Пример влияния генномодифицированных продуктов на организмы животных Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

134

Вестник Российского университета кооперации. 2014. №4(18)

УДК 602.6

ПРИМЕР ВЛИЯНИЯ ГЕННОМОДИФИЦИРОВАННЫХ ПРОДУКТОВ НА ОРГАНИЗМЫ ЖИВОТНЫХ

А.В. Соколова, А.В. Потапова

Проанализированы работы исследователей по всему миру, нацеленные на создание новых сортов растений при помощи генной модификации для улучшения их отдельных характеристик и повышения урожайности в целом, что является важным этапом развития биотехнологии.

Ключевые слова: генная модификация; растения; лектины; Galanthus nivalis; нервная и пищеварительная системы; агробактериальный перенос.

A.V. Sokolova, A.V. Potapova. EXAMPLE OF THE INFLUENCE OF GENETICALLY MODIFIED PRODUCTS ON THE ANIMAL ORGANISM

The works of researchers worldwide aimed at creation of new plant varieties by means of gene modification for improvement of their separate characteristics and increase of productivity in general that is an important stage of development of biotechnology are analyzed.

Keywords: genetic modification; plants; lectins; Galanthusnivalis; nervous and digestive system; Agrobacterium-mediated transfer.

В современном мире, находящемся под постоянным влиянием политической расстановки сил, поиск и создание новых направлений получения продовольствия в неограниченных объемах начинает занимать лидирующие позиции в вопросах продовольственной безопасности. Одним из стремительно развивающихся направлений является генная модификация культурных сортов растений.

Генетически модифицированным называется растение, в геном которого методами генетической инженерии перенесены гены («трансгены») из других организмов. Процесс переноса - генетическая трансформация. Основными преимуществами такой технологии по сравнению с традиционной селекцией являются: возможность переноса всего одного гена, что практически не затрагивает исходный генотип; возможность придания признаков, которые нельзя перенести путем скрещивания с близкородственными видами; значительное ускорение процесса получения новых генотипов.

Признаки, которые возможно придать с помощью генной инженерии, весьма разнообразны и в основном ограничены только наличием соответствующих генов. Очень условно их можно разделить на три группы. К первой относятся признаки, интересные производителям: устойчивость к различным факторам окружающей среды - гербицидам, болезням, вредителям, засухе, засолению; улучшение минерального питания; повышение укореняе-мости. Вторая группа признаков представляет интерес непосредственно для потребителей - модификация вкуса и аромата плодов,

увеличение продолжительности их хранения, изменение окраски цветков, бессемянность, улучшение питательной ценности растений. В третью группу входят растения - «биофабрики», способные синтезировать вакцины, ферменты, биополимеры и другие полезные вещества.

Наиболее широко используемый метод трансформации - агробактериальный - был разработан на основе природного процесса. ДНК бактерий существуют не только в виде хромосом, но и в виде маленьких кольцевых молекул (плазмид). Почвенная бактерия Agrobacterium tumefaciens способна инфицировать двудольные растения, вызывая опухоли (Т>плазмиды) - корончатые галлы. На плазми-де среди прочих генов имеется так называемая область Т-ДНК, содержащая гены, вмешивающиеся в нормальный метаболизм растения и отвечающие за образование опухоли на растениях и синтез опинов, веществ, ненужных растению, но используемых в пищу бактериями. Именно этот кусочек плазмиды агробактерии встраивают в ДНК растений.

Выяснилось, что агробактерии в принципе способны переносить в растения любую ДНК, расположенную в этом месте плазмиды. Поэтому в плазмидах, используемых в генно-инженерных целях, природные гены заменяют любыми другими, представляющими интерес для человека. Как правило, это два-три гена: целевой, придающий, например, устойчивость к насекомым; селективный - устойчивость к определенным веществам (чаще всего - антибиотикам), что позволяет трансформированной

Проблема обеспечения продовольственной безопасности страны

135

клетке расти в питательной среде с антибиотиками, в то время как нетрансформированные клетки в ней гибнут; и иногда - репортерный ген, позволяющий качественно определить трансформированную клетку, например, по окрашиванию или свечению в ультрафиолетовом свете. Создание одного нового сорта ГМР стоит от 50 до 300 млн долл. и занимает от 6 до 12 лет [1; 5].

Общая методика

В суспензию агробактерий, содержащих плазмиды с нужными генами, добавляют органы или ткани растений (экспланты), из которых проще всего регенерировать целые растения (чаще всего используются листья). Этот этап называется кокультивацией.

Во время кокультивации агробактерии с помощью vir-белков переносят участок Ti-плаз-миды и встраивают его в растительную ДНК.

Затем растительную ткань помещают на питательную среду, содержащую антибиотики. В этой среде выживают только те клетки, в которые агробактерии перенесли ген, придающий устойчивость к антибиотикам, т.е. трансформированные.

Условия и состав среды подобраны таким образом, что трансформированные клетки активно размножаются, образуя неорганизованную массу делящихся клеток (каллус), из которой регенерируют трансгенные растения.

