Перспективы использования в селекции генной и клеточной инженерии. Роль генетической инженерии в селекции растений

Генетическая инженерия, ее значение в биотехнологии. Генетические основы селекции.

Генетическая инжене́рия (генная инженерия) — совокупность приёмов, методов и технологий получения рекомбинантных РНК и ДНК, выделения генов из организма (клеток), осуществления манипуляций с генами и введения их в другие организмы.

Генетическая инженерия не является наукой в широком смысле, но является инструментом биотехнологии, используя методы таких биологических наук, как молекулярная и клеточная биология, цитология, генетика, микробиология, вирусология.Биотехнология - это производственное использование биологических агентов или их систем для получения ценных продуктов и осуществления целевых превращений.

Биологические агенты в данном случае - микроорганизмы, растительные или животные клетки, клеточные компоненты (мембраны клеток, рибосомы, митохондрии, хлоропласты), а также биологические макромолекулы (ДНК, РНК, белки - чаще всего ферменты). Биотехнология использует также вирусную ДНК или РНК для переноса чужеродных генов в клетки.

Современная биотехнология - это наука о генно-инженерных и клеточных методах создания и использования генетически трансформированных биологических объектов для улучшения производства или получения новых видов продуктов различного назначения.

Одним из разделов молекулярной генетики и молекулярной биологии, который нашел наибольшее практическое приложение, является генная инженерия.

Генная инженерия – это сумма методов, позволяющих переносить гены из одного организма в другой, или – это технология направленного конструирования новых биологических объектов.

Цель прикладной генетической инженерии заключается в конструировании таких рекомбинантных молекул ДНК, которые при внедрении в генетический аппарат придавали бы организму свойства, полезные для человека.

На технологии рекомбинантных ДНК основано получение высокоспецифичных ДНК-зондов, с помощью которых изучают экспрессию генов в тканях, локализацию генов в хромосомах, выявляют гены, обладающие родственными функциями (например, у человека и курицы). ДНК-зонды также используются в диагностике различных заболеваний.

Технология рекомбинантных ДНК сделала возможным нетрадиционный подход «белок-ген», получивший название «обратная генетика». При таком подходе из клетки выделяют белок, клонируют ген этого белка, модифицируют его, создавая мутантный ген, кодирующий измененную форму белка. Полученный ген вводят в клетку. Таким способом можно исправлять дефектные гены и лечить наследственные заболевания.

Если гибридную ДНК ввести в оплодотворенное яйцеклетку, могут быть получены трансгенные организмы, передающие мутантный ген потомками.

Генетическая трансформация животных позволяет установить роль отдельных генов и их белковых продуктов как в регуляции активности других генов, так и при различных патологических процессах.

Технология рекомбинантных ДНК использует следующие методы:

· специфическое расщепление ДНК рестрицирующими нуклеазами, ускоряющее выделение и манипуляции с отдельными генами;

· быстрое секвенирование всех нуклеотидов очищенном фрагменте ДНК, что позволяет определить границы гена и аминокислотную последовательность, кодируемую им;

· конструирование рекомбинантной ДНК;

· гибридизация нуклеиновых кислот, позволяющая выявлять специфические последовательности РНК или ДНК с большей точностью и чувствительностью;

· клонирование ДНК: амплификация in vitro с помощью цепной полимеразной реакции или введение фрагмента ДНК в бактериальную клетку, которая после такой трансформации воспроизводит этот фрагмент в миллионах копий;

· введение рекомбинантной ДНК в клетки или организмы.

С помощью генетической инженерии созданы линии животных, устойчивых к вирусным заболеваниям, а также породы животных с полезными для человека признаками.

Например, микроинъекция рекомбинантной ДНК, содержавшей ген соматотропина быка в зиготу кролика позволила получить трансгенное животное с гиперпродукцией этого гормона. Полученные животные обладали ярко выраженной акромегалией.

Практическое значение Г. и. для медицины связано с перспективами исправления наследственных дефектов у человека, создания и использования микроорганизмов, потерявших свою патогенность, но сохранивших способность к формированию иммунитета. Разработаны методы синтеза антибиотиков, аминокислот, гормонов, витаминов, ферментов и т.д., основанные на использовании микроорганизмов, включивших соответствующие гены.

Г. и. позволяет не только копировать природные соединения и процессы, но и модифицировать их, делать их более эффективными. Примером этого может служить новое направление исследований, названное белковой инженерией. Расчеты, производимые на основании данных об аминокислотной последовательности и пространственной организации молекул белков, показывают, что при определенных заменах некоторых аминокислотных остатков в молекулах ряда ферментов возможно значительное усиление их ферментативной активности. В изолированном гене, кодирующем синтез конкретного фермента, методами Г. и. проводят строго контролируемую замену определенных нуклеотидов. При синтезе ферментного белка под контролем такого модифицированного гена происходит заранее спланированная замена аминокислотных остатков в полипептидной цепи, что вызывает повышение ферментативной активности модифицированного фермента во много раз по сравнению с активностью природного прототипа.

Из практических достижений Г. и. наиболее важными являются создание продуцентов биологически активных белков — инсулина, интерферона, гормона роста и др., а также разработка способов активизации звеньев обмена веществ, которые связаны с образованием низкомолекулярных биологически активных соединений. Таким путем получены продуценты ряда антибиотиков, аминокислот, витаминов, во много раз более эффективные, чем их продуценты, выведенные традиционными методами генетики и селекции. г и. разрабатываются способы получения чисто белковых вакцин против вирусов гепатита, гриппа, герпеса, ящура, реализована идея использования для вакцинации комбинированного вируса осповакцины, в геном которого встроены гены, кодирующие синтез белков других вирусов (например, вирусов гепатита или гриппа). В результате прививки таким вирусом организм получает возможность выработать иммунитет не только против оспы, но и против гепатита, гриппа или другого заболевания, вызываемого тем вирусом, синтез белка которого котируется встроенным геном.

Селекция (от лат. selectio, seligere - отбор) - это наука о методах создания высокопродуктивных сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов.

Современная селекция базируется на достижениях генетики и является основой эффективного высокопродуктивного сельского хозяйства и биотехнологии.

Задачи современной селекции:

- Создание новых и совершенствование старых сортов, пород и штаммов с хозяйственно-полезными признаками.

- Создание технологичных высокопродуктивных биологических систем, максимально использующих сырьевые и энергетические ресурсы планеты.

- Повышение продуктивности пород, сортов и штаммов с единицы площади за единицу времени.

- Повышение потребительских качеств продукции.

- Уменьшение доли побочных продуктов и их комплексная переработка.

- Уменьшение доли потерь от вредителей и болезней.

Для успешного ведения селекции необходимо изучение закономерностей наследования признаков в различных условиях среды. Любой генотип проявляется в фенотипе только при соблюдении ряда условий. Одни признаки в большей степени зависят от условий выращивания и ухода (удойность, яйценоскость), другие признаки в большей степени зависят от генотипа (жирномолочность, масса яиц). По первой группе признаков селекцию вести очень трудно, необходимо подбирать комплекс агро- и зоотехнических мероприятий. По второй группе признаков селекцию вести легче, т.к. генотип и фенотип более тесно связаны между собой (говорят, что признак характеризуется высокой наследуемостью). Таким образом, селекции подвергается не сам признак, а его норма реакции - генетически обусловленная способность организма изменять степень выраженности своих признаков в определенных пределах в определенных условиях внешней среды.

Известно, что норма реакции зависит и от особенностей генотипа, и от действия экзогенных факторов (условий среды), и от специфики данного признака. Под особенностями генотипа подразумевается и сочетание аллелей главных генов (олигогенов), и особенности генотипической среды, включающей полигены, эпистатические гены и гены-модификаторы. Для полной характеристики нормы реакции по определенному признаку необходимо изучить все распределения этого признака в градиентах разных условий среды. Поэтому даже хорошо известные сорта и породы подвергаются дальнейшему изучению с целью выявления таких условий выращивания, которые позволили бы усовершенствовать агро- и зоотехнику с целью максимальной реализации генетического потенциала сорта или породы.

Для повышения отдачи сорта (породы) широко используются возможности управления доминированием. В нашей стране приоритетные исследования в этой области были выполнены И.В. Мичуриным (см. ниже).

