Проект "Трансгенные растения: за и против" - Осыко Татьяна. Первые трансгенные растения

Трансгенные растения

Более трех десятилетий людей волнует вопрос: опасны или нет трансгенные растения. С одной стороны, новые гены увеличивают урожаи без химических удобрений. В чем есть их немалое превосходство перед обычными нетрансформированными собратьями. С другой стороны, нужно ли в будущем бояться воздействия генетически модифицированных продуктов питания? И, может быть, сократить их потребление?

✔️ Оглавление

трансгенные растения

☘️ Когда появились трансгенные растения

Чтобы дать ответ на этот вопрос, нужно вернуться в прошлое. Тысячи лет назад зародилась наука селекция, когда люди начали скрещивать лучшие растения. Благодаря именно селекционным опытам появилось множество сортов фруктов, овощей, злаков. Табак был первым генетически модифицированным растением, созданным в конце ХХ века.

☘️ Чем пугают людей трансгены?

Люди многого боятся часто от незнания. К примеру, общепринятым фактом считается, что в XX веке торжествовала химия. И чтобы защитить культурные растения от болезней, вредителей, сорняков, применяли различные пестициды, которые очень вредны для человека и навсегда остаются в продуктах, сколько их не очищай. Потому что у пестицидов есть «крепкое» свойство: «вгрызаться» в продукты навсегда. По этой причине на упаковке не бывает сведений об их наличии. А вот генных растений опасаться не надо. Они, к счастью, помогают людям уберечься от «поглощения» химикатов.Ученые, чтобы не использовать пестициды, стали выводить растения, которые способны противостоять вредным насекомым. Ген, отвечающий за синтез вещества, «подсаживают» в геном растения, который убивает насекомого. Причем, вещество никому не вредит – ни человеку, ни птицам, ни млекопитающим. Такой способ ежегодно спасает тысячи гектаров разных посевов, не нанося вреда никому и ничему.

чем пугают людей трансгенные растения

☘️ Еда и ГМО

При обсуждении вопроса о пользе или вреде модифицированных растений часто не освещается одна тема — острый недостаток в еде современных жителей Земли нужных питательных веществ. Это реалии XXI века. Когда при неуклонном росте населения, сельское хозяйство планеты не в силах прокормить 7 млрд. человек и насытить их еду важными для здоровья веществами. И есть уже исторические факты о пользе, которую принесли людям новые гены в продуктах. Например, трансгенный «золотой рис», созданный 16 лет назад, помог спасти жизнь миллионам людей, в том числе детей, проживающих в странах Африки и Азии. В рис ученые вставили ген нарцисса, который кодирует создание провитамина А и бета—каротина.

трансгенный золотой рис

Постоянно муссируется еще одна лже идея, никак не подтвержденная фактами. Якобы, части ДНК трансгенных растений способны встраиваться в хромосомы человека, чтобы впоследствии провоцировать мутации…

☘️ Люди остаются людьми

Сегодня всем людям известны законы работы пищеварительной системы: все углеводы, белки и жиры, поступающие в организм с пищей, распадаются на мини «кирпичики» и питают разные органы. Аналогичный процесс наблюдают у всех без исключения ДНК живых организмов. Четыре «кирпичика» ДНК — четыре нуклеотида — ученые используют при встраивании гена в организм. У каждого организма они одинаковы, будь то маленькая водоросль или человек. По аналогичной схеме распадаются все гены на составляющие в пищеварительной системе, вне зависимости от того, природные они или внесены в растения человеком.Поэтому, если на миг допустить, что инородные ДНК, которые попадают в организм с пищей, встраиваются в человека, то люди частично бы или полностью «превращались» в картофель, курицу или еще во что-нибудь. То есть были бы похожи на то, что любят есть. Разве это не абсурд?!

днк и гмо

☘️ Где правда?

Есть еще одно недоказанное научное утверждение, которое вызывает споры. Якобы, существует опасность, которую, несут трансгенные растения для окружающей среды. И будто бы модифицированные растения сначала вытеснят диких «братьев», затем такая «подвижка» изменит флору. И трансгены по этой теории попадут в окружающую среду…Но факты говорят о другом. За 30 лет в дикой природе не обнаружено ни одного трансгенного растения, потому что по своему происхождению они являются культурными сортами. Ведущие мировые ученые считают, что модифицированные растения более приспособлены к выживанию, чем их дикие родственники. Но им обязательно нужны человеческие забота, уход. Тогда их не будут теснить никакие сорняки.Другая проблема связана с «миграцией» трансгенов от модифицированных сортов растений к диким. Она обсуждается, но пока не выработано единого взгляда на данную тему.

человек выращивает трансгенные растения

☘️ Будущее есть

Население Земли растет, а традиционные аграрные отрасли не в состоянии удовлетворить людские потребности. Именно по этой причине сельское хозяйство постоянно совершенствуется и обновляется.

Все новое всегда вызывает опасения у людей. Так поначалу было с компьютерами и мобильными телефонами. Теперь общество с подозрением воспринимает новые и пока не совсем понятные успехи генной инженерии.

успехи генной инженерии

Желание людей знать все о пище, которую они едят, закономерно. Но совсем ни к чему отказываться от новейших способов решения проблем, даже когда они не совсем понятны. Нужно видеть положительные моменты в новых тенденциях и не бояться их, а узнавать о трансгенной инженерии больше. И верить достоверным фактам.

▶️ Трансгенные растения видео

4toest.ru

2.3 Использование трансгенных растений. Генетически модифицированные организмы. Принципы получения, применение

Проект "Трансгенные растения: за и против" - Осыко Татьяна

Управление образования Краснокутской районной Администрации Краснокутского муниципального района

МОУ – Средняя общеобразовательная школа

с. Карпенка Краснокутского района Саратовской области

Выполнила ученица 8 класса Осыко Татьяна

Руководитель проекта Лопасова М.И.

Красный Кут 2010 год.

Обоснование проблемы: использование генетически модифицированных (трансгенных) растений в пищевой промышленности.

Актуальность проблемы: привлечение внимания общественности к проблемам внедрения трансгенных растений в пищевую промышленность.

Цель проекта: выявить положительные и отрицательные стороны использования трансгенных растений в науке и различных отраслях промышленности.

Задачи проекта: 1) проанализировать и систематизировать имеющийся в литературе материал по использованию трансгенных растений;

2) изучить продукты, пользующиеся спросом покупателей, на предмет содержания в них генномодифицированных компонентов;

3) представить предложения по практическому использованию материалов исследования.

Тип проекта: информационно-исследовательский.

Форма проекта: индивидуальный.

Предметно-содержательная область: межпредметный.

Область исследования: биология, экология.

Творческое название проекта: «Так ли безопасны генномодифицированные продукты?»

Содержание

_________________________________________

I. Введение…………………………………………………...4

II. Трансгенные или генномодифицированные растения………………………………………………………...5

1. Из истории трансгенных растений……………..5

2. Трансгенные растения: аргументы ЗА……..…5

3. Трансгенные растения: аргументы ПРОТИВ..7

4. Карта трансгенного мира…………………………..9

5. Содержание трансгенных компонентов в различных продуктах питания ……………………..12

III. Заключение……………………………………………..16

IV. Список использованной литературы…………..18

I. ВВЕДЕНИЕ

_________________________________________

Почему я выбрала данную тему? Раньше я даже не слышала, что существуют генетически модифицированные продукты, но ещё больше меня удивило то, что каждый второй хоть раз да употреблял их в пищу, причем, даже не подозревая об этом. И я решила выяснить, в каких продуктах питания содержатся добавки или компоненты, полученные с помощью генной инженерии. И ещё мне захотелось ответить на вопрос, который у меня сразу же возник: «Безопасны ли для нас такие продукты питания?»

Если ХХ век можно было с полным правом назвать веком физики и информатики, то от ХXI-го ждут достижений в области биологии вообще и генной инженерии в частности. Фундаментальная биология обогатилась за последние годы множеством новых прогрессивных технологий. Идет настоящая биотехнологическая, генноинженерная революция, в основе которой лежат методы трансгенеза, то есть переноса в геном организма чужих генов. Возможности современной биотехнологии, в отличие от традиционных методов генетики и селекции, позволяют комбинировать гены разных биологических видов и получать трансгенные растения. Трансгенная биотехнология – одна из самых передовых и стремительно развивающихся отраслей современной биоиндустрии и, в особенности, современного сельского хозяйства. Люди, в основном далекие от науки, относятся к трансгенезу с большим подозрением. А трансгенные растения многие принимают буквально в штыки, устраивая шумные показательные демонстрации, протестующие против самой идеи и полученных результатов. Есть ли какие-то основания для подобного отношения к новым технологиям генной инженерии — этому посвящено наше исследование.

II. Трансгенные или генномодифицированные растения

_____________________________________________________________

Из истории трансгенных растений.

Генетически модифицированные организмы создаются методами генной инженерии – науки, которая позволяет вводить в геном растения, животного или микроорганизма фрагмент ДНК из любого другого организма с целью придания ему определенных свойств.