Полученные растения размножают и подвергают различным анализам сначала в пробирке, а потом - на полях и в теплицах [2; 4].

Вышеописанным методом успешно получены трансгенные культуры женьшеня Panax ginseng [6; 7], винограда амурского Vitis amurensis [8], макии амурской Maackia amurensis и картофеля обыкновенного Solanum tuberosum

На последнем примере остановимся подробнее. Арпад Пуштаи - ученый шотландского университета Rowett Research Institute, вместе с коллегами в 1999 г опубликовал статью в журнале «Ланцет», посвященную результатам исследования влияния генномодифицирован-ного картофеля, включенного в рацион, на подопытных крыс. К обыкновенному картофелю был привит ген из группы лектинов Galanthus nivalis (подснежник) в целях поднять устойчивость картофеля к нематоде [3].

Результаты, представленные А. Пуш-таи, свидетельствуют о негативном влиянии трансгенного картофеля, содержащего лектин Galanthus nivalis, на нервную и пищеварительную системы подопытных крыс. Возможное

136

Вестник Российского УНИВЕРСИТЕТА КООПЕРАЦИИ. 2014. №4(18)

объяснение данному факту сводится к способу получения трансгенного картофеля. Использовался агробактериальный перенос, т.е. плазми-да, содержащая ген. Сам специфический ген находился в кассете, его работа регулировалась промотором, а также терминатором транскрипции. Такая громоздкая конструкция могла запускать не только заданные, но и побочные гены, что, возможно, являлось причиной выявленных пороков у крыс.

Работа А. Пуштаи, как и многих других исследователей, считается важным этапом развития биотехнологии. Получение трансгенных сортов нового поколения не предусматривает использование селективного гена, генетическая конструкция может нести несколько генов, необходимых для комплексной работы новой генетической конструкции [1].

Список литературы

1. Генетическая трансформация растений. URL: http://www.nkj.ru/archive/articles/3654.

2. A simple and general method for transferring genes into plants / R.B. Horsch, J.E. Fry, N.L., Hoffmann D. Eichholtz, S.G. Rogers, R.T. Fraley // Science. 1985. V. 227. P. 1229-1231.

3. Ewen S., Pusztai A. Effect of diets containing

genetically modified potatoes expressing Galanthus nivalis lectin on rat small intestine // Lancet. Vol. 354. I. 9187. P. 1353-1354.

4. Rakoczy-Trojanowska M. Alternative methods of plant transformation - a short review // Cell Mol. Biol. Lett. 2002. Vol. 7(3). P. 849-858.

5. Sheng J., Citovsky V. Agrobacterium-plant cell DNA transport: have virulence proteins, will travel // The Plant Cell. 1996. V. 8. P. 16991710.

6. The Agrobacterium rhizogenes rol C-gene-induced somatic embryogenesis and shoot organogenesis in Panax ginseng transformed calluses / T.Y. Gorpenchenko, K.V. Kiselev, V.P. Bulgakov, G.K. Tchernoded, E.A. Bragina, M.V. Khodakovskaya, O.G. Koren, T.B. Batygina, Y.N. Zhuravlev // Planta. 2006. Vol. 223(3). P. 457-467.

7. The impact of plant rol C oncogene on ginsen-oside production by ginseng hairy root cultures / V.P. Bulgakov, M.V. Khodakovskaya, N.V. Labetskaya, G.K. Chernoded, Y. N. Zhuravlev // Phytochemistry. 1998. Vol. 49(7). P. 1929-1934.

8. The rol B gene-induced overproduction of res-veratrol in Vitis amurensis transformed cells/ K.V. Kiselev, A.S. Dubrovina, M.V. Veselova, V.P. Bulgakov, S.A. Fedoreyev, Y.N. Zhuravlev // journal of biotechnology. 2007. Vol. 128 (3). P. 681-692.

СОКОЛОВА Алина Валерьевна - магистрант. Институт полимеров Казанского национального исследовательского технологического университета. Россия. Казань. E-mail: albinka88-kazan@rambler. ru

ПОТАПОВА Альбина Валерьевна - кандидат химических наук, доцент кафедры товароведения и технологии общественного питания. Казанский кооперативный институт (филиал) Российского университета кооперации. Россия. Казань. E-mail: albinka88-kazan@ rambler.ru

SOKOLOVA, Alina Valeryevna - Undergraduate. Institute of Polymers of the Kazan National Research Technological University. Russia. Kazan. E-mail: albinka88-kazan@rambler.ru

POTAPOVA, Albina Valeryevna - Candidate of Chemistry Sciences, Associate Professor of the Department of Merchandizing and Technology of Public Catering. Kazan Cooperative Institute (branch) of the Russian University of the Cooperation. Russia. Kazan. E-mail: albinka88-kazan@ rambler.ru

УДК 338

МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ПРОДОВОЛЬСТВЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

М.С. Тимофеев

Рассматриваются методологические основы теории продовольственной безопасности, проблемы становления ее понятийно-категориального аппарата и концептуализации содержания термина «продовольственная безопасность».

Ключевые слова: развитие; безопасность; национальная безопасность; продовольственная безопасность.