оценок (аналогичных испытаниям пестицидов) остается весьма сомнительной. Обусловлено это несовершенством методов определения безопасности (риска) использования ГМ-растений, связанным со слабой пока научной базой экологических, медико-биологических и токсико-гигиенических оценок последствий широкого распространения трансгенных растений и Bt-защищенных культур. В этой связи практически невозможно как доказать полную безопасность использования трансгенных растений, так и проверить возможные негативные последствия. . Обычно при обосновании безопасности использования трансгенных растений ссылаются на аналоги, происходящие в природной среде (спонтанное скрещивание между близкородственными видами растений; перенос генов между видами с помощью плазмид, вирусов и пр.), например эндосимбиотическое происхождение хлоропластов от общего предка – фотосинтетических бактерий. Наряду с ранним переносом (400 млн лет назад) от общего прародителя гена tuf A, который кодирует синтез белка (EF-Tu) в хлоропластах, был обнаружен ген rpl 22, перенесенный примерно 50 млн лет назад от общего прародителя бобовых из хлоро-пласта в ядро и детерминирующий синтез фибросомного белка (L22). Вместе с тем при обсуждении примеров горизонтального переноса генов обычно замалчивается тот факт, что наряду с положительными природными аналогами имеются и негативные примеры. Целенаправленное изменение содержания какого-либо одного белка в ГМ-растении может негативно повлиять на содержание других. Так, например, устойчивая к глифосату трансгенная соя в полевых условиях неожиданно оказалась чувствительной к действию высоких температур.
Вернуться назад |