Все началось в 1972 году, когда Пол Берг впервые объединил в пробирке в единое целое два гена, выделенных из разных организмов. И получил «молекулярный» гибрид ДНК, которая сама по себе в природе образовываться никак не может. Затем такую рекомбинантную ДНК внесли в бактериальные клетки, и был создан первый трансгенный организм, несущий в себе гены бактерии и гены обезьяны. Первое трансгенное растение было создано в 1982 году, всего лишь спустя 29 лет после открытия первичной структуры ДНК. Это был табак. Так началась история противостояния противников и сторонников генетически модифицированных продуктов. В 1992 году в Китае стали выращивать табак, устойчивый к пестицидам. В 1994 году в США появились генетически модифицированные помидоры. К 1995 году около 60 видов домашних растений было генетически модифицировано. Сейчас число таких видов и сортов сельскохозяйственных растений превышает сотню. Это и картофель, и рис, и рапс, и соя, и кукуруза, и хлопок, и томаты и другие культуры.

2. Трансгенные растения: аргументы ЗА.

Генетически измененные (трансгенные) культуры прочно входят в жизнь людей. Мировые площади возделывания этих растений неуклонно растут уже несколько лет подряд со скоростью более 10% в год.

Растущий интерес к трансгенным растениям обусловлен тем, что 800 млн. человек ежегодно страдают от недоедания, а миллионы ежегодно умирают от голода. Причины в засухах, болезнях растений и вредителях, неэффективной системе землепользования. Обеспечить продовольствием прирост населения только с помощью традиционных агротехнических приемов, таких как увеличение площадей посадки, использование химических средств подкормки и защиты растений, выведение новых сортов путем классической селекции и т.д., представляется маловероятным. Поэтому, особые надежды возлагаются на генную инженерию, которая, по сути, продолжает направление традиционной селекции по улучшению генотипов полезных растений, но достигает тех же целей более эффективным и быстрым путем.

Чем же так привлекают трансгенные растения (ТР)? ТР более устойчивы ко всевозможным вирусам, бактериям, и другим патогенам, что сокращает или сводит на нет использование гербицидов и инсектицидов в сельском хозяйстве и соответственно расходы на получение продукции (хороший экономический эффект). Урожай ТР дольше хранится, имеет привлекательный вид и улучшенный пищевой состав.

Сейчас в мире существуют сотни генетически модифицированных растений (соя, кукуруза, картофель, томаты, хлопок, рапс), растений с так необходимыми для сельского хозяйства свойствами. Но если раньше на создание новых видов и сортов с улучшенными свойствами уходили десятилетия или, по крайней мере, годы, то с помощью новых биотехнологических приемов этот процесс можно значительно ускорить. В клетку in vitro (в пробирке) вживляется ген, затем из клеточных культур в лабораторных условиях получают растения, которые переносятся в поле, - таким образом, создается новый вид с нужными потребительскими свойствами.

Трансгенные растения - это не только генетически модифицированные пищевые продукты, или растения, устойчивые ко всем пестицидам мира. Это еще и великолепный продуцент вакцин и лекарств. Трансгенные табак, рис, кукуруза и некоторые другие растения исправно поставляют многие терапевтические белки, такие как альбумины, интерфероны, гирудин. Белки, синтезированные трансгенными растениями, гораздо безопаснее продуктов животного происхождения, потому что в растительных клетках не развиваются такие патогены человека и животных, как вирусы.

Помимо решения чисто практических задач, ТР представляет ученым новые возможности для познания молекулярных процессов, определяющих рост, развитие и жизнедеятельность организмов. В настоящее время редкое крупное фундаментальное исследование физиологии и биохимии растений обходится без применения генной технологии. Генетическая инженерия позволяет прямым путем выяснить функцию изучаемых белков (ферментов) и соответствующих генов.

Таким образом, успехи биотехнологии и генной инженерии открывают громадные перспективы дальнейшего прогресса сельского хозяйства. В то же время, практическое использование результатов сельскохозяйственной биотехнологии сдерживаются сегодня опасением негативного воздействия ГМ - продуктов на окружающую среду и человека.

3. Трансгенные растения: аргументы ПРОТИВ.

Проблемы широкого внедрения трансгенных растений ставит множество вопросов перед обществом. Важное место среди них занимают вопросы, связанные с безопасностью генетически модифицированных объектов (ГМО). Европейские страны (включая Россию) воздерживаются от крупномасштабного выращивания трансгенных растений на своих территориях.

С оценками экологического риска трансгенных растений связаны серьезные трудности. Можно ли предсказать, как трансгенные растения будут влиять на природные экосистемы?

Большинство трансгенных организмов являются бесплодными. Внедрение чужеродных генов других видов или классов в организмы приводит к определенному генетическому сбою и к блокированию процессов размножения: своеобразный "протест" природы против распространения генетических химер. Кроме того, стерильные растения могут появляться при трансформации генами, вовлеченными в метаболизм растительных гормонов.

Сторонники ГМО утверждают, что ГМ - вставки полностью разрушаются в желудочно-кишечном тракте человека. Какая разница, что мы едим, все равно все распадается на составные части. Судя по всему, это основной и единственный аргумент защитников трансгенных продуктов. Однако поедание организмов друг другом может лежать в основе горизонтального переноса, поскольку показано, что ДНК переваривается не до конца и отдельные молекулы могут попадать из кишечника в клетку и в ядро, а затем интегрироваться в хромосому.

К сожалению, в продажу поступает достаточно много трансгенных продуктов. Плазмиды с ГМ – вставками могут попадать в бактерии желудочно-кишечного тракта, а затем и в клетки крови, половые и другие клетки человека, трансформируя их. Из "трансформированных" половых клеток будут появляться дети с генами от других видов и классов животных или растений, т.е. появляться генетические "химеры", большинство из которых будут бесплодными.

Трансгенные растения зачастую не отличить по морфологическим признакам от исходных сортов (если целью не является изменение морфологии). Но, трансгенный картофель, к примеру, не может храниться более трех месяцев, его надо срочно перерабатывать на чипсы.

В настоящее время возделывание ТР не имеет экономических преимуществ перед обычными современными технологиями возделывания традиционных сортов. Пищевые продукты и корма, полученные из ТР, по диетологическим показателям и вкусовым качествам ни в чем не превосходят обычные пищевые продукты и корма. Причем, качество последних легче и надежнее контролировать, чем трансгенные.

В результате генной модификации могут синтезироваться какие-то компоненты, вызывающие аллергические реакции, или появиться опасные соединения, обладающие мутагенным, канцерогенным или токсическим эффектом. Аллергия – это сбой в работе нашей иммунной системы, призванной распознавать чужеродные белки из оболочек болезнетворных бактерий и вирусов, а также некоторые токсины.

Замена трансгенным соевым белком белков животных - сверхвыгодный бизнес, и без того весьма скудный по биологической полноценности рацион не менее 100 млн. россиян станет на 60-70% еще хуже. Это обострит и без того весьма неблагополучное положение со здоровьем большей части населения России, особенно молодежи. К тому же, некоторые активные компоненты соевого белка, которым заменяется в нашей стране мясо в колбасных изделиях, по-видимому, влияют на поджелудочную железу человека. А мы знаем, что, к примеру, от опухоли поджелудочной железы спасения пока нет.

Далеко не все разделяют оптимизм тех ученых, которые считают, что ГМ – продукция безвредна для здоровья. Люди пока не знают, к каким последствиям может привести длительное употребление в пищу ГМ - продуктов. Никто точно не выяснил, как это влияет на сам организм и микрофлору организма. Для того чтобы проверить это, необходимо минимум одно поколение.

4. Карта трансгенного мира.

В настоящее время на долю четырех стран приходится 99% мирового коммерческого производства трансгенных растений. Но все меняется – предвзятые мнения отбрасываются, законы приближаются к реальной практике, а семена дают всходы. На карте мира показано, где укоренились трансгенные растения.

Северная Америка. США – крупнейший в мире производитель и потребитель ГМО – лидируют как по площадям посевов, так и по степени принятия обществом трансгенной пищи. ГМ растения используются повсеместно, составляя 40% выращиваемой в стране кукурузы, 81% сои, 65% канолы (рапса) и 73% хлопка, и эти цифры продолжают расти.

ГМ продукты применяются при изготовлении как продуктов питания для людей, так и кормов для животных без требования специальной маркировки при наличии в продукции трансгенных источников.

В Мексике культивируют ГМ хлопок и, вероятно, несмотря на ограничения, также и ГМ кукурузу. Мексика – родина кукурузы, и правительство в 1998 г. ввело ограничения на выращивание ее ГМ сортов, чтобы сохранить множество существующих здесь дикорастущих видов. Южная Америка. В 2002 г. Бразилия одобрила применение генетически модифицированной сои, что, возможно, положило начало легализации всех ГМО. В 1998 и 1999 гг. здесь были наложены ограничения, практически заморозившие все работы в этой области. Однако, несмотря на запрет, в некоторых районах фермеры продолжали выращивать ГМ сою; в некоторых штатах ее доля составляет 80% посадок этой культуры.

Европа. После пятилетнего перерыва Европа вплотную подошла к разрешению коммерческого выращивания ГМ культур. В 1998 г., после принятия ЕС правил применения ГМ продукции, Франция, Италия, Дания, Греция и Люксембург запретили ГМ продукты. Сейчас ЕС принял новые правила сертификации и маркировки ГМП и значительно смягчил свою позицию.