Современная селекция использует целый комплекс методов, основанных на последних достижениях множества наук: генетики, цитологии, ботаники, зоологии, микробиологии, агроэкологии, биотехнологии, информационных технологий и т.д. (некоторые из них будут рассмотрены в лекции «Генетика как научный фундамент биотехнологии»). Однако основными специфическими методами селекции остаются гибридизация и искусственный отбор.

Гибридизация.

Скрещивание организмов с разным генотипом является основным методом получения новых сочетаний признаков. Иногда гибридизация является необходимой, например, для предотвращения инбредной депрессии. Инбредная депрессия проявляется при близкородственном скрещивании и выражается в снижении продуктивности и жизненности (виталитета). Инбредная депрессия - это явление, противоположное гетерозису (см. ниже).

Различают следующие типы скрещиваний:

Внутривидовые скрещивания - скрещиваются разные формы в пределах вида (не обязательно сорта и породы). К внутривидовым скрещиваниям относятся и скрещивания организмов одного вида, обитающих в разных экологических условиях и/или в разных географических районов (эколого-географические скрещивания). Внутривидовые скрещивания лежат в основе большинства других скрещиваний.

Близкородственные скрещивания - инцухт у растений и инбридинг у животных. Применяются для получения чистых линий.

Межлинейные скрещивания - скрещиваются представители чистых линий (а в ряде случаев - разных сортов и пород). Межлинейные скрещивания используются для подавления инбредной депрессии, а также для получения эффекта гетерозиса (см. ниже). Межлинейное скрещивание может выступать как самостоятельный этап селекционного процесса, однако в последние десятилетия межлинейные гибриды (кроссы, или гибриды первого поколения F1) все чаще используют для получения товарной продукции.

Возвратные скрещивания (бэк-кроссы) - это скрещивания гибридов (гетерозигот) с родительскими формами (гомозиготами). Например, скрещивания гетерозигот с доминантными гомозиготными формами используются для того, чтобы не допустить фенотипического проявления рецессивных аллелей.

Анализирующие скрещивания (являются разновидностью бэк-кроссов) - это скрещивания доминантных форм с неизвестным генотипом и рецессивно-гомозиготных тестерных линий. Такие скрещивания используются для анализа производителей по потомству: если в результате анализирующего скрещивания расщепление отсутствует, то доминантная форма гомозиготна; если же наблюдается расщепление 1:1 (1 часть особей с доминантными признаками :1 часть особей с рецессивными признаками), то доминантная форма гетерозиготна.

Насыщающие (заместительные) скрещивания также являются разновидностью возвратных скрещиваний. При многократных возвратных скрещиваниях возможно избирательное (дифференциальное) замещение аллелей (хромосом), например, можно постепенно уменьшить вероятность сохранения нежелательного аллеля.

Отдаленные скрещивания - межвидовые и межродовые. Обычно отдаленные гибриды бесплодны и их размножают вегетативным путем; для преодоления бесплодия гибридов применяют удвоение числа хромосом, таким путем получают амфидиплоидные организмы: ржано-пшеничные гибриды (тритикале), пшенично-пырейные гибриды.

Соматическая гибридизация - это гибридизация, основанная на слиянии соматических клеток совершенно несходных организмов. Более подробно соматическая гибридизация будет рассмотрена в лекции «Генетика как научный фундамент биотехнологии».

Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:

megalektsii.ru

Лекция 7-8 Биотехнологические методы в селекции растений. План

Лекция 7-8

Биотехнологические методы в селекции растений. План:

1. Основные селекционные задачи, решаемые с помощью методов биотехнологии.
2. Биотехнологические методы, применяющиеся в селекции растений.
3. Генная инженерия и селекция растений.
4. Использование трансгенных растений в решении проблем, состоящих перед человечеством.
5. Безопасность трансгенных рнастений.

Биотехнологические методы в селекции растений стали применятся примерно с середины минувшего столетия, и значение их непрерывно возрастает, поскольку биотехнологии под силу задачи, которые традиционными методами решить невозможно или чрезвычайно трудно. Уже сейчас достигнуты впечатляющие результаты: миллионы гектаров в мире занимают ежегодно сортами и гибридами полученными с помощью биотехнологий.

Отличительным признаком биотехнологических методов, используемых в селекции растений, является манипуляции in vitro.

Все методы биотехнологии могут в той или степени могут быть использованы в практической работе как на отдельном ее этапе селекции, самостоятельно или комплектно в зависимости от задач и степени кооперации селекционеров или биотехнологов.

2 слайд - Основные селекционные задачи, решаемые с помощью методов биотехнологии следующие:

-создание нового исходного материала для селекции;

- снижение трудоемкости селекционных работ за счет уменьшения популяции для отбора;

- ускорение селекционного процесса за счет быстрого получения гомозиготных генотипов после проведения скрещивания или получения самоопыленных линий при селекции гетерозисных гибридов;

- повышение эффективности отбора ценных генотипов и постоянного контроля за наличием их в отбираемом селекционном материале.

2. Биотехнологические методы, применяющиеся в селекции растений.

3 слайд - Все биотехнологические методы, которые применяются в селекции растений, можно разделить на две группы: использование культуры клеток и тканей и генетическую (генную) инженерию.

Существуют три вида культуры клеток и тканей:

- каллусная культура;

- культура клеток и агрегатов клеток;

- культура протопластов.

Они могут быть использованы по отдельности или составлять технологическую цепочку, располагаясь в той последовательности, в которой из одного вида получают другой.

Применение культурны клеток и тканей в селекции растений основывается на фундаментальном положении о возможной способности любой клетки воспроизвести растительную форму, которой клетка принадлежит, со всеми ее генотипическими и фенотипическими особенностями.

Получение культуры клеток и тканей чаще всего осуществляется через каллусную культуру. Технология получения этим способом и поддержания культуры клеток и тканей заключается в следующем.

Эксплантант (фрагмент растительной ткани или органа, включающий различные ткани) помещают на искусственную питательную среду. Все операции проводят в стерильных условиях: эксплантант обеззараживают, а среду готовят в условиях, исключающих заражение.

Для получения каллусной ткани эксплантант помещают на полутвердую питательную среду на основе агар-агар или других желирующих веществ.

Культуры каллусной ткани представляют собой материал, который применяется в селекционной работе.

3. Генная инженерия и селекция растений.

4 слайд - Генная инженерия – целенаправленное изменение генетических программ клеток для придания исходным формам новых свойств или создания принципиально новых форм организмов. Осуществляется путем введения в клетку чужеродной генетической информации, гибридизации соматических клеток или другими приемами.

5 слайд - Генно-инженерная деятельность – деятельность ученых, специалистов, научных организаций и государственных органов, направленная на получение, испытание, транспортировку и использование генетически модифицированных организмов (ГМО) и полученных из них продуктов.

6 слайд - Главнейшая цель генно-инженерных манипуляций применительно к селекции заключается в перенос гена, отвечающего за какой-то важный хозяйственный признак, и обеспечение его экспрессии, из одного вида в другой (трансгенез), часто очень далекий и в систематическом отношении, например, из бактерии в высшее растение. Донором гена может быть, конечно, и относительно близкий вид, когда отдаленная гибридизация невозможна из-за явной несовместимости.

7 слайд - Трансгенез складывается из нескольких операций:

- обособление переносимого гена;

- клонирование его;

- перенос гена в геном реципиента;

- обеспечение его экспрессии;

- получение растений – регенерантов с новым геном.

Далее растения получают в селекционный процесс.

8 слайд - Успехи генной инженерии по созданию новых форм растений впечатляющие. В Мире десятки и сотни трансгенных сортов высеваются на сотнях миллионах гектарах. Препятствием к их распространению служат опасения, что они могут причинить вред при применении их в качестве кормов и продовольствия (при применении в технических целях подобных опасений нет). К сожалению, о том, кто прав: те, кто считает генетически модифицированные продукты безвредными, или те кто полагают, что можно ожидать негативных последствий от их употребления, можно будет судить лишь через большой промежуток времени и при условии больших статистических выборок. В любом случае должна присутствовать полная информация о наличии генетически изменой продукции в продуктах питания, чтобы каждый мог принимать решение об их употреблении самостоятельно. В ряде стран например в США, Канаде, генетически модифицированные продукты находят широкое применение. В России использование их запрещено, но проконтролировать использование этого закона достаточно сложно.

