Рослини стійкі до сольового стресу

В умовах посухи і засолення ґрунтів рослини синтезують низькомолекулярні речовини - осмопротектори, що сприяють поглинанню і затримці води, запобігають руйнуванню макромолекул у клітинах рослин за дії високих концентрацій солей. Осмоппотекторами є вуглеводи, спирти, солі амонію, пролін, бетаїн. Бетаїн відіграє основну роль під час захисту рослин від сольового стресу. Бетаїн синтезується із холіну. Деякі сільськогосподарські культури (картопля, рис, томати) не здатні накопичувати бетаїн Уведення в рослини гена бетаїну Е.соїі підвищує їх стійкість до високих концентрацій солей (300 мМ) на 80%.

Рослини з подовженими термінами дозрівання плодів. Передчасне дозрівання — це основна проблема під час транспортування плодів. У процесі дозрівання плодів у рослинах активуються специфічні гени, що кодують ферменти целюлазу і полігалаїпуроназу. Якщо блокувати екп ресію цих генів, дозрівання затримається.

Регулятор росту рослин етилен ініціює експресію багатьох генів, що відповідають за дозрівання плодів. Етилен синтезуються із 8-аденозилметіоніна. Обробка рослин хімічними препаратами, що блоку.оть синтез етиле, іу, затримує дозрівання плодів. Створено трансгенні рослини, в яких плоди мали тривалий термін зберігання за рахунок пригнічення синтезу етилену.

Німецькі вчені з Кельнського інституту рослинництва створили помідор з генами американської плоскої риби (камбали), що відповідають за термореіуляцію. Цей помідор можни зберігати за температури 12°С у нестиглому вигляді протягсь кількох місяців (у теплі дозріває за кілька годин).

Зміна забарвлення квітів. Зміна забар шення квітів відіграє надзвичайно важливу роль у галузі квітникарства. Понад 70% від обсягу індустрії квітникарства становлять трояади, гвоздики, тюльпани, хризантеми. За допомогою методів генної інженерії створюються нові сор.'и кчітів із незвичайним забарвленням. Це досягається завдяки маніпуляціям із генами ферментів біосинтезу пігментів антоціанів. Вихідною речовиною для синтезу антоціанів є фенілаланін.У перспективі за рахунок маніпуляцій із генами білків, що визначають запах, можливе створення рослин з будь-якиї і ароматом.

Зміна харчової цінності рослин. Завдяки методам генної інженерії с.ало можливим підвищення харчової цінності рослин за рахунок зміни складу білків та лшішв Були створені сорти рису і кукурудзи з підвищеним вмістом білків та амінокислот. Особливо цінним! є сорти рослин, що містять значну кількість незамінних амінокислот. Створено трансгенні сорти сої, в яких вміст незамінної аміьокислоти лізину у 5 разів вищий, ніж у звичайних рослин.75% від загальної кількості масляних культур становлять соя, пальма, рапс, соняшник. Створено трансгенні сорти рапсу, що синтезують ліпіди зі зміненим жирнокислотним складом. Особливо цінними є жири з високим вмістом поліненасичених вищих жирних кислот, оскільки вони не синтезуютьсяв організмі людини.

Синтез вітаміну А в «золотому» рисі — продукт спільних наукових розробок дослідницьких Пітера Бейера (Німеччина). Рис містить 2 гени нарциса і 1 ген бактерій, зернівки мають золотисто-жовтий колір.

За допомогою генної інженерії можна покращувати смак плодів рослин. З плодів африканської рослини Dioscorepnyllum cjmrninsii Diels був зиділений білок монеллін, що у 100 000 разіс солодший за сахарозу. Монеллін — це дволанцюговий димер. А-ланцюг містить 45 амінокислотних залишків, В-ганцюг — 50. Для створення трансгенних рослин, здатних синтезувати монеллін, необхідно ьлонувати обидва гени. Для розв’язання цієї проблеми ген, що кодує А- і В-ланцюги, був синтезований хімічним шляхом Створено трансгенні томати і салат, які синтезують монеллін. Синтетичний ген монелліна вводили в рослини за допомогою Ті-плазмід Agrobacterium tamefaciens.

Рослини як біореактори. Використання рослин для синтезу корисних речовин має низку переваг порівняно з використанням мікроорганізмів:

1) у рослин процесинг і фолдинг білків відбувається аналогічно до тварин;

2) трансформація рослин має стабільний характер, чужорідна ДНК вбудовується в рослинний геном;

3) вирощування рослин не потребує великих витрат і не лімітується можливостями процесів ферментації;

4) продукти синтезу трансгенних рослин безпечні у застосуванні (немає ризику забруднення препарату білка вірусами чи пріонами);

5) можна створити умови, за яких чужорідні білки будуть синтезуватися у насінні, де їх цілісність не порушується тривалий час.

В ідеалі рослина — це продуцент біопрепарату, вона має бути неїстівною і не здатною виживати у природних екосистемах, якщо її насіння рознесеться вітром або тваринами. Трансгенні рослини повинні вирощувалися в регіонах, де відсувні їх близькоспоріднені види.

Створено експериментальні установки для одержання за участі рослин ферментів, моноклональних антитіл, функціональних фрагментів антитіл, а також полімерів.

Відомо, що бактерії Alcaligenes eutrophus синтезують полімер полі-Р-гідроксибутират. Особливістю цього полімеру є його здатність до біодеграцації. В бактеріях гол і-Р- гі дро кс ибу типат синтезується з ацетил-КоА за участі трьох ферментів. Гєни цих ферментів були вбудовані в ДНК хлоропластів рослини АгаЗДорвів іЬаІіапа у Скліді векторів на основі Ті-плазмід. У листках трансгенних рослин, що місять усі три бактеріальні гени, синтезується більш ніж 1 мг полі-р-гідроксибу гирату на 1 г сирої тканини листка.

Створено технології виробництва фармацевтичних і діагностичних препаратів за участі рослин. За допомогою траьсгекньх рослин кукурудзи одержують моноклональні антитіла проти респіраторно-синцитіального вірусу, ревматоїдного артриту і лімфоіу'и. Створено трансгеині банани, що містять інактивовані форми вірусу холери, гепатиту В, діареї. У Московському інституті картоплярства виведена картопля, що синтезуе людський інтерферон крові.Хлоропласти рослин краще здійснюють синтез людських 5 білків, ніж мікроорганізми чи рослини з генами, вбудованими в їхні ядра. Тютюн найбільш придатний для продухув'ння білків людини. Тривають розробки технології одержання людського соматотропіну у хлоропластах тютюну.Важливим завданням біотехчології є попередження забруднення харчових і кормових рослин біопрепаратами, а також мінімізація їх впливу да навколишнє середовище.