Азия. Филлипины стали первой азиатской страной, одобрившей выращивание ГМ культур, в декабре 2001 г. начав с Bt-кукурузы.

В Китае выращивание ГМ растений шло полным ходом до 2000 г., когда правительство неожиданно ввело ограничения. Полагают, что это реакция на компанию, развернутую противниками ГМО на Западе. На текущий момент половина китайского хлопка трансгенна.

В Японии 38 ГМ продуктов разрешены для коммерческого использования, еще 55 уже прошли исследования на пищевую безопасность в министерстве здравоохранения, но ни одно не нашло коммерческого применения из-за отсутствия спроса.

Австралия. В Австралии наблюдается бум ГМ хлопка. По закону фермерам разрешено занимать под посевы Bt-хлопка не более 30% поля.

В Новой Зеландии 29 октября 2002 закончился срок действия моратория на применение ГМ культур. Но трансгенного бума никто не ожидает, т.к. новозеландские фермеры выращивают слишком мало сои, хлопка и рапса.

Африка. Южная Африка – это единственная африканская страна с масштабными посадками ГМ - культур. 80% хлопка, 20% кукурузы и 11% сои здесь генетически модифицированы.

В России до настоящего времени не выращивается ни одна трансгенная культура в коммерческих целях, но общее потребление продукции, произведенной на основе биотехнологий, значительно увеличилось. Уже в 2002-2003 гг. в Россию ввозилось от 250 до 500 тыс. тонн трансгенного соевого белка, от 60 до 100 тыс. тонн трансгенного соевого и рапсового масла, кукурузного крахмала. Сегодня, для переработки и потребления в пищу без ограничений разрешены продукты из сои, сахарной свеклы и кукурузы, устойчивых к гербициду «Раундап», из картофеля, устойчивого к колорадскому жуку, и из кукурузы, устойчивой к стеблевому мотыльку.

5. Содержание трансгенных компонентов в различных продуктах питания.

Использование ГМ - организмов в производстве продуктов питания – относительно новое и молодое направление развития промышленности. Для достоверной оценки безопасности таких продуктов должно пройти много времени - по крайней мере, должно смениться несколько поколений потребителей, использующих в питании продукты или компоненты , полученные из ГМ - организмов.

Нами проведены исследования нескольких групп продуктов, пользующихся спросом покупателей, на предмет содержания в них белков растительного происхождения (в том числе трансгенных) и наличия соответствующей информации на этикетке.

Как видно из таблицы все исследуемые наименования шоколада содержали растительные белки или их следы. Чаще всего это соевый белок, который вероятнее всего генетически модифицированный, поскольку стоимость такого белка значительно ниже, чем немодифицированного. Следы растительных белков могут быть, скорее всего, как следствием технологического процесса изготовления, так и с рецептурой, поскольку в качестве орехов в шоколаде чаще всего фигурирует соевый белок с соответствующими ароматизаторами (арахис, фундук, миндаль). Соответствующая маркировка на этикетке была обнаружена только на 2 из 17 исследуемых наименований шоколада.

Содержание растительных белков в продуктах питания

Наименование продукта	Производитель	Наличие в составе продукта растительных белков или их следов	Наличие сведений о присутствии ГМ компонентов
1	2	3	4
ШОКОЛАД
Молочный шоколад с фундуком	фабрика «Русский шоколад» г. Москва	+	—
Молочный шоколад с миндалем	Тот же	+	—
Классический черный шоколад с фундуком	Тот же	+	—
Черный пористый шоколад	Тот же	+	—
Молочный шоколад с воздушным рисом	Тот же	+	—
Ромео	Шоколадная фабрика «Россия» г. Самара	+	—
Симфония	Тот же	+	—
Детский	Тот же	+	—
Кофе с молоком	Тот же	+	—
Русские басни	Тот же	+	—
Вальс	Тот же	+	—
Золотой орех	Шоколадная фабрика «Волшебница» п. Малаховка, Московская обл.	+	—
Астория	Тот же	+	—
Молочный шоколад с орехами	Alpen gold г. Покров, Владимирская обл.	+	—
Шоколад молочный с фундуком	Тот же	+	+
Пористый белый	Тот же	+	—
Фундук с изюмом	Тот же	+	+
ПЕЛЬМЕНИ
Медвежье ушко	г. Владимир	+	—
Дарья	г. Санкт-Петербург	+	—
Любимая ложка	г. Владимир	+	—
От Бабушки	г. Нижний Новгород	+	—
Благолепные	г. Владимир	+	—
Мириталь	Московская обл. г. Реутов	+	—
ЧИПСЫ
Lays	Московская обл. г. Кашира	+	—
Cheetos	Московская обл. г. Кашира	+	—
Estrella	Владимирская обл. г. Покров	+	—
Pringles	г. Москва	—	—
СОУСЫ И КЕТЧУПЫ
Балтимор	Краснодарский край	+	—
Calve	г. Москва	+	+
HEINZ	Ленинградская обл. г. Отрадное	—	—
МАЙОНЕЗ
Calve	г. Москва	+	+
Аведовъ	г. Краснодар	+	+
Секрет Кулинара	г. Краснодар	—	—
Mr. Ricco	Республика Татарстан	—	—
КОЛБАСА
Молочная	«Микоян» г. Москва	+	—
Молочная	«Дубки» Саратовская обл. пос. Дубки	+	—
Русская	«Атяшево» Республика Мордовия, п. Атяшево	—	—

В состав исследуемых нами наименований чипсов, соусов и майонезов также входит растительный белок и углеводы (крахмал). На этикетках только некоторые производители указали, что продукт содержит генетически модифицированный крахмал. Как стало нам известно из литературных источников, ГМ картофель не может длительное время храниться, поэтому его перерабатывают в чипсы или в крахмал, который в дальнейшем используется при производстве соусов, кетчупов, майонезов и тех же чипсов.

Мы исследовали 6 наименований пельменей и 3 наименования колбасы, на этикетках которых также указано, что продукт содержит растительный белок. До 1974 года в советских колбасах высшего сорта, кроме мяса, ничего не было. Об этом говорят нормативные документы тех лет, воспоминания ветеранов колбасного производства. В 1974 году в СССР начались временные перебои с сырьем (засуха 1972 года), и в ГОСТы по производству колбас ввели изменения. В мясной фарш разрешалось добавлять до 2% крахмала или муки, или заменителя белка животного происхождения (молоко или кровь). Недоложенные 2% мяса по стране давали огромную экономию. Трудности с сырьем продолжались до начала перестройки. Раньше колбасы выпускались по ГОСТам и ТУ, которые утверждались на уровне Совмина РСФСР, строго соблюдалась рецептура изготовления. Сегодня ТУ утверждаются самим предприятием, которое работает по принципу: меньше мяса – больше заменителей. Колбасы 2 сорта на 70% состоят из сои и разных химических добавок. Соя очень хорошо впитывает влагу. Если на 100 кг колбасы используется до 10 кг сои, значит, туда же идет до 60 литров воды. Широко используется каррагинан: растительный белок на основе морских водорослей. Он очень влагоемкий, хорошо сохраняет плотность товара и его монолитность. Используют ли мясокомбинаты генетически модифицированные продукты? Чистая соя на 30-40% дороже трансгенной. Поэтому ее использование экономически более выгодно.

Всякого, кто употребляет колбасу, интересует вопрос: «Где ее делают более качественную – на крупных комбинатах или на мелких?». Оказалось, что на небольших заводиках качество более высокое.

В условиях жесткой экономии ресурсов каждый мясокомбинат работает по замкнутому циклу, без отходов, в дело идут даже большие говяжьи кости: они перемалываются на муку и в качестве компонента добавляются в колбасы.

Пельмени по своему составу часто бывают более сомнительные, чем колбаса. Чтобы сделать их максимально доступными для народа, экономить приходится на всем. В конечном итоге получается, что пельмени состоят из сои и говяжьей грудинки – самой жирной и проблемной части туши. Соя удерживает в связанном состоянии говяжий жир, с которым работать очень тяжело, поскольку у него низкая температура плавления.

Богатый выбор российских колбас и пельменей и отсутствие дефицита еще не говорит о том, что мы потребляем здоровую и полезную пищу.

Одним из волнующих общественность вопросов является маркировка на упаковке с ГМ - продукцией. Наличие или отсутствие подобной маркировки не может говорить об опасности или безопасности продукта - ведь если продукт выпущен на рынок, значит, он прошел необходимые тесты и признан безопасным. Маркировка продукции имеет смысл только для того, чтобы покупатель сознательно отдал предпочтение одному продукту по отношению к другому.

III. Заключение

_________________________________________________

Фундаментальная биология обогатилась за последние годы множеством новых прогрессивных технологий. Идет настоящая биотехнологическая, генноинженерная революция, в основе которой лежат методы трансгенеза.

Результаты экспериментов генных инженеров все чаще находят применение в науке и различных отраслях промышленности. Трансгенные растения – это и вакцины от таких болезней человечества как туберкулез, СПИД и многие другие, это и устойчивые к засухе, высоким и низким температурам, болезням и вредителям сорта сельскохозяйственных растений, выращивание которых дает несравнимый экономический эффект. Но не стоит так же забывать, что коммерческому использованию трансгенных продуктов должна предшествовать длительная работа по исследованию последствий применения генетически измененных компонентов, поскольку нельзя однозначно сказать вредят ли подобные организмы окружающей среде и человеку.