9 слайд - Достижения генетической инженерии – коммерческие сорта, которые возделываются на очень больших площадях. Однако, многие разработки так и не вышли из стадии эксперимента.

Генная инженерия наибольших успехов достигла там, где требовалось небольшое изменение генома, чтобы добиться существенного изменения хозяйственно ценного признака носящего моногенный характер.

Самое крупное достижение генной инженерии – получение трансгенных сортов, устойчивых к гербицидам. Посевы этих сортов составляют примерно 80 % от площади под всеми трансгенными сортами. Генетический механизм устойчивости к гербицидам, который удалось реализовать генно-инженерным путем, заключается либо в замене гена растения, который подвергается атаке гибрида, на ген, делающий эту атаку неэффективной, либо к введению гена, инактивирующего гербицид.

10 слайд - В настоящее время получены сорта и гибриды, устойчивые к гибридам у кукурузы, пшеницы, картофеля, хлопчатника, риса, сои, сахарной свеклы, томатов и других культур.

11 слайд – Созданы трансгенные сорта кукурузы, хлопчатника, риса, сои, картофеля, томата устойчивые к насекомым, вредителям занимающие около 400 тыс. га.

Возможно, на второе место среди достижений генной инженерии следует поставить созданные трансгенные сорта, устойчивые к насекомым вредителям. Самый известный пример введение в растения бактериального гена, ответственного за образование дельта – токсина, вызывающего гибель насекомых семейства чешуекрылых, которому принадлежит большое число опасных вредителей с.-х. культур.

12 слайд - Методами генной инженерии решается и проблема повышения качества продукции растениеводства. Заметные успехи достигнуты в двух направлениях: повышения качества растительного масла и повышения качества белков эндосперма зерновых культур. В первом случае получили сорта рапса с низким содержанием эруковой кислоты. Во втором – добились увеличения содержания лизина в белке кукурузы и пшеницы. Известно, что белки семян зерновых злаков неполноценны по аминокислотному составу (за исключением овса).

Ведутся работы и по повышению продуктивности растений, основанные на модификации фотосинтетического аппарата.

Повышение устойчивости к абиотическим факторам (засуха, чрезмерно высокие или низкие температуры и т.д.) методами генной инженерии чрезвычайно сложна, поскольку защитные механизмы растений полигенны. Но реакции, проявляющиеся в момент стресса, не всегда имеют столь сложную природу, и тут возможно вмешательство на уровне отдельного гена. В частности показано, что во время засухи накапливаются низкомолекулярные вещества, например пролин. Бактериальные гены, отвечающие за биосинтез пролина, были введены в растения табака. Получены данные свидетельствующие о более высокой засухоустойчивости трансгенных растений. Ведутся и другие аналогичные исследования, но о получении стрессоустойчивости сортов методами генной инженерии говорить пока рано.

4. Использование трансгенных растений в решении проблем, стоящие перед человечеством.

• Многим жителям Земли не хватает продовольствия 800 миллионов человек ежедневно страдают от недоедания.
• Часть урожая пропадает из-за болезней, вызванных патогенными грибами, вирусами, бактериями, а также из за сорняков и насекомых-вредителей.
• Питание людей не всегда полноценна
• В развивающихся странах в пище бывает мало белка: из-за замедляется физическое и умственное развитие. В развитых жители иногда испытывают недостаток витаминов и ненасыщенных жирных кислот, микроэлементов, растительных волокон.
• Для зашиты культурных растений от сорняков, болезней и насекомых - вредителей приходится применять пестициды. Их производство и использование наносят вред здоровью человека, приводят к загрязнению почвы и воды, гибели полезных насекомых и других животных.
• Населению Земли нужно все больше растительных волокон для изготовления одежды и тканей и для других нужд.
• Использование трансгенных растений позволит решить эти и многие другие проблемы
• Растения, устойчивые к болезням, позволят собирать большие урожаи, снизить стоимость продукции, применять меньше фунгицидов.
• Растения, устойчивые к усовершенствованным гербицидам, позволят вносить химикаты в меньших количествах, меньше подвергать человека их действию. Такие гербициды быстрее разлагаются в почве и вносят меньший вред сгружающей среде.

• Растения с улучшенными пищевыми и технологическими свойствами позволят создать более полноценную и сбалансированную пищу. Новые растения будут содержать больше витаминов, незаменимых аминокислот, ненасыщенных жирных кислот и других полезных веществ.

Овощи и фрукты с замедленным созреванием можно будет с меньшими потерями перевозить на далекие расстояния.

Растения-вакцины помогут предотвращать болезни.

С помощью трансгенных растении можно будет производить лекарства.

Сейчас трансгенные растения промышленно выращивают в США. Аргентине, Канаде, Австралии, Китае, Мексике, Испании, Франции, Южной Африке, Португалии, Румынии.

Особенно важно использовать трансгенные растения в странах Азии и Африки, где наиболее велики потери урожая от сорняков, болезней и вредителей и в то же время больше всего не хватает продовольствия.

Велико будущее трансгенных растений для России, где сельское хозяйство приходится вести в сложных климатических условиях, с применением удобрений и пестицидов. Используя меньше химических средств защиты растений, можно будет выращивать безопасные для здоровья продукты. Технология создания трансгенных растений будет использоваться в нашей стране наряду с традиционными методами селекции.

13 слайд - Специалисты считают, что из 424, миллионов гектаров земли, пригодной для земледелия, под трансгенные растения можно отвести 177 миллионов. Из них засеяно пока только 15%.

14 слайд – Обьем продаж трансгенных растений.

Современная селекция растений, история которых насчитывает более 10 тыс. лет, впитала в себя не только эмпирический опыт многих поколений безымянных селекционеров, но достижения в области синтетической теории эволюции, физиологии, биохимии, цитогенетики, экологии, фитоценологии и других фундаментальных наук. Именно синтетическая направленность в развитии селекции как науки позволила ей успешно преодолеть многочисленные «вызовы» XX столетия (демографический «взрыв», эпифитотии, наращивание техногенных средств интенсификации, освоение неблагоприятных и даже экстремальных территорий и пр. ), обеспечив практически непрерывно повышение урожайности сельскохозяйственных культур.

Бесспорно с появлением методов генетической инженерии возможности человека в «управлении формообразовательным процессом» необычно возросли. Однако вес исторический опыт развития адаптивной системы селекции, а также особенности методов самой геной инженерии свидетельствуют о том, что единственная возможность эффективного использования последней лежит на пути интеграции соответствующих методов и подходов. Необходимость таковой вытекает не только из ограниченных возможностей самой генной инженерии, но и основополагающей роли громадной функционирующей сети и инфраструктуры селекционных центров в обеспечении эффективной системы сортосмены, сортообновления и семеноводства. Вместе с тем как и любое другое крупномасштабное новшество, генетическая инженерия наряду с достижениями несет с собой и опасности.

В этом случае уместно вспомнить слова французского социолога П. Бурдье: «Производство активно развивается и становится эффективным только в том случае, когда оно с самого начала внушает веру в ценность того, что собирается производить». В то же время среди широких возможностей генной инженерии можно и нужно выделить как заведомо положительные 1спекты, так и те, практическая реализация которых преждевременна и даже опасна.

15 слайд - Бесспорно генная инженерия позволяет значительно расширить сферу поиска генетических доноров хозяйственно ценных и адаптивно значимых признаков, причем не только среди высших растении, но и всего биологического разнообразия, включая микроорганизмы и пр. Это особенно важно для тех видов культивируемых растений, имеющийся генофонд которых беден или не имеет необходимых гендоноров.

Однако генетическая, инженерия в корне меняет возможности человека в управлении формообразовательных процессов живых организмов, делая их практически беспредельными, причем не только в целях добра, но и зла.

Очевидно, что проблемы широкого распространения генетически модифицированных растений требуют теоретического осмысления разработки соответствующих методов и критериев , интеграции с другими областями знаний и, наконец, выбора оптимальных возможностей широкого распространения конечного продукта.

5. Безопасность трансгенных растений, изготовленных из них продуктов и компонентов.

Современная биотехнология охватывает широкий круг методов, отраслей, объектов производства и задач, объединенных в несколько крупнейших блоков и направлений. Среди них на первое место в стратегическом плане выходит генетическая инженерия, главной целью которой является создание генетически модифицированных (трансформированных) биологических объектов - растений, животных и микроорганизмов - с ценными заданными признаками и свойствами, позволяющими значительно биологизировать и интенсифицировать производственные процессы, повысить продуктивность и устойчивость трансгенных организмов и из сообществ к стрессовым факторам среды.

