2.2.4.Трансгенные сорта сельскохозяйственных растений, устойчивые к вирусным болезням

Вирусные болезни являются причиной весьма значительных потерь урожая для целого ряда культур, среди которых выделяются, прежде всего, те, что размножаются вегетативно (клубнями, черенками, луковицами, прививкой), а также тыквенные, томаты и некоторые другие. В связи с этим разработка принципиально новых подходов борьбы с вирусными болезнями представляет большой практический интерес. Современные генно-инженерные технологии создания устойчивых к вирусам сортов растений основаны на использовании известного с незапамятных времен метода, получившего название перекрестной защиты (cross protection). Он основан на явлении повышенной устойчивости растений к агрессивным формам какого-либо вируса при условии, что оно было ранее заражено менее вредоносной формой того же самого вида вирусов. Механизм этого явления точно не выяснен, однако его достаточно широко используют в Японии для защиты томатов от поражения вирусами томатной и огуречной мозаики, в Бразилии для защиты цитрусовых (citrus tristera closterovirus), папайи (ringspot potyvirus), кабачков цуккини и т.д.

В 1986 г Р. Powell Abel с сотр. впервые получили устойчивые к мозаичному тобамовирусу растения табака в результате переноса в их генетический материал гена этого вируса, кодирующего образование белка оболочки (сoat protein -СР). С тех пор этот подход был успешно апробирован на более чем 30 видах растений с более чем 50 вирусными CP. Позднее оказалось, что аналогичный и даже иногда лучший результат достигаются при использовании не CP-трансгенов, а генов, кодирующих другие протеины вирусов (гены ферментов репликазы, РНКазы и др.).

Для генетической инженерии вирусоустойчивых форм в целях безопасности используют CP-гены, которые предварительно модифицируют таким образом, чтобы они не могли переноситься от растения к растению, либо выделяют CP-гены из таких естественных «нетрансмиссибельных» штаммов. Также оперируют генами от тех штаммов, что не способны инфицировать растения в естественных условиях, либо манипулируют укороченными СР-генами, которые кодируют образование дефектных, нефункционирующих СР-протеинов. Оказалось, что можно обеспечить защиту от вирусов даже в тех случаях, когда встроен настолько дефектный СР-ген, что образовавшаяся при его считывании информационная РНК не способна к трансляции, т.е. к синтезу соответствующего СР-протеина.

Из всего разнообразия полученных вирусоустойчивых форм для коммерческого использования допущено сравнительно немного: папайя, устойчивая к вирусу пятнистости, две формы цуккини, устойчивые к нескольким вирусам, и сорта картофеля с комплексной устойчивостью к колорадскому жуку (Bt-ген) и к одному из вирусов картофеля: игрек вирусу (PVY) или вирусу скручивания листьев (PLRV).

Заметим, что описанная генно-инженерная технология защиты растений от вирусов позволяет получать сорта, в значительной мере идентичные по своим потребительским качествам сортам традиционной селекции. Мы, можно сказать, имеем уже длительную историю безопасного потребления продуктов трансгенов СР-протеинов, поскольку названные вирусные протеины постоянно присутствуют в пище из картофеля, кабачков и пр. Более того, в обычных сортах концентрация этих белков может быть в десятки, а то и сотни раз выше, чем у трансгенных форм: ведь они то не устойчивы к вирусам и поэтому накапливают вирусы в своих тканях.