Необходимо помнить, что, несмотря на то, что использование трансгенного соевого белка - сверхвыгодный бизнес, все же это не сможет заменить белков животного происхождения, и сделает скудным и без того неполноценный рацион питания, что в свою очередь обострит и без того весьма неблагополучное положение со здоровьем большей части населения России, особенно молодежи.

В нашей стране рядом законов запрещено выращивать в коммерческих целях трансгенные культуры, хотя поставки трансгенных белков и масла год от года только растут. Производители обязаны указывать на этикетке продукции о наличии в составе трансгенных компонентов, когда их количество превышает 5% (в Европе эта планка соответствует всего лишь 0,9%), но указывают считанные единицы. А покупатели по-прежнему в неведении покупают подобные товары, не подозревая какую опасность может таить использование таких продуктов в пищу.

У трансгенных растений много сторонников и много противников, но покупатели, на наш взгляд, должны иметь возможность выбора: использовать более дешевые трансгенные продукты или все-таки более дорогие, пусть не столь приятные на внешний вид, но биологически чистые продукты. Ведь как гласит народная мудрость: «Человек есть то, что он ест».

ВЫВОДЫ.

Нами проанализирован и систематизирован имеющийся в литературе материал по использованию трансгенных растений в науке и различных отраслях промышленности. Использование таковых имеет как положительные стороны, так и отрицательные.

В ходе исследования мы изучили несколько наименований продуктов питания, пользующихся спросом покупателей. Нами обнаружено, что большинство из них содержит белки растительного происхождения, в том числе и трансгенные, а также крахмал, изготовленный в основном из трансгенных растений картофеля и кукурузы.

Результаты нашего исследования можно использовать на уроках биологии, экологии, а также на классных часах, посвященных здоровому образу жизни.

IV. Список использованной литературы

Вельков В.В. Оценка риска при интродукции генетически модифицированных микроорганизмов в окружающую среду // Агрохимия. 2000. №8. С.76-86.
Вельков В.В. Опасны ли опыты с рекомбинантными ДНК // Природа. 1992. №4. С.18-26.
Дудов В.И., Голиков А.Г., Потехин О.Е., Красовский О.А. Правовые вопросы межграничного перемещения генетически измененных живых организмов // Биотехнология. 1999. №6. С.80-85.
Зеленин А.В. Генная терапия: этические аспекты и проблемы генетической безопасности // Генетика. 1999. т.35. №12. С.1605-1612.
Семенюк Е.Г. Проблема оценки риска трансгенных растений // Агрохимия. 2001. №10. С.85-96.
Спирин А.С. Современная биология и биологическая безопасность / Вестник РАН. 1997. №7. С.579-588.
Этико-правовые аспекты проекта "Геном человека" (международные документы и аналитические материалы). Ред.- состав. В.И. Иванов, Б.Г. Юдин. М., 1998. 190 с.
Электронный ресурс http://www.biodiv.org/biosafe/BIOSAFETY-PROTOCOL.htm.

nsportal.ru

Биотехнология растений Трансгенные растения-1 1. Молекулярные механизмы

Описание презентации Биотехнология растений Трансгенные растения-1 1. Молекулярные механизмы по слайдам

Биотехнология растений

Трансгенные растения-1 1. Молекулярные механизмы взаимодействия растения – агробактерии 2. Векторы на основе агробактерии 3. Селективные и репортерные гены 4. Методы трансформации 5. Замолкание (сайленсинг) генов у трансгенных растений

Нобелевская премия , основоположник 1 и 2 -ой Зеленой революции. Норман Эрнст Борлаг Норман Борлаг получил новые сорта пшеницы с повышенной урожайностью. Начало «Зеленой Революции» в сельском хозяйстве.

X 4 Методы традиционной селекции растений 1. Близкородственное скрещивание (имбридинг) родительска я форма 1 потомство отбор 2. Отдаленное скрещивание (аутбридинг) родительска я форма 1 Xродительска я форма 1 потомство (гетерозисные гибриды) отбор родительска я форма 2 3. Мутагенез родительская форма потомство (мутанты) отбормутагенез

Teosinte Maize Slidecourtesyof. Wayne. Parrott, Universityof. Georgia теосинте кукуруза

Slidecourtesyof. Wayne. Parrott, Universityof. Georgia

ген интереса. Традиционная селекция растений ДНК – цепь генов. Традиционная селекция сразу комбинирует много генов. Переносится много «балласта» Традиционный донор Коммерческая разновидность Новая разновидность ген интереса X = ( скрещивание ) ( перенесено много генов ) Биотехнология растений Используя биотехнологию, можно перенести только один ген интереса Коммерческая разновидность Новая разновидность ( перенос ) = ген интереса (целевой ген) ( перенесен только ген интереса )

В чём преимущества методов генной инженерии по сравнению с традиционной селекцией? Значительное ускорение создания сорта (1 -3 года против 10 и более лет). Избавление от значительного количества «генетического балласта» . Создание растений с заданными признаками. Традиционная селекция отбирает растения, которые нас устраивают, биотехнология создает растения, которые нам нужны. Большая возможность контроля целевого гена за счет управления его экспрессией в нужных органах, тканях и в нужное время.

Г енетически м одифицированный о рганизм (ГМО) — организм, генетический материал которого (ДНК) изменен не в ходе естественной гибридизации (вертикального переноса генов от родителей потомству), а с помощью горизонтального переноса генов от одного организма — другому. Процесс горизонтального переноса называется генетической трансформацией , а ГМО – трансгенным организмом.

1975 г. - группы из компании Монсанто, из Гентского государственного университета (Бельгия), 1975 г. — группы из компании Монсанто, из Гентского государственного университета (Бельгия), из Института растениеводства им. Макса Планка в Кельне (Германия) и группа из Вашингтонского университета создали первые трансгенные растения — санбин. 1990 г. — первое коммерческое применение ГМО в США. 1992 г. — в Китае начали промышленно выращивать трансгенный табак, устойчивый к насекомым. 1994 г. — в США зарегистрировали первое трансгенное растение, предназначенное для употребления в пищу, — томаты “Флавр-Савр” с замедленным созреванием. 1999 г. — получены трансгенные растения более чем 120 видов. История развития получения трансгенных растений

В. Монтегю и Й. Шелл

Уолтер Гилберт Создание ГМ растений с полезными свойствами – устойчивостью к гербицидам, вредителям и вирусам. 1980 -е годы

Основные культуры трансгенных растений Соя Кукуруза Хлопок Рапс Картофель 54% 28% 9% 9% 0, 01%Соя 54, 00% Кукуруза 28, 00%Хлопок 9, 00% Рапс 8, 99% Картофель 0, 01%

Основные направления биотехнологии: производство продуктов питания с заданными характеристиками; производство веществ вторичного метаболизма и фармбелков; получение растений с декоративными признаками; использование трансгенных растений в фундаментальных исследованиях.

Векторные системы для переноса генов в растения Вирусы растений Транспозоны Агробактерии

Схема агробактериальной трансформации A. tumefaciens Ti-плазмида Т-ДНК Хромосома Хромосомная ДНК Т-ДНК Трансформированная клетка Корончатый галл

Геном агробактерий A. rhizogenes. A. tumefaciens A. vitis 3 Мб 3 Мб 2 Мб хромосома II 2 , 65 Мб 3 Мб 450 кб 200 кб Хромосома I p. At p. Ti/p. Ri p. Tip. At 200 кб

HN NH 2 C NH (CH 2 ) 3 CH COOH NH CH COOHCH 3 Октопин. HN NH 2 C NH (CH 2 ) 3 CH COOH NH CH COOH (CH 2 ) 2 HOOC Нопалин Агропин. Катаболизм опина. Л ПАуксин Цитокинин Опин. Т-ДНК ori. Гены vir Структура Ti- плазмиды и основные опины O N O OH OHO

Синтез опинов 10 R 1 COOH O NH 2 CH R 2 COOH НАД(Ф)Н Н 2 OH + НАД(Ф) COOH R 1 CH NH CH R 2 COOHКетокислота Аминокислота N- карбоксиалкиламинокислота (опин) Опины образуются из аминокислот и кетокислот путем восстановительной конденсации.