16 слайд - Применительно к сельскохозяйственной биотехнологии и проблематике с помощью методов генетической инженерии может и должна быть решена задача по созданию исходных принципиально новых и улучшенных генотип растений и животных с комплексной устойчивостью к наиболее опасным патогенам и другим вредным организмам, к абиотически стрессовым факторам среды.

В Микробиологии развитие генно-инженерных исследований пошло по создания высокоэффективных штаммов азотфиксирующих ризобиальных и ассоциативных форм микрооганизмов, а также получения новейших биопрепаратов для защиты растений от вредителей и болезней.

17 слайд - Использование ценных генотипов растений в селекции и семеноводстве животных в племенной работе позволяет создавать новые поколения сортовых ресурсов, пород и линий животных, обогащать биологическое разнообразие растительного и животного мира в целом.

Включение в пищу людей продукции, полученной из трансгенных растений и животных вызвало большое беспокойство и тревогу у многих людей в мире. Неспециалистами высказываются серьезные опасения о том, что введение в организм человека с пищей трансгенного происхождения чужеродных генов может привести к включению этих генов в его геном, что, по их мнению, чревато непредсказуемыми последствиями.

Активную и практически ничем не обоснованную компанию против создания и использования в пищу человека продукции, полученной из трансгенных растений и животных, интенсивно ведут во всем мире, в том числе и в России, различные средства массовой информации. Почему-то российские журналисты проявляют наибольшую обеспокоенность, хотя в нашей стране ни на полях, ни на животноводческих фермах пока нет ни одного сорта, ни одного трансгенного растения животного. Работа по их получению ведется в нескольких научных институтах и лабораториях РАН, РАСХН и РАМН, Минздрава, Минсельхоза и других министерствах и ведомствах страны при строгом соблюдении всех мер предосторожности, предусмотренных федеральным законом «О государственном регулировании в области генно-инженерной деятельности», принятом в 1996 году.

Исходя из сложившихся тенденций в развитии биологической и других наук в конце XX века и возникших на стыке веков новых острейших проблем, вполне обосновано можно предположить, что в XXI веке на первое место наряду с дальнейшим изучением физики ядра выйдет проблема глубокого изучения биологического ядра клетки.

Однако, для достижения крупных результатов в генной инженерии, клеточной биотехнологии и гормональной регуляции роста необходимо расширить масштабы этих работ до пределов, определяющих научную, практическую значимость и эффективность решения важных экономических задач государства.

Во многих странах мира, в том числе в России, созданы и успешно действуют научно-производственные центры, фирмы и объединения по выращиванию безвирусного посадочного материала картофеля, винограда, плодовых и других культур, по быстрому и массовому размножению особо ценных видов, сортов, гибридов и линий растений, ускоренному формированию стад животных с высокой продуктивностью и устойчивостью к болезням.

18 слайд - Введенный в растение ген - это участок ДНК, а его продукт - белок. В желудочно-кишечном тракте нуклеиновые кислоты расщепляются на обычные нуклеотиды а белки - на аминокислоты, которые не могут представлять никакой опасности.

19 слайд - Продукция (услуги), полученная с применением методов генно- инженерной деятельности, должна соответствовать требованиям экологической безопасности, санитарных норм, фармакопеных статей, обязательным требованиям государственных стандартов Российской Федерации (Федеральный закон «О государственном регулировании в области генно-инженерной деятельности», ст. 11)

20 слайд - Во всех странах, где уже выращивают трансгенные растения или только планируют это сделать, созданы комиссии для их проверки и регистрации.

В России регистрацию трансгенных растений координирует Межведомственная комиссия по проблемам генно-инженерной деятельности, созданная Правительством РФ в 1997 году.

Деятельность в области биотехнологий, в том числе со здание трансгенных растений, регулируют более 150 законов, постановлений и нормативных актов.

Испытания генетически измененных растений на биобезопасность проводят специалисты из Института фитопатологии РАСХН, Института биологической защиты растений РАСХН, Центра биоинженерии РАН. Они изучают участки, встроенные в геном растения; проверяют, не сможет ли введенный ген переноситься в другие организмы и будет ли передаваться потомкам растения; смотрят, не влияет ли новый ген на поражаемость растения болезнями и вредителями; не влияет ли трансгенное растение на почвенную микрофлору и другие составляющие биоценоза.

21 слайд - Необходимый этап испытаний - санитарно-гигиеническая экспертиза. Ее проводят специалисты Института питания РАМН, Университета прикладной биотехнологии и Центра биоинжемерии РАН.

Они проверяют:

• одинаков ли химический состав исходных и трансгенных растений;
• не ухудшилась ли биологическая ценность и усвояемость приготовленных из растения продуктов,
• не может ли растение и приготовленная из него пища вызывать аллергию или иначе влиять на иммунную систему;
• не окажутся ли они токсичными, канцерогенными или мутагенными;
• не влияют ли на репродуктивные функции животных и человека.
• Только после прохождения всех этапов испытаний Госсанэпиднадзо выдает санитарно-гигеенический сертификат на использование растения в пищевых целях.

Поделитесь с Вашими друзьями:

zodorov.ru

Генная инженерия селекция - Справочник химика 21

    Генная инженерия растении. Эта отрасль генной инженерии не так хорошо разработана, как в случае животных и тем более микробных клеток. Однако в настоящее время она привлекает очень большое внимание, поскольку открывает новые перспективы в растениеводстве. Обычная селекция новых сортов — процесс медленный, и кроме того, она ограничена природными видовыми барьерами. [c.441]

    Потенциальные возможности генной инженерии растений весьма велики, особенно в сочетании с традиционными методами селекции (а без них и в генной инженерии не обходятся). Но мы столько раз, особенно в XX в., испытали на себе негативные последствия технических достижений, что невольно начинаем дуть на воду не несет ли генно-инженерный синтез невиданных форм жизни опасности для человека Сам процесс создания таких организмов, особенно используемых в пищу, безусловно, гораздо менее опасен, чем химический синтез многих лекарств. Во-первых, потому что генная инженерия основана на природном явлении, благополучно протекавшем 3 млрд лет без нашего участия. Во-вторых, потому что обеспечить необходимую для употребления в пиш у чистоту продуктов абиогенного синтеза — сложная химическая задача. В-третьих, жизнь, как известно со времен Л. Пастера, для построения белков и нуклеиновых кислот использует только левые изомеры аминокислот (мономеры белков) и правые изомеры нуклеотидов (мономеры нуклеиновых кислот). Противоположные изомеры вредны для всего живого. При абиогенном синтезе выход левых и правых изомеров одинаков. Их разделение в промышленных условиях требует немалых затрат. Все же, что делают для нас другие живые существа, в этом аспекте для нас безвредно. [c.95]

    В 1983 г. ученые вывели трансгенный табак, устойчивый к определенному виду вредителей, а уже через 4 года в массовую продажу поступили трансгенные растения, устойчивые к насекомым и гербицидам. Новая область биотехнологии позволила выводить новые культуры растений за 2 — 3 года, в то время как обычные методы селекции путем отбора и скрещивания давали возможность получать готовый продукт лишь за 10 и более лет. В настоящее время генная инженерия позволяет получать новые формы микроорганизмов, способных продуцировать полезные для животных и человека биологически активные продукты, в том числе и лекарственные вещества. [c.495]

    Разрешение первого противоречия выходит за рамки данного учебника и связано с адаптацией технологических свойств сельхозпродукции к методам ее переработки (это вопросы селекции и генной инженерии). [c.716]

    Более широко биотехнологию можно определить как использование живых организмов для нужд человека. Таким образом, к биотехнологии в принципе можно отнести разведение и усовершенствование сельскохозяйственных животных, например крупного рогатого скота и свиней, а также растений, таких как пшеница или картофель. Для этих целей особенно важны новые методы генной инженерии, поскольку они позволяют гораздо точнее и быстрее наделять живые организмы новыми желаемыми признаками по сравнению с традиционными методами селекции. [c.39]

