Исследовательский отдел американской компании DuPont Pioneer разработал новый эффективный метод генетической модификации однодольных растений, в том числе самой важной для сельского хозяйства их группы, злаков. Отчет о работе опубликован в журнале The Plant Cell.

В настоящее время для трансформации злаков применяют заражение бактериями рода Agrobacterium, способными переносить ДНК в растительные клетки, или обстрел растительных клеток генной пушкой, в которой носителями нужных генов выступают микрочастицы тяжелых металлов. Эти методы либо относительно малоэффективны, либо затратны и требуют сложного лабораторного оборудования. Более того, многие чистые (самоопыленные)линии зерновых культур устойчивы к действию этих методик.

Чтобы повысить эффективность трансформации, сотрудники DuPont Pioneer добавляли к интересующему гену (в эксперименте в качестве образца использовался ген зеленого флуоресцентного белка) «вспомогательные» гены Bbm и Wus2. Последние принимают участие в росте и развитии растительных эмбриональных тканей. ДНК с комплексом этих генов переносили в незрелые эмбрионы кукурузы (Zea mays)с помощью традиционных генных пушек и агробактерий.

В ходе эксперимента использование Bbm и Wus2 при генетической модификации чистой линии кукурузы PHH5G (устойчивой к трансформации традиционными методами) привело к тому, что более чем из 40 процентов образцов ученые получили трансгенный каллус (недифференцированные тотипотентные клетки,из которых можно вырастить целое растение). При добавлении стандартного набора фитогормонов из этого каллуса выросли здоровые плодоносящие растения. Схожие результаты удалось получить и у других устойчивых разновидностей кукурузы.

Частота появления трансгенов у разных линий кукурузы без морфогенных генов (белый цвет), с использованием Bbm (светло-серый цвет) и с использованием Bbm и Wus2 (темно-серый цвет). Keith Lowe et al., The Plant Cell, 2016

Поскольку получение и содержание незрелых эмбрионов злаков весьма трудоемко и требует больших парниковых площадей, на следующем этапе эксперимента ученые использовали для генетической модификации с применением Bbm и Wus2 срезы зрелых семян и сегменты листьев рассады различных сортов кукурузы. Подход оказался эффективным и позволил получать полноценные плодоносящие трансгенные растения.

Кроме того, исследователи успешно применили гены кукурузы Bbm и Wus2 для стимуляции трансформации незрелых эмбрионов сорго (Sorghum bicolor), а также каллусов сахарного тростника (Saccharumofficinarum) и риса сорта «Индика» (Oryzasativa var. indica). Таким образом, новая методика подходит для генетической модификации различных родов злаков.

В настоящее время генетические модификации сельскохозяйственных культур используются преимущественно для придания им устойчивости к насекомым-вредителям или гербицидам, уничтожающим сорняки. Чаще всего эти модификации применят к сое, кукурузе и хлопку (например, в США более90 процентов этих культур содержат те или иные трансгены).

Вопреки распространенному мнению, генетически модифицированные продукты не вредны для здоровья, и даже, как следует из официального американского доклада, опубликованного в мае 2016 года, могут быть полезны. Тем не менее, под давлением противников ГМО Сенат США спустя два месяца согласился ввести обязательную маркировку содержащих их продуктов. Тогда же российская Госдума приняла законопроект, запрещающий производить ГМО в стране (за исключением исследовательских целей). Подробнее о ГМО и борьбе с ними можно почитать здесь.

Автор: Олег Лищук