Гены биосинтеза опинов 13 Тип плазмиды Гены биосинтеза опинов Синтезируемые опухолью опины Нопалиновые p. Ti. C 58, p. Ti. T 3 7 Acs (агроцинопинсинтаза) Nos ( нопалинсинтаза ) Нопалин , нопалиновая кислота Агроцинопины А и B Октопиновые p. Ti. A 6, p. Ti. B 6 S 3 Ocs (октопинсинтаза) Ags (агропинсинтаза) Mas 1, Mas 2 (маннопинсинтазы) Маннопин, маннопиновая кислота; агропин, агропиновая кислота; октопин, лизопин, гистопин, лизопиновая кислота Агропиновые p. Ri А 4, p. Ri А 281 Ags (агропинсинтаза) Mas 1, Mas 2 (маннопинсинтазы) Маннопин, маннопиновая кислота; агропин, агропиновая кислота Маннопиновые p. Ri 8196 Mas 1, Mas 2 (маннопинсинтазы) Маннопин, маннопиновая кислота

Т-ДНК Ti и Ri- плазмид – обмен фрагментами acs nosrol. B-H iaa. M 6 a tml LB RB LB 1 RB 1 ags RB 2 LB 2 tmr PTi-SAKURA PTi 15955 Гены биосинтеза гормонов Гены-индукторы пролиферации. Опиновые гены Псевдогеныacs iaa. H iaa. M ons tmltmr ocs mas 1 mas 2 rol. A rol. B rol. C m as 2 RBorf 14 orf 13 a. PRi 8196 ( фрагмент) m as 1 ОРС с неизвестной функцией 205 PRi 15834 (TR-DNA ) agsmas 1 mas 2 Rol. B TRaux 2 aux 1 LB RB Пермеазы. A. tumefaciens A. rhizogenes lsnlso RBL BP Ti. AB 2/73 A. tumefaciens

Онкогены A. tumefaciens 51. tms- гены (iaa. M, iaa. H) Триптофан Индолацетамид Аукси нiaa. M iaa. H Гены бактериального происхождения , гомологи аналогичных генов у других ауксин-синтезирующих фитопатогенов Pseudomonas savastanoi iaa. H 6 biaa M i pt

Онкогены A. tumefaciens 62. tmr- ген (ipt) HMBDP Зеатинрибозид – 5 -МФ Транс-зеати нipt iaa. H 6 biaa M i pt

Онкогены A. tumefaciens 73. tml- локус (6 a, 6 b) 6 a – опиновая пермеаза 4. ген 5. Индол-3 -лактат56 b – онкоген с неизученным механизмом действия, взаимодействует с некоторыми хозяйскими ТФ. Триптофа н

Онкогены A. rhizogenes. 8 Rol. A — есть на всех Ri -плазмидах. Снижает концентрацию ауксина, повышает чувствительность к нему. Экспессируется и в самих бактериях. Rol. B – рассматривается как основной онкоген A. rhizogenes. Повышает чувствительность клеток к ауксину Rol С – b- гликозидаза. Гидролизует неактивные цитокинин-гликозиды или влияет на клеточный цикл через регуляцию метаболизма сахаров. Rol. D – орнитин-циклодеаминаза Набор онкогенов A. rhizogenes не совпадает с набором онкогенов A. tumefaciens и не всегда содержит гены синтеза гормонов. Пролин. Орнитин Rol.

Онкогены A. rhizogenes. 9 ORF 13 – связывает белок ретинобластомы ( Rb). Стимулирует пролиферацию клеток, вызывает эктопическую экспрессию KNOX -генов. В конечном итоге способствует дедифференцировке трансформированных клеток и образованию новой меристемы aux 1, aux 2 – гены синтеза ауксина, гомологи iaa. M и iaa. H. Только у агропиновых штаммов.

Опиновая концепция 12 Т-ДНК Опины

Сигнальные молекулы C CH 3 O OHCH 3 O OCH 3 Ацетосирингон C CH 2 OHO OHCH 3 O OCH 3 Гидроксиецетосирингон

Интеграция Т-ДНК в геном растения VI ? Vir. BVir. E 2 Vir. D 1 Vir. C 1 Vir. B Vir- область Vir. E 2 Vir. D 1 Vir. D 2 Vir. C T -цепь в комплексе с Vir. E 2 и Vir. D 2 RBLB T -ДНК III IV VII I P P P Vir. A Vir. G + P Ti -плазмида Цитоплазма агробактерии Оболочка клетки агробактерии Vir- область Сигнальные молекулы растительной клетки Ядро Т-ДНККлеточная стенка растения-хозяина. Цитоплазма растительной клетки

Требование к векторным системам Идеальная векторная система на основе Ti-плазмиды должна содержать: сигналы, необходимые для переноса и стабильной интеграции в ДНК растений; узнаваемый растительными полимеразами промотор; селективный маркер для селекции трансформированных клеток; репортерные гены для отбора трансгенных растений; полилинкер (уникальные сайты рестрикции), в который будет клонирован чужеродный фрагмент ДНК; не содержать онкогены.

p. BR 322 Ti -плазмида + T- ДНК p. BR 322 Ген растения Встраивание гена растения в несущественный участок Т-ДНК p. BR 322 Agrobacteria Гомологичная рекомбинация с Ti -плазмидой Ti -плазмида со встроенным геном ДНК растения. Интеграция Т-ДНК с новым геном в геном растения. Схема конструирования вектора на основе Ti -плазмиды

Бинарный вектор Коинтегративный вектор Ген интереса П ЛГомологичный участок ori E. coli ori A. tumefaciens Бактериальный селективный маркерный ген Гены vir. Рекомбинантная Ti -плазмида. Растительный селективный маркерный ген. Ген интереса ПЛ ori A. tumefaciensori E. coli селективный маркерный ген и для E. coli, и для A. tumefaciens. Растительный селективный маркерный ген Хелперная плазмида, содержащая vir -гены+

неомицинфосфотрансфераза гигромицинфосфотрансфераза дигидрофолатредуктаза хлорамфеникол-ацетилтрансфераза гентамицин-ацетилтрансфераза нопалинсинтаза октопинсинтаза β-глюкоронидаза стрептомицинфосфотрансфераза фермент, обуславливающий устойчивость к блеомицину люцефераза светляка бактериальная люцефераза треониндегидротаза металлотионеин II енол-пирувилшикимат-3 -фосфатсинтаза фосфинотрицин-ацетилтрансфераза β-галактозидаза бластицидин S -дезаминаза ацетолактатсинтаза бромоксинилнитраза Репортерные и селективные маркеры

Репортерные гены Ген GFPGFP Ген GUSGUS Ген LUXLUX

Биолюминисценция у Aequoria victoria aequorin Зеленый флюоресцентный белок

Репортерные гены

Методы трансформации растений Физические Химические Биологические • Микроинекция • Электропорация • Biolistics — gene gun/ particle bombardment • Silicon carbide whiskers • Lazer mediated transformation • SA(A)T • PEG • DEAE- декстран • Кальций фосфат • Липосомы • A. Tumefaciens • A. Rhizogenes • Вирус опосредованная трансформация In planta

Biolistics / gene gun

Микроинъекция

Трансформация картофеля Agrobacterium Образование микроклубней (1 мес. ) Иннокуляция клубневых дисков A. tumefaciens (15 с) Регенерация побегов Укоренение на среде, содержащей Km устойчивых к норфлуразону регенерантов. Селекция на среде, содержащей 100 мг / л Km. Ко — культивация с A. tumefaciens (3 д) Ночная культура A. tumefaciens

Трансформация гороха Agrobacterium Спелый горох 96% этанол, 20 минут Удаление корней и разделение горошины на 2 -4 части Среда B 5: + 0, 5 мг / л 2 -4 D 4, 5 мг / л BAP Среда MS: + 5 мг / л BAP 2 мг / л NAA , с Agrobacterium Среда MS: + 5 мг / л BAP 2 мг / л NAA , 500 мг / л Cf , 5 мг / л Basta Среда MS: + 5 мг / л BAP 2 мг / л NAA , 500 мг / л Cf , 5 мг / л Азацетидин. Фильтровальная бумага. Вакуум Агробактериальная суспензия 48 ч 20 д ПЦР, GUS окрашивание

Обнаружение явления косупрессии у растений (Alexander R. van der Krol, et a 1 1 990) Окраска лепестков петуньи, трансформированной генетическими конструкциями: 35 S : : DFR и 35 S : : CHS Гены DFR и CHS контролируют биосинтез пигментов: -ген DFR -кодирует дихлорфлавонол-4 -редуктазу -ген CHS -кодирует халкон-синтазу

Механизмы замолкания генов Эффект положения Не влияет на экспрессию гомологичных генов • положение на хромосоме • гетерохроматизация • MAR-районы ДНК • энхансеры и сайленсеры Эффект гомологии Подавление экспрессии гомологичных генов

- з акодированные в геноме растений (эндогенные) - регулирую т экспрессию генов за — з акодированные в геноме растений (эндогенные) — регулирую т экспрессию генов за счет разрезания транскрипта или репрессии трансляции — и грают важную роль в развитии растений. «Малые» РНК растений, обеспечивающие сайленсинг: si. RNAs (small (short) interfering RNAs) mi. RNAs (micro. RNAs) контролирую т сайленсинг транспозонов или трансгенов через изменения хроматинаиз транспозонов или трансгенных промоторов о беспечиваю т: — противовирусный ответ — сайленсинг трансгена посредством деградации м. РНКвирусного / трансгенного происхождения

Роль mi. RNAs в развитии растений развитие цветка развитие листа развитие корня mi. R 170, mi. R 171 (GRAS транскрипционные факторы ) mi. R 164 (NAC 1)mi. R 172 (AP 2 и AP 2 — подобные транскрипционные факторы ) mi. R 172, mi. RNA EAT (TOE) mi. R 164 (CUC 1, CUC 2, ) mi. R 165 (PHABULOSA, PHAVOLUTA, REVOLUTA) mi. RNA- JAW (TCP 2 -4, TCP 10, TCP 24))метаболизм mi. RNA mi. R 162 (DCL) mi. R 168 (AGO)