    Что в этой ситуации, все больше напоминающей тщательно организованную кампанию, остается делать ученым Терпеливо разъяснять, что ни один сельскохозяйственный сорт не является натуральным, что все они искусственно получены путем селекции и без постоянного искусственного поддержания их свойств они сразу же исчезнут как слабые в эволюционном отношении организмы. Остается напоминать тем, кто подзабыл школьный курс биологии, что эволюция — та же генная инженерия, только применяемая природой в другом темпе — миллионами лет. [c.50]

    Как естественный отбор, так и искусственная селекция базируются на случайной генетической ошибке — мутации и рекомбинации, за которыми следует неслучайное выживание. Разница лишь в том, что при искусственной селекции мы сами определяем возможности для скрещивания и выживания, а при естественном отборе это делает природа. Генная инженерия дополнительно осуществляет контроль над самими мутациями. Мы можем делать это или напрямую, переделывая гены, или импортируя их от других видов, зачастую весьма отдаленных. Это и означает слово трансгенные . [c.163]

    Ставшая символом наших дней, генная инженерия позволяет расширить разнообразие свойств растений, составляюш,их палитру селекционеров. Сегодня уже более 120 видов (от плодово-ягодных и злаковых до декоративных и древесных) модифицированы методами генной инженерии, или молекулярной селекции. В отличие от обычной селекции, сложившейся исторически как технология эмпирическая, делающая ставку на счастливое (и в значительной мере случайное) сочетание признаков родительских форм в потомстве, молекулярная селекция позволяет вводить конкретный ген, ответственный за тот или иной признак, в растение с конкретным генотипом, что резко повышает качество и эффективность работы. Впрочем, генная инженерия не заменяет традиционную селекцию — она лишь важный этап селекционной работы. [c.97]

    Этап поиска и клонирования генов (их выделение и сборка в одну конструкцию) уже отлажен. Гены, кодирующие белки, состоят, как правило, из трех основных участков промотора (определяющего экспрессию данного гена, с чего начинается транскрипция) кодирующей части (где содержится информация о структуре белка — продукта этого гена) и поли-А-области (цепочки адениновых нуклеотидов, ответственной за окончание транскрипции). В генной инженерии из частей разных генов получают рекомбинантные (химерные) гены. Например, кодирующий участок в таком гене может быть позаимствован у любого организма. Возможность свободно обращаться с генетическим материалом — основное преимущество молекулярной селекции перед традиционной, где перенос генов происходит лишь между близкородственными видами. Кроме того, используя подходящие промоторы, можно добиться, чтобы экспрессия гена происходила в нужных органах или тканях (корнях, клубнях, листьях, зернах) и в нужное время (скажем, при дневном освещении). [c.101]

    Вторая группа методов ведет к самостоятельному, независимому от традиционных методов селекции, получению новых форм и сортов растений клеточная селекция с использованием каллусной ткани, соматическая гибридизация (слияние изолированных протопластов и получение неполовых гибридов), применение методов генной инженерии. [c.133]

    Возможно, селекция кажется менее зловещей из-за того, что она несколько старше генной инженерии. Но обе технологии еще очень молоды, если сравнивать их с длинной историей дарвиновского естественного отбора. Аргументы противников генной инженерии напоминают мне одну старую леди, которая отказалась садиться в самолет на том основании, что если бы Бог считал для нас допустимым летать, он не дал бы нам железную дорогу. [c.163]

    Прежде всего это никакое не новое направление в науке , это просто набор современных методов, инструментарий сегодняшней селекции, позволяюш ий вести целенаправленную селекционную работу, в том числе и на уровне конкретных генов, ответственных за нужные свойства. Уже более десяти лет этот инструментарий широко применяют в микробиологической и фармацевтической промышленности. Все нынешние исследования фундаментальных основ жизни, все достижения в борьбе с самыми страшными наследственными болезнями, СПИДом и раком основаны на использовании методов генной инженерии. Да и обеспечить пиш ей растуш ее население планеты без них вряд ли удастся, ибо дальнейшее расширение посевных плош адей в пригодных для земледелия районах уже невозможно. [c.166]

    Молекулярная селекция — совокупность методов выведения новых сортов, с помощью молекулярной биологии и генной инженерии. [c.190]

    Разработать научные основы селекции штаммов молочно-кислых бактерий с использованием методов генной инженерии для создания заквасок и бактериальных концентратов при производстве кисло-молочных продуктов и пробиотиков [c.1355]

    В последние годы появились обзоры, сборники статей и книги советских авторов, а также переводная литература, где рассматриваются успехи и некоторые перспективы развития биотехнологии, излагаются методы генной инженерии. Однако в отечественной литературе фактически отсутствуют учебные пособия, где бы излагались современные методы получения штаммов микроорганизмов для промышленности — современные методы селекции микроорганизмов. Цель данного пособия, которое входит в серию Биотехнология , — восполнить этот пробел. [c.5]

    Яркий пример трансдукции описан Меррилом для фибробластов человека с врожденной галактоземией. Такие фибробласты не содержат фермента галактозо-1-фосфат—уридилилтрансферазы, необходимого для превращения галактозы в глюкозу. Кишечная палочка этот фермент содержит. Если фибробласты обработать бактериофагом Я, ранее кулвтивированным на кишечной палочке, содержащей ген нужного фермента, они приобретают способность синтезировать отсутствовавший у них фермент. Последнее свидетельствует о том, что Соответствующий участок ДНК из кишечной палочки был перенесен бактериофагом в фибробласты, где и был вмонтирован в них геном. Приобретенная таким образом способность синтезировать нужный фермент передается затем всем поколениям новых фибробластов. В этой связи генную инженерию можно назвать генной терапией. Генная инженерия открывает сегодня весьма широкие перспективы в области молекулярной генетики, селекции, биологии, медицины, сельского хозяйства и других областях знаний. [c.44]

    Задачей селекционной работы является реорганизация генома микробной клетки с целью переориентации путей биосинтеза в нужном направлении. Поэтому в книге даны современные представления о путях регуляции метаболической активности микробной клетки — объекта манипуляции селекционера. Рассмотрены вопросы мутагенеза и выделения мутантов, пути генетического обмена, излагаются основы генной инженерии, т. е. средства реорганизации генома. В последней части пособия приводятся примеры создания штаммов микроорганизмов — продуцентов биологически активных соединений — с использованием современных подходов. В силу ограниченного объема книги и необозримого поля деятельности современной микробиологии и биотехнологии в ней не могут быть отражены все области практической селекции. Цель пособия — иллюстрация принципов, возможностей и тенденций развития современной селекции. [c.5]

    Эти курсы в свою очередь служат основой дая дальнейшего совершенствования Общей генетики или Генетики с основами селекции . Многие успехи генетики животных, растений или микроорганизмов, казавшиеся вчера частными достижениями в конкретной области, сегодня становятся основой новых направлений генетики. Так произошло, например, с генной инженерией, родившейся на стыке генетики микроорганизмов и ряда исключений из правил в частной генетике других объектов. [c.5]

    Анализ гуминовых веществ (ГВ) имеет более чем двухсотлетнюю историю, т к его начало обычно связывают с работой Ф Ахарда (1786 г), посвященной химическим исследованиям состава торфа [451 ] Однако до сих пор важнейшие вопросы генезиса и строения ГВ практически не решены Причин, по-видимому, две смещение научных приоритетов в XX веке преимущественно к биоорганическим молекулам в связи с проблемами медицины, биотехнологии, генной инженерии, селекции, сложность изучения их генезиса и строения Если синтез высокомолекулярных органических соединений в живых организмах осуществляется на основе генетического кода и приводит к структурам, большая часть которых может трактоваться как индивидуальные вещества, а нарушение генетической информации — патология, гибель организма и прекращение синтеза, то в основе синтеза ГВ лежат иные принципы и их главное требование — отбор структур, которые в условиях биосферы, главным образом в корнеобитаемых слоях почв, способны приобрести устойчивые свойства и создать необходимые экологические условия для обитания растений и почвонаселяющих микроорганизмов [c.346]

    Исключительно большое значение пррюбрели в последнее время биосинтетические методы, направленные на получение продуктов микробного синтеза с использованием современных представлений молекулярно1 1 биологии, молекулярной генетики и генной инженерии. Селекция штаммов позволила получить продуценты микроорганизмов, способные производить определенные ФАВ, например антибиотики, в сотни и тысячи больших количествах, чем приодные микроорганизмы. Уникальным образом усовершенствован сам процесс биосинтеза за счет рационального выбора среды, условий аэрации, введения компонентов, являющихся предшест- [c.6]

