2.4. Устойчивость растений к фитопатогенам

Наибольший урон растениям наносят грибные, бактериальные и вирусные патогены. В растении существуют защитные механиз­мы, которые в большей или меньшей степени (в зависимости от устойчивости растений) начинают действовать в ответ на про­никновение фитопатогенов в клетку.

Во-первых, начинается син­тез соединений, вызывающих гибель патогенов. Примером могут служить специфические белки PRP (pathogen related proteins).

Во-вторых, могут создаваться струк­турные барьеры, препятствующие распространению инфекции. Это достигается благодаря лигнификации клеточных стенок. Той же цели — защите клеток — служит присутствие в клеточных стенках белков-экстенсинов и олигосахаридов.

Применение методов генетической инженерии, использующих естественные защитные механизмы, позволяет получать трансген­ные растения, устойчивые к грибной, бактериальной и вирусной инфекции.

Например В растения томатов был введен ген защитных пептидов редьки (дефензинов) rs, отвечающих за устойчивость к фитопатогенным грибам.

Другой подход к получению трансгенных растений, устойчи­вых к вирусной инфекции, состоит во введении в геном исходных растений гена оболочки вируса. Это приводит к ингибированию размножения вируса и снижению инфицированности. Благодаря такому подходу был получен стойкий антивирусный эффект у ра­стений табака, трансформированных геном оболочки вируса та­бачной мозаики (ВТМ).

2.5. Устойчивость растений к гербицидам

В настоящее время в сельском хозяйстве широко используют гербициды — химические соединения, применяемые для уничто­жения сорной растительности. Гербициды широкого спектра дей­ствия могут не только уничтожать сорняки, но и угнетать рост культурных растений. В связи с этим возникает необходимость в создании растений, устойчивых к этим веществам.

Существует два подхода к решению этой проблемы:

1- прямая селекция устойчивых к гербицидам мутантных форм растений, или мутантных клеточ­ных штаммов (очень длительно),

2- генно-инженерный метод, который состоит во введении в растения генов гербицид-резистентности растительного или бактериального происхождения.

Четыре основных этапа:

1. выявление мишеней действия гербицидов в клетке растений;

2. от­бор растений, устойчивых к данному гербициду в качестве источника генов резистентности;

3. идентификация и клонирование этих генов;

4. изучение их экспрессии для использования в трансгенных конструкциях.

Благодаря использованию методов генетической инженерии были созданы новые, устойчивые к различным гербицидам сельскохо­зяйственные культуры. В геном этих культур вводились мутантные гены, кодирующие синтез ферментов, на которые гербициды (атразин, бромоксилин, имидазол) не оказывают негативного дей­ствия.

2.6. Устойчивость растений к насекомым

Создание трансгенных растений, устойчивых к насекомым, с помощью методов генной инженерии стало возможным после того, как было обнаружено, что бактерии Bacillus thurengiensis синтези­руют специфический белок — прототоксин, высокотоксичный для насекомых. Попадая в кишечник насекомого, этот белок расщеп­ляется, образуя активную форму токсина. В результате насекомое погибает. Ген, ответственный за экспрессию прототоксина, уда­лось обнаружить, выделить из генома В. thurengiensis и с помощью бинарного вектора ввести в геном растений табака. Аналогичным образом растения томата были трансформированы генами друго­го инсектицидного белка — эндотоксина. В итоге были получены первые трансгенные растения, которые не повреждали насекомые.