Генетичекий контроль экспрессии гена ТСР 4 JAW локус синтез mi РНК расщепление m РНК гена TCP 4 ограниченная (нормальная) активность белка TCP 4 аберрантная активность TCP

A. wt B. ap 2 -9 C. 35 S : : MIR 172 a-1 Фенотип трансгенных растений 35 S: : MIR 172 a-1 повторяет фенотипическое проявление мутации ap 2 -9 mi. R 172 регулирует экспрессию гена AP 2 Ч Л Т П A B C AP 3/PI AG Мутация ap 2 : П T Т П

Белки, участвующие в метаболизме «малых» РНК у растений • DCL 1 (DICER-like) – рибонулеказа, участвующая в процессинге mi. RNA • HYL 1 (HYPONASTIC LEAVES) ядерный ds. RNA-связывающий белок HEN 1 (HUA ENHANCER 1) HEN 1 и HYL 1 участвуют в ядерном процессинге «малых» РНК • HST (HASTY) – гомолог экспортина, участвует в транспорте mi. RNA из ядра в цитоплазму • AGO (ARGONAUTE)- рибонуклеаза, компонент RISC ( RNA-induced silencing complex)

present5.com

ГМО. Классификация трансгенных растений по признакам

Важнейшей составной частью современной биотехнологии является генетическая, или генная инженерия.

Cуществует несколько определений, раскрывающих суть генной инженерии. По мнению академика А. А. Баева, это «конструирование in vitro функционально активных генетических структур (рекомбинантных гибридных ДНК)», или «создание искусственных генетических программ».

В Интернете дается другое определение: «Генная инженерия — это управление генетической основой организмов посредством внедрения или удаления специфических генов, с использованием техники современной молекулярной биологии».

Методы генетической инженерии позволяют конструировать фрагменты рекомбинантных молекул ДНК того или иного организма, которые при внедрении в генетический аппарат придавали бы им свойства, полезные для человека.

Современная биотехнология базируется на принципах традиционной селекции, заключающихся в приобретении организмами необходимых качественно новых признаков. Однако в отличие от обычной селекции, которая в течение длительного времени испытывает множество комбинаций генов, биотехнология позволяет ввести в генетический аппарат объекта один ген или группу генов, отвечающих за проявление желаемого признака, что намного ускоряет достижение требуемого результата (рис. 1).

Генно-инженерно-модифицированный(генно-модифицированный) организм — организм или несколько организмов, любое неклеточное, одноклеточное или многоклеточное образование, способные к воспроизводству или передаче наследственного генетического материала, отличные от природных организмов, полученные применением методов генной инженерии и содержащие генно-инженерный материал, в том числе гены, их фрагменты или комбинации генов.

Отличительные особенности генной инженерии растений

Рис. 1. Отличительные особенности генной инженерии растений

Для создания генно-модифицированных организмов разработаны методики, позволяющие вырезать из молекул ДНК необходимые фрагменты, модифицировать их соответствующим образом, реконструировать в одно целое и клонировать — размножать в большом количестве копий.

Организмы, подвергшиеся генетической трансформации, называют трансгенными.

Трансгенные организмы — животные, растения, микроорганизмы, вирусы, генетическая программа которых изменена с применением методов генной инженерии.

Основные задачи генной инженерии в создании трансгенных растений в современных условиях развития сельского хозяйства и общества довольно многообразны (табл. 1).

Таблица 1

Основные задачи генной инженерии растений

На практике ситуация выглядит следующим образом: среди промышленно выращиваемых трансгенных растений доля устойчивых к гербицидам составляет 71%, устойчивых к вредителям — 22%, устойчивых одновременно к гербицидам и вредителям — 7%, устойчивых к вирусным, 6актериальным и грибным болезням — менее 1%.

Среди главных признаков, контролируемых перенесенными генами, на первом месте стоит устойчивость к гербицидам.

Среди генов, определяющих устойчивость к гербицидам, уже клонированы гены устойчивости к таким гербицидам, как глифосат (Раундап), фосфинотрицин (Биалафос), глифосинатаммония (Баста), сульфонилмочевинным и имидозолиноновым препаратам. С использованием этих генов уже получены трансгенные соя, кукуруза, хлопчатник и т.д. В России также проходят испытания трансгенные культуры, устойчивые к гербицидам. В Центре «Биоинженерия» создается сорт картофеля, устойчивый к Басте, проходящий в настояшее время полевые испытания.

Другой распространенной группой являются трансгенные растения, устойчивые к насекомым-вредителям. Так, относительно давно известна бактерия Bacillus thuringiensis, продуцирующая белок дельта-эндотоксин, который очень токсичен для многих видов насекомых и безопасен для млекопитающих. Установлено, что встраивание гена этого белка в геном растений дает возможность получить трансгенные растения, не повреждаемые насекомыми.

Специалисты по генной инженерии в результате длительной работы подобрали необходимые штаммы Bacillus thuringiensis и создали генно-инженерные конструкции для конкретных групп насекомых.

Так, для получения трансгенного картофеля, устойчивого к колорадскому жуку, компании «Моnsanto» понадобилось 16 лет экспериментальной работы и 100 млн. долл. инвестиций.

В настоящее время компаниями «Моnsanto», «АgrEvо», «Мусоgеn» созданы другие трансгенные формы, устойчивые к насекомым, так называемые Bt-растения - соя, хлопчатник, кукуруза.

Специалисты и ученые полагают, что применение Bt –растений будет иметь не только хорошее коммерческое будущее, но и экологический эффект. Известно, что только 5% внесенного инсектицида срабатывает по назначению, остальные 95% попадают в окружающую среду, уничтожая многие виды насекомых, в том числе и полезных. Сокращение же объемов применения инсектицидов приведет к восстановлению популяций многих полезных насекомых, что, несомненно, положительно скажется на многих видах растительного и животного мира.

К третьей группе по распространенности относятся трансгенные растения, одновременно устойчивые к гербицидам и насекомым.

Площади возделывания этих культур увеличились с 0,1% в 1997 г. до 1% в 1998 г. Примерами этой группы являются кукуруза и хлопчатник, устойчивые к Раундапу и одновременно устойчивые к кукурузному мотыльку и хлопковой совке соответственно.

Менее распространенной является пока группа трансгенных культур, устойчивых к бактериальным, вирусным и грибным болезням.

Одним из первых достижений в защите растений методами генной инженерии явилось создание трансгенных растений, устойчивых к вирусам, путем внесения генов белков вирусной оболочки.

Активный синтез такого белка, обладающего большим сродством с РНК вируса, не дает ей возможности активно размножаться в клетке хозяина, что и обусловливает устойчивость такого трансгенного растения к вирусам. В 1986 г. подобная устойчивость была получена для табака.

Введение гена оболочки вируса табачной мозаики позволило создать устойчивый к нему трансгенный табак. Создаются также трансгенные формы огурцов, арбуза, цукини, устойчивых к различным вирусам и проходящих в настоящее время полевые испытания. К достижениям отечественной науки следует отнести создание картофеля, устойчивого к вирусу Y, который в настоящий момент находится на стадии испытаний.

Активно ведутся исследования по клонированию генов для данных растений от грибных болезней. Так, создан трансгенный табак, несущий ген хитиназы фасоли. Такая культура практически не поражается грибными болезнями даже в почве, зараженной грибным патогеном Rhizoctonia solani. Трансгенные растения табака с геном стилбенсинтазы из винограда обладают повышенной устойчивостью к Воtгynis сinегеа. Получен также трансгенный картофель, несущий ген стилбенсинтазы, устойчивый к фитофторозу и фузариозу.

Компанией «Моnsanto» разработан способ получения трансгенных растений, устойчивых как к бактериальной, так и грибной инфекции. В картофель вводится грибной ген, кодирующий синтез фермента, окисляющего глюкозу с образованием пероксида водорода. Полученные растения устойчивы и к мягкой гнили, вызываемой бактериями рода rwinia, и к фитофторе.

Относительно недавно открыты короткие пептиды, богатые остатками цистеина, обладающие антимикробными свойствами. Они названы дефензинами.

В настоящее время создаются трансгенные растения томатов, картофеля, рапса, моркови, яблони и груши с геном rs дефензинов редьки. Аналогичная работа проводится по созданию трансгенной капусты и малины

Довольно перспективными являются исследования по созданию трансгенных растений, устойчивых к абиотическим факторам. Так расширяются работы по получению трансгенных культур, устойчивых к холоду. Например, при включении в растительный геном регулирующего экспрессию других генов, включающихся при адаптации растения к холоду, получены трансгенные растения, которые выдерживали в течение 2 сут отрицательные температуры, губительные для обычных растений.

Большое внимание уделяется созданию трансгенных растений для пищевой и фармацевтической промышленности. Одним из лидеров этого направления является компания «Са1gеnе». В 1995 г. эта компания получила разрешение в США на выращивание и коммерческое использование трансгенных растений рапса с измененным жирнонокислотным составом.