    Вовлечение жиров в техносферу на современном этапе носит двойственный характер. Первое направление здесь — применение их как таковых в композициях масел, смазок и СОТС (возможно — в смешении с нефтяными или синтетическими маслами) второе — использование жиров на качественно ином уровне — с разработкой принципиально новых присалок и использованием технологических процессов для получения так называемых полусинтетических масел типа сложных эфиров или углеводородов. Весьма важной разновидностью второго направления является использование методов генной инженерии и биотехнологии, когда на стадии селекции масличных культур заранее программируется химический состав жиров с целью достижения варианта, оптимального для техносферы. [c.42]

    В учебнике рассмотрены основные вопросы классической и современной генетики и селекции. Общегенетические закономерности, показанные на примерах жизненных циклов про- и эукариот, позволяют проследить развитие таких новейших направлений, как генная инженерия, генетическая токсикология, генетика индивидуального развития и цитология человека. В заключение сделаны теоретические обобщения по эволюции генетического материала, даны практические приложения генетики как основы селекции, вопросы н задачи, способствующие усвоению материала. [c.2]

    Нарушения О.в. у микроорганизмов, вызванные изменениями в составе субстратов или полученные в результате мутагенеза, широко используют в практич. целях. Так, добавляя в питат. среду дрожжей сульфит натрия, удается переключить алкогольное брожение на глицериновое и создать на этой основе биотехнологию получения глицерина. В микробиол. промчгги широко используют полученные селекцией штаммы микроорганизмов-суперпродуценты отдельных аминокислот, антибиотиков и др. Методы генной инженерии позволяют избирательно изменять наследственный аппарат клеток и благодаря этому целенаправленно воздействовать на структуру и динамику О.в. у организмов. [c.318]

    Все рассмотренные выше методы селекции продуцентов биологически активных веществ сегодня, в период интенсивного развития методов генной инженерии, называют традиционными методами. Эти методы в прошедшие 30 лет в огромной мере содействовали созданию микробиологической промышленности антибиотиков, аминокислот, ферментов, витаминов и других практически важных веществ. Исчерпали ли традиционные методы свои возможности Нам кажется, думать так преждевременно, как и надеяться на то, что генная инженерия в ближайшее время сможет быть применена для создания и улучшения обширного круга принадлежащих к разным таксономическим группам продуцентов, которыми располагает сейчас микробиологическая промышленность. Даже более реальная возможность использовать иа основе генноинженерных методов в качестве продуцентов микроорганизмы, для которых эти методы наиболее отработаны, например E sheri hia oli, едва ли удовлетворит промышленность числом продуктов микробного синтеза. В связи с этим очень важно для старых перспективных в промышленном отношении микроорганизмов, помимо совершенствования методов отбора нужного типа мутантов, развивать методы генетического обмена на основе слияния протопластов, трансдукции, трансформации хромосомной и плазмидной ДНК, которые расширяют возможности традиционных методов селекции. Вместе с тем у промышленных микроорганизмов все шире проводится поиск плазмид и предпринимаются попытки их использования в качестве векторов при переносе генетического материала, его клонировании и амплификации. Эти исследования важны для понимания генетического контроля сложных процессов синтеза, таких, иапример, как синтез антибиотиков, для выявления узких мест в биосинтезе многих других продуктов. Одновременно они приближают промышленные микроорганизмы к объектам генной инженерии. Методология генной инженерии постоянно совершенствуется и расширяет свои возможности. В таком успешном встречном развитии разных методов и их слиянии на все большем числе продуцентов можно представить себе ближайшее будущее селекции микроорганизмов, призванной обеспечить промышленность высокопродуктивными штаммами. [c.95]

    До недавнего времени высокопродуктивные сорта сельскохозяйственных растений и новые породы животных получали методом селекции. Однако этот подход, требующий для своей реализации много времени, уступил место методам, основанным на генной инженерии высших организмов. Теперь гены, обусловливаюгцие специфические признаки, могут вводиться в клетки растений или животных и передаваться следующим поколениям (наследоваться). В ч. III мы рассмотрим, как получаются такие трансгенные растения и животные. [c.371]

    Нестабильность окружающей среды препятствует применеиию стерильных самцов и интродукции паразитов и хищииков. Нехимический метод, который в этих странах получит наибольшее применение, — это выведение устойчивых сортов. Селекционеры с помощью достижений генной инженерии сделают важный вклад в дело защиты растений. В частности, возможности селекции на устойчивость к вредителям в отличие от выведения сортов, устойчивых к заболеваниям, еще только начинают использоваться, однако это задача будущего. [c.339]

    Но не выйдут ли созданные нами формы жизни из-под нашего контроля, не начнут ли разрушать привычное нам живое окружение Пока генная инженерия совершенствует отобранные в результате селекции сорта культурных растений, породы домашних животных и штаммы микроорганизмов, нет особых причин для беспокойства. Мы прежней селекцией уже настолько изменили их, что они не конкурентоспособны в природных условиях. Если мы наделим их еще некоторыми чертами, их жизнеспособность в дикой природе скорее упадет, чем возрастет. Опаснее эксперименты с дикими видами, представителей которых даже небольшие, но умело подобранные добавки (например, устойчивость к инфек- [c.95]

    Природный процесс имитируют так. Нарезают стебли или листья молодых побегов и наносят на них суспензию агробактерий. Повреждение тканей растения в нарезаемых кусочках (эксплантатах) облегчает перенос Т-ДНК из бактерии — ее рецепторы воспринимают выделяемые в разрезах фенольные соединения как сигнал к атаке . Далее процесс полностью зависит от агробактерии с ее отработанными за тысячелетия навыками генного инженера . Исследователь априори не знает, какая клетка эксплантата трансформируется, сколько копий Т-ДНК встроится в геном и в какие хромосомы, и не в силах это контролировать, но, одновременно модифицируя множество эксплантатов, впоследствии отбирает те регенерировавшие растения, что представляют для него интерес. Собственно, эта работа сродни труду селекционера, который после скрещивания из множества вариантов отбирает нужный. Как в обычной селекции есть маркеры (признаки), по которым ведется отбор, так и в генной инженерии есть набор генов-маркеров, по экспрессии которых определяются факт трансформации, эффективность работы введенных генов в определенных клетках и тка- [c.100]

    В предыдущем разделе мы рассмотрели задачи, возникшие вместе с генной инженерией, и решение их возможно только методами генной инженерии. Нам необходимо также рассмотреть возможности генной инженерии в решении проблем классической селекции микроорганизмов и традиционной микробиолоргической промышленности. [c.106]

    Книга написана людьми, судя по всему, слабо разбирающимися в биологии у некоторых (одноклеточных) организмов весь организм заключен в эту одну клетку (с. 3) и называется этот код универсальный код жизни (с. 4) генная инженерия — это наука из пробирки (с. 8) растения имеют стрекательные клетки (с. 3) нидерландские исследователи... обнаружили, что живые и целые гены устойчивости могут перепрыгивать из ГМ-продукта в кишечник человека и выживать там до нескольких минут (с. 20). Что такое живой ген и как он может прыгать Пытаясь объяснить простые биологические процессы, авторы строят фантастические конструкции. Например, они хотят доказать, что маки с красными листьями нельзя получить традиционными методами, а можно лишь генно-ин-женерными. (Это сомнительно. В листьях мака есть красные пигменты, и их количество можно увеличить путем селекции. В лепестки листья не превратятся, так как выполняют иные, несвойственные лепесткам, функции. Даже генная инженерия не избавит листья от необходимости осуществлять фотосинтез и содержать хлорофилл.) Существует барьер, предотвращающий покраснение листьев. Этот барьер может быть обусловлен двумя причинами красный ген во [c.150]

    Путем микробиологического синтеза образуются L-аминокислоты, являющиеся продуктами жизнедеятельности специально подобранных и отселектированных штаммов микроорганизмов, которые способны накапливать в культуральной жидкости до 150 г/л синтезируемой аминокислоты. Чаще всего для микробиологического синтеза аминокислот используются ауксотрофные мутантные штаммы, которые получают методами обычной селекции или генной инженерии. С помощью мутагенных факторов у таких ауксотрофных штаммов индуцируется мутация, в результате которой прекращается или ингибируется синтез одного из продуктов, оказывающих регуляторное воздействие на ферментные системы, катализирующие образование данной аминокислоты, в результате чего концентрация этой аминокислоты в клетках мутанта и в культуральной жидкости повышается. [c.275]

