Основные направления генетической трансформации сои

Первый спсоб основывается на доставке генов к индивидуальным клеткам свежевыросшей меристемы сои; данные клетки могут непосредственно индуцировать формирование наземной части побега, из которой вырастают трансгенные растения.

Второй способ основан на использовании естественных пыльцевых трубок для переноса в зиготу рекомбинантной ДНК интереса. Преимущества способов – отсутствие необходимости в этапах культуры тканей и регенерация растений, экономия времени, реагентов и средств, а также использование природных механизмов интродукции целевых генов, сходных с естественным половым размножением. Способ генетической трансформации сои с использованием прорастающих пыльцевых трубок позволяет избежать получения химерных неоднородных растений и дает высокий выход семян, сравнимый с контрольными нетрансформированными формами. (Soybean transformation via the pollen tube pathway, 2002; Soybean transformation via the pollen tube pathway, 2009)

 

Для получения трансгенной сои, устойчивой к абиотическим факторам разработана эффективная технология генетической трансформации сои посредством пипетирования рыльца пестика цветков агробактериальной суспензией с целевыми генами с использованием germ-line элементов – естественных пыльцевых трубок, прорастающих сразу после опыления и используемых в качестве вектора доставки рекомбинантной ДНК для интеграции в только что оплодотворенные, но еще не делящиеся клетки зиготы.

1. разработка способа germ-line генетической агробактериальной трансформации сои включает следующие основные этапы: разработку генетических конструкций целевых генов;
2. подготовку эффективной суспензии агробактерий с агентами трансформации;
3. оптимизацию стадии развития растения и цветка сои, подбор цветка и нодии, определение времени суток для успешного внедрения агробактерий с целевыми генами по пыльцевой трубке в зародышевый мешок и оплодотворения сои с участием целевого гена;
4. отработку техники нанесения агробактериальной суспензии с геном интереса на цветок;
5. молекулярно-биологическую детекцию интродукции трансгенов в геном сои в первом и втором поколениях;
6. определение продуктивности трансгенов и устойчивости к стрессовым факторам.

Относительное содержание воды в листьях трансгенов полученных методом germ-line генетической трансформации на 7-13% выше в условиях почвенной засухи по сравнению с поливом, в то время как у нетрансформированного контроля этот показатель  ниже на 8-19%.

Суммарное содержание хлорофилла в расчете на 1 г сырой массы и соотношение хлорофиллов a/b у трансгенов  выше и составляет 2,27–2,68, у контролей отношение хлорофиллов a/b  несколько ниже (1,95–2,42).

Содержание пролина в листьях трансгенов сои под действием стресса засухи по сравнению с контролем повысился на 11-39%. В благоприятных условиях полива содержание пролина как у контроля, так и у трансгенов составляет 0,17-0,18 мг/г сырой массы.

Таким образом, способ генетической трансформации сои с использованием естественных пыльцевых трубок обеспечивает трансфер (доставку) ДНК целевых генов с Agrobacterium t. путем подрезания рыльца пестика с последующим естественным опылением. Трансформированные семена получают непосредственно без предварительной подготовки клеточной культуры и регенерации растения. (Генетическая инженерия сои для улучшения устойчивости к абиотическим стрессам, 2013).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

Сегодня человек имеет уникальную возможность не только использовать растения, уже придуманные природой, но и придумывать и создавать что-то новое. Речь идет о генетической биотрансформации растений и создании трансгенных растений с уникальными свойствами, устойчивых к различным факторам. Для производства трансгенных растениях в этом вопросе человек не придумал ничего нового: он взял механизм переноса генов, который известен в природе, и применил его в лаборатории. Этот природный механизм связан с использованием почвенной бактерии – агробактерии – и ее способностью переносить свои генетические фрагменты в растительную ткань, в растительную клетку. И, более того, встраивать в геном растений. Странами, ведущими в производстве таких растений, являются США с Канадой и Аргентина с Бразилией. За ними подтягивается Китай и Япония

Одним из лидирующих растений, получаемой методом генетической трансформации является соя. Продукты из соевых бобов содержат уникальный полноценный белок, целый ряд витаминов, особую роль среди которых играет витамин Е, защищающий клетки от губительного действия свободных радикалов, минеральные вещества: железо, имеющее большое значение для кроветворения, калий, играющий важную роль в регулировании работы сердца, а также биологически активные вещества, способствующие профилактике целого ряда заболеваний. Основными  методами трансформации сои Glycine max, L являются: биобаллистическая трансформация, кокультивирование каллусов с суспензией агробактерий,    использование зрелых или незрелых эксплантов  и  использование различных агентов трансформации. Зарекомендованным методом в генетической трансформации стал способ germ-line генетической трансформации сои с использованием прорастающих пыльцевых трубок.

В целом успех генетической трансформации в значительной степени зависит от ряда параметров, к числу которых относятся правильный выбор эксплантов и хорошо разработанный метод регенерации из них растений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы:

 

1. Li Z., Nelson R., Widholm J., Bent A. Soybean transformation via the pollen tube pathway. University of Illinois, Urbana.et al., 2009. Web site
2. Li Z., Nelson R.L., Widholm J.M., Bent A. Soybean transformation via the pollen tube pathway. Soybean Genet Newslett., 2002. - Vol. 29. - P. 1–11.
3. Paz M.M., Martinez J.C., Kalvig A.B., Fonger T.M., Wang K. Improved cotyledonary node method using an alternative explant derived from mature seed for efficient Agrobacterium mediated soybean genetic transformation // Plant Cell Report. - 2005. - P. 206-213.
4. Wang A., Fan H., Singsit C., Ozias-Akins P. Transformation of peanut with a soybean vspB promoter-uidA chimeric gene: I. Optimization of a transformation system and analysis of GUS expression in primary transgenic tissues and plants // Physiol. Plant. -1998. – Vol. 102. - Р. 38–48.
5. Емец А. И. Биолистическая трансформация сои с использованием нового селективного маркерного гена устойчивости к динитроанилинам / А. И. Емец, В. В. Радчук, А. В. Пахомов // Цитология и генетика. - 2008. - № 6
6. Кершанская О. И. Генетическая инженерия сои для улучшения устойчивости к абиотическим стрессам / О. И. Кершанская; Институт биологии и биотехнологии растений КН МОН РК. - Алматы, 2013
7. Лебедев В. Миф о трансгенной угрозе / В. Лебедев // Наука и жизнь. - 2003. - № 11
8. Публикации ОЭСР по охране окружающей среды, здравоохранению и безопасности Серия «Гармонизация регуляторного надзора в области биотехнологии» Консенсусный документ по биологии сои Glycine max (L.) Merr. Париж, 2000
9. электронный ресурс [http://www.biotechnolog.ru/ge/ge12_6.htm]