Проводятся также исследования по созданию трансгенных растений с заданным аминокислотным составом. Так, в настоящее время клонированы гены запасных белков сои, гороха, фасоли, кукурузы, картофеля.

Перспективным направлением является создание трансгенных растений, несущих гены, кодирующие синтез вакцин против различных болезней. Так, при потреблении сырых плодов и овощей, несущих такие гены, происходит вакцинация организма. Это значительно расширяет области применения таких трансгенных растений. Например, при введении гена нетоксичной субъединицы энтеротоксина холеры в растения картофеля и скармливании сырых клубней подопытным мышам в их организме образовывались антитела холеры. Очевидно, что такие съедобные вакцины могут стать эффективным простым и недорогим методом защиты людей и обеспечения безопасности питания в целом.

Очень интересным направлением использования трансгенных растений является их применение для фиторемедиации — очистки почв, вод и т.п. от чужеродных загрязнителей внешней среды, в частности тяжелых металлов и радионуклидов. Модифицированную конструкцию бактериального гена, кодирующего белок, который переносит и детоксицирует ртуть, использовали для трансформации табака, рапса, тополя.

Таким образом, направления исследований генной инженерии очень разнообразны и обширны, а некоторые из них фантастичны и в то же время весьма перспективны по достижимости результатов.

biofile.ru

Получение трансгенных растений

Вся работа с трансгенными растениями направлена на коренное изменение методов традиционной селекции – желаемые признаки получаются благодаря введению нужных генов непосредственно в растение вместо длительной работы по скрещиванию различных линий. Сложность такого подхода заключена в том, что в отличие от бактерий и дрожжей, растения, как и животные, являются многоклеточными организмами. Для получения продукта нужный ген должен находиться в каждой клетке организма, что достаточно сложно осуществить. В этом плане растения имеют одно важное преимущество перед животными: возможна их полная регенерация in vitro из недифференцированных соматических тканей с получением нормальных, способных давать семена, растений. Это свойство, называемое тотипотентностью, дает уникальную возможность получить из единичных клеток, генотип которых можно изменить аналогично микроорганизмам, целое растение с новыми признаками. Задача осталась за поиском подходящего вектора для переноса нужного гена в выделенные камбиальные клетки.

Исследователям помогла сама природа. Еще древним грекам было известно явление, называемое корончатыми галлами. В пораженных растениях клетки корончатых галлов приобретают способность неограниченно размножаться, оставаясь недифференцированными. Такие клетки по своим свойствам очень похожи на раковые клетки животных. Но только в XX веке ученым удалось установить и изучить причину возникновения такого явления. Виновницей оказалась одна из почвенных бактерий –Agrobacterium tumefaciens. Такая бактерия, как и многие другие, содержит плазмиды. Одна из них, названная Ti-плазмида (от английского сокращения «опухоль индуцирующая»), и оказалась опухолеродным агентом для клеток зараженного растения.

трансгенные растения Фото: igemhq

Ti-плазмида состоит из нескольких функционально различных участков ДНК. Наиболее важную роль играет участок Т-ДНК, который переносится в клетку зараженного растения и встраивается в ее хромосому. Там находятся гены синтеза фитогормонов и опинов. Фитогормоны ауксин и цитикинин подавляют дифференцировку опухолевых растительных клеток и переводят их в состояние деления, а опины используются бактерией как источник углерода, азота и энергии. Другими участками ДНК в Ti-плазмиде являются tra-область, где локализованы гены, контролирующие коньюгацию бактерий, и ori-область, продукты которой обеспечивают размножение плазмиды в бактериальной клетке. Еще один важный локус ДНК называется vir-область. Там содержатся гены, ответственные за перенос Т-ДНК в растительную клетку и встраивание ее в хромосому.

При заражении какого-нибудь двудольного растения Агробактерией происходят следующие процессы: Агробактерии, в изобилии находящиеся в почве, вступают в контакт со стеблем растения, чаще всего в прикорневой области. Вероятность заражения и опухолевой трансформации значительно возрастает, если у растения имеются ранки или повреждения наружного слоя клеток. Бактерии прорастают в ткани растения, живут и размножаются в межклеточном пространстве, не проникая в клетки. Далее происходит процесс трансформации, который можно разделить на несколько этапов: прикрепление бактерии к стенке растительной клетки, проникновение Т-ДНК внутрь клетки, интеграция Т-ДНК в геном растения и экспрессия плазмидных генов. Переноса Т-ДНК не происходит, если растение-хозяин оказывается больным или нежизнеспособным. Если же хозяин окажется здоровым организмом, перенос Т-ДНК происходит примерно за 30 минут. После встраивания в хромосому Т-ДНК становится частью генома растения, и ее гены активно транскрибируются. Клетка приобретает свойства раковой, и происходит рост опухоли – корончатого галла. Бактерии используют трансформированные клетки как фабрику по производству опинов – источника азота, углерода и энергии.

Таким образом, Агробактерии научились генно-инженерным методам задолго до человека. Ti-плазмида оказалась идеальным природным вектором для введения чужеродных генов в клетки растения. Необходимо также отметить следующие достоинства использования методов на основе применения Ti-плазмиды. Во-первых, круг растений – хозяев Агробактерии чрезвычайно широк, включая практически все двудольные растения. В последнее время ученые смогли добиться заражения и многих однодольных, главным образом злаков. Во-вторых, встроенная в геном растения Т-ДНК наследуется как простой доминантный признак по законам Менделя, а чужеродные гены имеют собственные регуляторные области. Для промышленного применения Ti-плазмиду необходимо лишь «немного» усовершенствовать. В целом векторная система на основе Ti-плазмиды должна содержать следующие участки:

1) комплекс генов vir-области, необходимой для переноса и интеграции рекомбинантной ДНК в хромосому растения;

2) систему для узнавания чужеродных генов полимеразами растения – такой промотор есть в Т-ДНК;

3) маркер, необходимый для селекции трансформированных клеток;

4) уникальные сайты рестрикции, необходимые для введения в конструкцию нужных генов.

Также необходимым условием является отсутствие генов, приводящих к образованию опухоли.

Чаще всего для создания такой генно-инженерной конструкции используют следующий подход. Сегмент Т-ДНК вырезают из Ti-плазмиды с помощью рестриктаз и встраивают в стандартную плазмиду-вектор бактерии Escherichia coli. Рекомбинантная плазмида размножается, и в участок Т-ДНК вставляют нужный ген так же, как и в обычную плазмиду, с использованием рестриктаз. Такой молекулярный гибрид вводят в Agrobacterium tumefaciens, содержащий неизмененную Ti-плазмиду. Благодаря процессу рекомбинации происходит обмен гомологичными участками ДНК рекомбинантной и Ti-плазмид. В результате получится рекомбинантная Ti-плазмида, несущая нужный ген. Последним этапом будет заражение единичных растительных клеток такой Агробактерией и выращивание целого растения, все клетки которого будут экспрессировать нужный ген.

Иногда оказывается проще использовать сразу две рекомбинантные плазмиды. Одна из них содержит только vir-область и является плазмидой-помощницей. Вторая плазмида должна содержать Т-ДНК со встроенным нужным геном. Плазмида-помощница способна переносить в растительную хромосому не только свою Т-ДНК, которой у нее и нет, но и соседнюю. Для облегчения отбора полученных ГМ-растений, рекомбинантная Ti-плазмида несет специальный маркерный ген. В отличие от микроорганизмов, где в качестве маркера используется устойчивость к антибиотикам, в растениях используют особые белки, обладающие способностью светиться в ультрафиолетовом свете. Наиболее часто используют гены люциферазы светлячков и ген GFP медузы (по-английски, «зеленый светящийся белок»).

Помимо технологии, основанной на использовании Ti-плазмиды, в последнее время применяются и другие способы переноса рекомбинантной ДНК в растения. Современный арсенал методов трансформации очень обширен и включает такие подходы, как электропорация клеток (пропускание электрического разряда через смесь опытных клеток и рекомбинантных плазмид, при этом в мембранах клеток возникают бреши, и ДНК проникает в клетку и встраивается в геном), встряхивание смеси клеток, ДНК и микроигл (которые прокалывают мембраны аналогично электрическом току),опосредованная вирусами инфекция, микроинъекции ДНК в клетки. Промышленное применение нашла следующая технология: с помощью специального прибора «Shotgan» осуществляется обстрел растительных тканей мельчайшими пульками из золота или вольфрама, одетыми в молекулы ДНК.

В отдельных случаях оказывается необходимо не ввести какой-нибудь новый ген в растение, а наоборот, заблокировать или ослабить действие природного гена. В качестве примера могут служить плоды томата, которые во время созревания содержат значительное количество специального белка PG, придающего плодам рыхлость. Для устранения этого белка в плоды вводят вектор, содержащий перевернутую копию его гена. В результате транскрипции получается антисмысловая (перевернутая) мРНК, которая комплиментарно связывается с нормальной мРНК. Образуется молекула двухцепочечной РНК, которая уже не может служить матрицей для синтеза белка. В результате получаются томаты с новыми свойствами плодов, которые тверже, дольше хранятся и более устойчивы к грибковым заболеваниям.