    Сущность методов биоремедиации, биологической очистки, биопереработки и биомодификации заключается в использовании в окружающей среде различных биологических агентов, в первую очередь микроорганизмов. При этом можно применять как микроорганизмы, полученные традиционными методами селекции, так и созданные с помощью генной инженерии, а также трансгенные растения, которые могут влиять на биологическое равновесие природных экосистем. [c.233]

    В обоих случаях для улучшения штаммов классическая селекция применяла мутагенез с последующим отбором. В тех случаях, когда это было возможно, применялись методы скрещивания или другие способы передачи генетической информации. В последние годы эффективным методом передачи генетической информации признано слияние протопластов. Тем не менее применение этих методов ограничено, так как мутации способны лишь изменить (скорее нарушить) систему регуляции микроорганизма. Генетический обмен помогает собрать в одной клетке полезные мутации и избавиться от вредных. Все до сих пор суп1,ест-вовавшие методы генетического обмена ограничены пределами одного вида (или близкородственными видами), так как основаны на классической рекомбинации. На молекулярном уровне это означает высокую гомологию в последовательностях ДНК- С помощью методов генной инженерии создалась возможность для введения новой генетической информации в клетку или увеличения копийности уже существующих генов. [c.106]

    Одноступенчатый способ синтеза аминокислот с помощью микроорганизмов получил наибольшее распространение, особенно в СССР. Он основан на культивировании строго определенного штамма — продуцента целевой аминокислоты на среде заданного состава при соответствующих параметрах процесса ферментации. Используемый штамм обладает способностью к сверхсинтезу необходимой аминокислоты. Для этой цели, как правило, выбирают полиауксотрофные мутанты, т. е. те клетки микроорганизма, которые, с одной стороны, утратили способность самостоятельно синтезировать необходимые для роста и развития различные аминокислоты, а с другой — приобрели способность к сверхсинтезу целевой аминокислоты. Такие мутанты возможно получить либо путем воздействия различных мутагенов физической и химической природы на исходную культуру микроорганизма с последующей селекцией штамма, по заранее заданным признакам, либо методом генной инженерии. [c.16]

    На стыке проблем экологии с проблемами растениеводства, защиты растений и селекции ведется интенсивная работа, предварительные результаты которой позволяют ввести критерий экологической ниши в применении к человеку. Во всяком случае природа растений настолько разнообразна, что вполне позволяет совмещать пищевые запросы человека с запросами других потребителей хотя бы в отношении вторичных соединений, преобразуемых с помощью специально подобранных технологий хранения и переработки продукции. Здесь широкое поле для исследований в области сельскохозяйственной экологии с применением новых биотехнологических подходов и средств генной инженерии. [c.116]

    Использование для посадки сортов картофеля отечественной и зарубежной селекции, относительно менее повреждаемых колорадским жуком, таких, как Искра, Зарево, Полет. Разработка методами генной инженерии трансгенных форм картофеля, несущих в своем геноме ген бактерии Ba illus thuringiensis, контролирующий синтез инсектотоксичного белка. [c.207]

    Вопросами совершенствования промышленных микроорганизмов традиционно занимаются микробиологи-селекционеры. Слово селекция (от лат. 5е1ес11о) означает отбор. Действительно, на протяжении длительного времени и в наши дни для недостаточно изученных с точки зрения генетики микроорганизмов единственным способом их улучшения является индуцированный мутагенез и ступенчатый отбор лучших вариантов (штаммов). Метод чрезвычайно трудоемок, так как отбор, как правило, проводится без детального знания путей биосинтеза. Селекционные работы такого рода могут занимать многие годы. Тем не менее практические результаты часто бывают очень значительными. Так, многолетняя селекция штаммов-продуцентов пенициллина позволила поднять активность от 100 до 40 000 ед/мл. Задача создания высокопродуктивных штаммов намного упрощается, если экспериментатор имеет достаточно знаний о путях биосинтеза того или иного метаболита и имеются способы генетического обмена у исследуемого микроорганизма, позволяющие собрать в одном штамме все полезные мутации и элиминировать все вредные. Развитие методологии генной инженерии, дающей [c.7]

    В настоящее время наши знания об организации генома бактериальной клетки, содержащей около 5 тыс. генов, достаточно полны. Для Е. oli, наиболее изученного микроорганизма, известно уже около 2500 генов. Познаны молекулярные механизмы репликации ДНК, транскрипции и трансляции, регуляции активности генов. Тенденцией сегодняшнего дня является сознательное конструирование штаммов микроорганизмов с заданными свойствами с использованием фундаментальных данных молекулярной биологии, генетики, генной инженерии. Собственно говоря, применение названных подходов в сочетании с приемами классической селекции и составляет суть современной селекции микроорганизмов. [c.8]

    В течение 1977—1980 гг. во ВНИИ генетики и селекции промышленных микроорганизмов на базе лабораторного штамма Е. соИ К-12 с использованием методов генной инженерии впервые в мире был сконструирован эффективный штамм-продуцент L-треонина — важной незаменимой аминокислоты. Эта работа объединила исследователей из разных лабораторий, которые первоначально независимо друг от друга занимались изучением регуляции активности генов биосинтеза треонина (Р. С. Шаку-лов и сотр.), селекцией штаммов-продуцентов треонина (Н. И. Жданова и сотр.) и клонированием генов, контролирующих синтез треонина на многокопийных плазмидах (В. Г. Дебабов и сотр.). [c.181]

    Успехи генной инженерии в методах манипулирования генами на основе рекомбинантных ДНК, получаемых in vitro, а также методы клеточной инженерии открывают огромные перспективы в экспериментальной биологии и в создании новых форм организмов, полезных человеку. Мощь этих методов поначалу испугала самих исследователей. Вот как выразил это Э. Чаргафф в 1973 г. Имеем ли мы право посягать необратимым образом на эволюционную мудрость миллионов лет только для того, чтобы удовлетворить амбицию и любопытство нескольких ученых Прошел, однако, период первого восхищения и растерянности. Генная и клеточная инженерия становятся повседневной рутиной научного эксперимента, используются для селекции продуцентов полезных белков (см. гл. 22) и в медицинских целях (см. гл. 21). Возникла новая область практического использования этих методов — биотехнология. Все очевиднее ста- [c.288]

chem21.info

Генная и клеточная инженерия в селекции

Для того чтобы обеспечить себя доброкачественной пищей и сырьем и при этом не привести планету к экологической катастрофе, человечеству необходимо научиться эффективно изменять наследственную природу живых организмов. Поэтому не случайно главной задачей селекционеров в наше время стало решение проблемы создания новых форм растений, животных и микроорганизмов, хорошо приспособленных к индустриальным способам производства, устойчиво переносящих неблагоприятные условия, эффективно использующих солнечную энергию и, что особенно важно, позволяющих получать биологически чистую продукцию без чрезмерного загрязнения окружающей среды. Принципиально новыми подходами к решению этой фундаментальной проблемы является использование в селекции генной и клеточной инженерии.

Генная (генетическая) инженерия

Это раздел молекулярной генетики, связанный с целенаправленным созданием новых молекул ДНК, способных размножаться в клетке-хозяине и осуществлять контроль за синтезом конечных продуктов метаболизма. Возникнув на стыке химии нуклеиновых кислот и генетики микроорганизмов, генная инженерия занимается расшифровкой структуры генов, их синтезом и клонированием, встраиванием выделенных из клеток живых организмов или вновь синтезированных генов в клетки растений и животных с целью направленного изменения их наследственных свойств.

Для осуществления переноса генов (или трансгенеза) от одного вида организмов в другой, отдаленный по своему происхождению, необходимо выполнить несколько сложных операций:

• выделение генов (отдельных фрагментов ДНК) из клеток бактерий, растений или животных. В отдельных случаях эту операцию заменяют искусственным синтезом нужных генов;
• соединение (сшивание) отдельных фрагментов ДНК любого происхождения в единую молекулу в составе плазмиды;
• введение гибридной плазмидной ДНК, содержащей нужный ген, в клетки хозяина;
• копирование (клонирование) этого гена в новом хозяине с обеспечением его работы.

