50. Векторы для клонирования в растениях.

Ответ. Традиционные методы селекции, основанные, главным образом, на половой гибридизации и отборе, позволяют получать новые ценные генотипы растений. На их основе создано большинство современных сортов и гибридов сельскохозяйственных культур, в том числе шедевров отечественной и мировой селекции. Вместе с тем для повышения устойчивости сортов и гибридов к биотическим и абиотическим стрессам необходимо использовать новые методы, основанные на получении принципиально новых форм растений с помощью трансгенных технологий. Это, прежде всего, позволит значительно сократить сроки создания новых сортов и гибридов. Технология рекомбинантных ДНК позволяет выделять гены как прокариотического, так и эукариотического происхождения, переносить их в хромосомы реципиентных растений и обеспечивать экспрессию генов. Применение технологий генной инженерии делает поиск более целенаправленным изначально, расширяет возможности манипулирования генетическим аппаратом. Важным преимуществом растений по сравнению с животными является возможность получения целого растения из одной клетки, основанная на ее способности к тотипотентности-регенерации целого организма из одной клетки. Результаты генетической инженерии растений во многом зависят от разработки методов культуры тканей, особенно методик регенерации различных растений. Технология генетической инженерии состоит из следующих основных этапов получения трансгенных растений: поиск, идентификация, выбор гена и его клонирование; подбор генотипа растения-реципиента; введение гена в геном клеток растения-реципиента; регенерация трансформированных клеток и отбор трансгенных растений; тестирование экспрессии гена в геноме трансгенного растения. Идентификация и клонирование гена. Выбор гена определяется необходимостью передачи растению определенного хозяйственно-полезного признака. В настоящее время для трансформации растений используются в основном гены, определяющие моногенные признаки, такие, как устойчивость к гербицидам и пестицидам, устойчивость к некоторым другим видам стрессов. Большинство генов, определяющих эти признаки, выделены из бактериальных геномов. В последнее время в качестве доноров генов, определяющих признаки устойчивости, выбирают геномы диких видов. Такие гены не могут быть введены в геном растений-реципиентов путем половой гибридизации из-за биологической несовместимости растений, относящихся к разным видам, родам и даже семействам. Еще более сложной является проблема получения признаков, относящихся к группе количественных признаков: продуктивность, качество зерна, устойчивость к засухе, низким и высоким температурам. Подбор генотипа растения-реципиента. В идеальном варианте в качестве реципиента подбираются растения такого сорта или линии, которые отвечали бы требованиям производства по урожайности, качеству плодов, устойчивости к биотическим и абиотическим стрессам, но имели бы лишь одно отрицательное свойство, например неустойчивость к насекомым. Тогда введение в геном растений этого сорта, например, бактериального гена bt2, экспрессирующего белок прототоксин, вызывающий гибель насекомых, приводил бы к значительному улучшению выбранного сорта. Выбор генотипа растения-реципиента определяется способностью его клеток к регенерации в целое фертильное растение, так как показано, что это свойство значительно зависит от генотипа. Введение гена и его экспрессия в геноме растения-реципиента. Проблема переноса чужеродных генов в геном растений существенно облегчается в связи с обнаружением Ti-плазмид почвенных агробактерий Agrobacterium tumefaciens, позволяющих вводить чужеродные гены в геном двудольных и некоторых однодольных растений. В последнее время довольно широко, особенно для трансформации клеток однодольных растений, используется метод биобаллистической трансформации. Важно обеспечить экспрессию чужеродного гена в геноме растения-реципиента и стабильное наследование признака в поколениях. Экспрессия введенного гена зависит от ряда причин, в том числе от места интеграции гена в геном растения, последующего метилирования промоторной области и введенного гена и т. п. Использование методов генной инженерии позволяет решать разнообразные селекционные задачи. Особенно большие успехи достигнуты при переносе в растения генов устойчивости к болезням, вредителям, гербицидам и др.