Не менее перспективным является направление по генной инженерии не ядерного генома, а генома пластид и митохондрий. В трансгенном материале значительно увеличивается содержание продукта за счет более активных метаболических процессов. Еще множество различных подходов, включая регуляцию активности генов, находятся на стадии разработки.

Обнаружение трансгенных продуктов

Для выявления ГМ–продуктов был предложен новый метод с использованием CIM-колонок (Convective Interaction Media), основанный на выделении ДНК из тестируемых продуктов с последующей ее идентификацией.

Доступность достаточного количества ДНК нужного качества является существенным фактором в тех случаях, когда для обнаружения генетически измененных организмов используются методы, основанные на полимеразной цепной реакции (PCR). Было проведено исследование по изучению возможности применения анионно-обменных монолитных CIM-колонок (Convective Interaction Media; BIA Separations, Ljubljana, Slovenia) для выделения ДНК из пищевых продуктов. В качестве пищевых препаратов были выбраны кукуруза, ее производные и продукты из них, а также предварительно термически обработанные продукты из зерен кукурузы.

Были испытаны 2 коммерческие дисковые CIM-колонки: ДЭАЭ (диэтиламиноэтил) и QA (четвертичные амины). Предварительные разделения были проведены для стандартного раствора ДНК лосося при разных значениях рН и разных концентрациях NaCl в подвижной фазе. Были выбраны ДЭАЭ – группы и рН=8 для дальнейшего выделения ДНК из сложного исходного экстракта, полученного из изучаемых продуктов. Количество и качество изолированной ДНК было протестировано с использованием электрофореза в агарозном геле, УФ-сканирующей спектрометрии и усиления PCR-методом в режиме реального времени. ДНК, полученная таким путем, была удовлетворительного качества для проведения дальнейшего PCR-анализа

Описанный метод также применим для выделения ДНК из продуктов, подвергнутых обработке, с меньшим содержанием ДНК. Следует отметить, что этот новый метод более эффективен и требует меньше времени по сравнению с существующими методами по выделению ДНК из продуктов, произведенных из ГМ-растений.

Способы выявления трансгенных ингридиентов в колбасе

Почти 90 процентов колбас содержит в себе сою. А именно это растение на сегодняшний день является лидером по генным модификациям. Соевый белок используется во многих продуктах. Если есть соя в колбасе, то вероятность того, что она генно-модифицирована, составляет около 70 процентов. Если вы видите, что на упаковке колбасы указано, что продукт не содержит сои, то это лукавство. Колбасы без сои можно сделать только в домашних условиях. В массовых производствах это невозможно.

biofile.ru

НБАО | Биотехнологии 2

На заглавную страницу На уровень выше

Трансгенные растения

ЧТО ЭТО ТАКОЕ?

КАК ЭТО ДЕЛАЕТСЯ?

ЧТО ЭТО ТАКОЕ?

Трансгенными могут называться те виды растений, в которых успешно функционирует ген (или гены) пересаженные из других видов растений или животных. Делается это для того, чтобы растение реципиент получило новые удобные для человека свойства, повышенную устойчивость к вирусам, к гербицидам, к вредителям и болезням растений. Пищевые продукты, полученные из таких генноизмененных культур, могут иметь улучшенные вкусовые качества, лучше выглядеть и дольше храниться. Также часто такие растения дают более богатый и стабильный урожай, чем их природные аналоги.

Последнее десятилетие ученые строят неутешительные прогнозы относительно быстрорастущего потребления сельскохозяйственных продуктов на фоне снижения площади посевных земель. Решение данной проблемы возможно с помощью технологий получения трансгенных растений, направленных на эффективную защиту сельскохозяйственных культур и увеличение урожайности.

Получение трансгенных растений является на данный момент одной из перспективных и наиболее развивающихся направлений агропроизводства. Существуют проблемы, которые не могут быть решены такими традиционными направлениями как селекция, кроме того, что на подобные разработки требуются годы, а иногда и десятилетия. Создание трансгенных растений, обладающих нужными свойствами, требует гораздо меньшего времени и позволяет получать растения с заданными хозяйственно ценными признаками, а также обладающих свойствами, не имеющими аналогов в природе. Примером последнего могут служить полученные методами генной инженерии сорта растений, обладающих повышенной устойчивостью к засухе.

Создание трансгенных растений в настоящее время развиваются по следующим направлениям:

1. Получение сортов с/х культур с более высокой урожайностью

2. Получение с/х культур, дающих несколько урожаев в год (например, в России существуют ремантантные сорта клубники, дающие два урожая за лето)

3. Создание сортов с/х культур, токсичных для некоторых видов вредителей (например, в России ведутся разработки, направленные на получение сортов картофеля, листья которого являются остро токсичными для колорадского жука и его личинок)

4. Создание сортов с/х культур, устойчивых к неблагоприятным климатическим условиям (например, были получены устойчивые к засухе трансгенные растения, имеющие в своем геноме ген скорпиона)

5. Создание сортов растений, способных синтезировать некоторые белки животного происхождения (например, в Китае получен сорт табака синтезирующий лактоферрин человека)

Таким образом, создание трансгенных растений позволяет решить целый комплекс проблем, как агротехнических и продовольственных, так и технологических, фармакологических и т.д. Кроме того, уходят в небытие пестициды и другие виды ядохимикатов, которые нарушали естественный баланс в локальных экосистемах и наносили невосполнимый ущерб окружающей среде.

КАК ЭТО ДЕЛАЕТСЯ?

Создать геноизмененное растение на данном этапе развития науки для генных инженеров не составляет большого труда.

Существует несколько достаточно широко распространенных методов для внедрения чужеродной ДНК в геном растения. Ниже, не зацикливаясь на подробностях, мы постарались их изложить.

Метод 1:

Существует бактерия Agrobacterium tumefaciens (Лат.- полевая бактерия, вызывающая опухоли), которая обладает способностью встраивать участки своей ДНК в растения, после чего пораженные клетки растения начинают очень быстро делиться и образуется опухоль. Сначала ученые получили штамм этой бактерии, не вызывающий опухолей, но не лишенный возможности вносить свою ДНК в клетку. В дальнейшем нужный ген сначала клонировали в Agrobacterium tumefaciens и затем заражали уже этой бактерией растение. После чего инфецированые клетки растения приобретали нужные свойства, а вырастить целое растение из одной его клетки сейчас не проблема.

Метод 2:

Клетки, предварительно обработанные специальными реагентами, разрушающими толстую клеточную оболочку, помещают в раствор, содержащий: ДНК и вещества, способствующие ее проникновению в клетку. После чего как и в первом случае выращивали из одной клетки целое растение.

Метод 3:

Существует метод бомбардировки растительных клеток специальными, очень маленькими вольфрамовыми пулями, содержащими ДНК. С некоторой вероятностью такая пуля может правильно передать генетический материал клетке и так растение получает новые свойства. А сама пуля ввиду ее микроскопических размеров не мешает нормальному развитию клетки.

На уровень выше

nbad.narod.ru

Сведения об образовательной организации

Полезные ссылки

Безопасность

Противодействие коррупции

Доступная среда

Карта сайта

НСОКО

Проект "Трансгенные растения: за и против" - Осыко Татьяна. Первые трансгенные растения

Трансгенные растения

✔️ Оглавление

☘️ Когда появились трансгенные растения

☘️ Чем пугают людей трансгены?

☘️ Еда и ГМО

☘️ Люди остаются людьми

☘️ Где правда?

☘️ Будущее есть

▶️ Трансгенные растения видео

2.3 Использование трансгенных растений. Генетически модифицированные организмы. Принципы получения, применение

Похожие главы из других работ:

4. Сельскохозяйственное использование

1.1 Использование хвойных растений в озеленении

1.2.2 Получение трансгенных растений

1.2.3 Получение трансгенных животных

Тема: Получение трансгенных растений, устойчивых к неблагоприятным факторам внешней среды

2.4 Преимущества и недостатки получения трансгенных организмов

1.1 Использование

1. Вспомогательное использование методов in vitro в селекции растений

3. Использование плодов

4. Использование ПЦР-анализа для идентификации трансгенной природы трансформированных растений A. thaliana

Как проверяют продукты питания на наличие в них трансгенных растений

2. МЕТОДОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТРАНСГЕННЫХ МЫШЕЙ

3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТРАНСГЕННЫХ МЫШЕЙ

Роль голосеменных растений в растительном покрове. Их использование и охрана

Проект "Трансгенные растения: за и против" - Осыко Татьяна

Содержание

_________________________________________

I. Введение…………………………………………………...4

II. Трансгенные или генномодифицированные растения………………………………………………………...5

1. Из истории трансгенных растений……………..5

2. Трансгенные растения: аргументы ЗА……..…5

3. Трансгенные растения: аргументы ПРОТИВ..7

4. Карта трансгенного мира…………………………..9

5. Содержание трансгенных компонентов в различных продуктах питания ……………………..12

III. Заключение……………………………………………..16

IV. Список использованной литературы…………..18

Биотехнология растений Трансгенные растения-1 1. Молекулярные механизмы

Описание презентации Биотехнология растений Трансгенные растения-1 1. Молекулярные механизмы по слайдам

ГМО. Классификация трансгенных растений по признакам

Получение трансгенных растений

НБАО | Биотехнологии 2

Смотрите также