Клонированные гены путем микроинъекции вводят в яйцеклетку млекопитающих или протопласты растений (изолированные клетки, лишенные ферментативной обработкой клеточной стенки) и из них выращивают целых животных или растения, в геном которых встроены клонированные гены. Растения и животные, геном которых изменен путем генно-инженерных операций, получили название трансгенных растений или трансгенных животных.

Уже получены трансгенные мыши, кролики, свиньи, овцы, в геноме которых работают чужеродные гены различного происхождения, в том числе гены бактерий, дрожжей, млекопитающих, человека; а также трансгенные растения с генами других, неродственных видов. Трансгенные организмы свидетельствуют о больших возможностях генной инженерии как прикладной ветви молекулярной генетики. Например, в последние годы получено новое поколение трансгенных растений, для которых характерны такие ценные признаки, как устойчивость к гербицидам, к атаке насекомых и др.

Есть все основания предполагать, что уже в ближайшем будущем будет решена проблема направленного изменения наследственности высших растений, что приведет к революции в сельском хозяйстве. В первую очередь речь пойдет о создании симбиоза между злаками и азотфиксирующими клубеньковыми бактериями, а это решит проблему азотных удобрений.

Разрабатывается метод переноса в определенные растения более эффективных ферментативных систем метаболического пути фиксации атмосферного углерода (темновой фазы фотосинтеза, или цикла Кальвина), что позволит повысить скорость фиксации CO2 и продуктивность фотосинтеза культурных растений.

Важным шагом к победе не только над генетическими болезнями, но и над старостью будут получение векторов, безопасных для клетки, и окончательная разгадка механизма активации, «включения и выключения» генов. Тогда у врачей появится возможность заменять в организме пожилых людей поврежденные в результате мутаций гены на нормальные.

Хромосомная инженерия растений основывается на возможности замены отдельных хромосом или даже их фрагментов на сестринские от другого генотипа этого же или иного вида. Доказано, что некоторые фрагменты хромосом донора могут при соответствующих условиях встраиваться в хромосомы реципиента.

Решение проблемы целенаправленного переноса участков хромосом может оказать революционное влияние на процесс селекции по двум причинам:

1. для такого переноса можно использовать естественные механизмы, созданные природой;
2. получать фрагменты хромосом значительно легче, чем выделять отдельные гены и пытаться встраивать их в геном реципиента.

Клеточная инженерия

Клеточная инженерия основана на использовании методов культивирования изолированных клеток и тканей на искусственной питательной среде в экспериментальных условиях. Этот метод основан на способности растительных клеток в результате регенерации формировать целое растение из единичной клетки. Условия регенерации разработаны для многих культурных растений: картофеля, пшеницы, ячменя, кукурузы, томата и др. Работа с этими объектами делает возможным использование в селекции нетрадиционных методов клеточной инженерии, таких, как соматическая гибридизация, гаплоидия, клеточная селекция, преодоление нескрещиваемости в культуре и др.

Соматическая гибридизация - это слияние двух различных клеток в культуре тканей. Сливаться могут разные виды клеток одного организма и клетки разных, иногда очень далеких видов, например: мыши и крысы, кошки и собаки, человека и мыши.

Очень важное направление клеточной инженерии связано с ранними стадиями эмбриогенеза. Например, оплодотворение яйцеклеток в пробирке уже сейчас позволяет преодолевать некоторые распространенные формы бесплодия у человека. У сельскохозяйственных животных с помощью инъекции гормонов удается получить от одной коровы-рекордистки десятки яйцеклеток, оплодотворить их в пробирке спермой породистого быка, а затем имплантировать в матку других коров и таким путем получить от одного ценного экземпляра в 10 раз больше потомства, чем это было возможно обычным путем.

Культуру растительных клеток выгодно использовать для быстрого размножения медленно растущих растений: женьшеня, маслинной пальмы, малины, персиков и др. Так, при обычном разведении куст малины может дать не более 50 отростков и год, в то время как с помощью культуры клеток можно получить более 50 тыс. растений. При таком разведении иногда возникают растения более продуктивные, чем исходный сорт. Так были получены новые ценные сорта картофеля и грейпфрута.

Читать далее

ed-lib.ru

Роль генетической инженерии в современной биотехнологии и медицине » mozok.click

Теоретически негативное влияние трансгенных растений на другие организмы возможно, например, из-за наличия в организме рас

тений биологически активных веществ (инсектицидов, фунгицидов и др.). влияние этих веществ может быть прямым или опосредованным, через трофические цепи. Однако до сих пор достоверных экспериментальных данных о негативном влиянии трансгенных растений, устойчивых к вредителям, на нецелевые организмы не получено.

Также за 30 лет исследований не было выявлено достоверных экспериментальных данных о негативном влиянии ГМО при употреблении в пищу.

В Европе модифицированные растения сои и кукурузы для изготовления пищевых продуктов разрешены с 1997 года, а пищевые ферменты, добавки, полученные в результате генной инженерии, используют более двадцати лет. Следует отметить, что ГМО-продукты являются более дешевыми, чем продукты обычной селекции, и могут содержать полезные для людей соединения. Так, генетически модифицированный сорт риса (золотой рис) содержит значительное количество бета-каротина (рис. 57.1).

Применение в научных исследованиях

Генетическая инженерия очень широко применяется в современной биологии и медицине. Она стала одним из главных инструментов как науки, так и производства. в научных исследованиях генетическая инженерия позволяет целенаправленно «выключать» нужные гены. Это помогает исследовать их функции. Также можно вводить в организм ген, которого у него не было раньше, и тестировать последствия применения новых технологий.

С помощью этой методики можно получить важные результаты при анализе путей и способов реализации генетической информации. Большинство генов эукариот может синтезировать несколько вариантов белков, и разобраться в работе этого механизма можно только с помощью генетической инженерии.

Производство лекарственных препаратов

Без генетически модифицированных организмов, которые производят лекарственные препараты, трудно представить современную медицину. Некоторые препараты просто невозможно получить другим способом. Используют такие лекарства уже достаточно давно. С 1982 года началось массовое применение инсулина, производимого генетически модифицированной бактерией. Ген человеческого инсулина этой бактерии был введен искусственно.

Кроме инсулина с помощью генетически модифицированных организмов производят гормон роста, интерферон, препараты для лечения инфаркта миокарда, препараты для лечения муковисцидоза, ряда форм рака и других заболеваний.

Диагностика заболеваний

Технологии генетической инженерии активно используют для диагностики заболеваний. Диагностировать таким образом можно инфекционные и наследственные заболевания, а также различные формы рака.

Эта диагностика основана на распознавании специфических участков нуклеиновых кислот — ДНК или РНК. Такой метод характеризуется большой чувствительностью и высокой надежностью.

Генная терапия

Генная терапия — это совокупность технологий, изменяющих генетический аппарат соматических клеток человека. Главное ее назначение — лечение наследственных заболеваний. Основная идея — заменить дефектный ген нормальным. Для этого из организма сначала выделяют клетки, вводят в них здоровый ген и помещают их назад (рис. 57.2). Такую терапию проводят, например, для гена тимидинкиназы у людей с тяжелой формой иммунодефицита.

Генная терапия уже успешно применяется, но пока все эти исследования проводят как экспериментальные. ведь технология является сложной и требует тщательного изучения возможных рисков и негативных последствий.

Использование в сельском хозяйстве

В сельском хозяйстве генетически модифицированные растения в коммерческих масштабах используют с 1994 года. Основное направление — получение растений с повышенной устойчивостью к заболеваниям, вредителям или природным условиям. важным направлением является также получение плодов с улучшенной способностью к хранению. А наиболее перспективным направлением в животноводстве является получение молока от генетически модифицированных животных. Это молоко может содержать дорогие или редкие белки, которые применяют в медицине, но которые невозможно получить с помощью бактерий.

Наиболее перспективными направлениями использования генетической инженерии в современной биотехнологии и медицине являются производство лекарственных препаратов, генная терапия, диагностика заболеваний и производство сельскохозяйственной продукции. Трансгенные организмы могут иметь большое значение для повышения эффективности сельского хозяйства и для исследований в области молекулярной биологии. За 30 лет исследований не было получено достоверных данных относительно негативного влияния ГМО на человека и другие виды живых организмов.

Проверьте свои знания

1. Как достижения генетической инженерии используют: а) в научных исследованиях; б) в медицине; в) в сельском хозяйстве? 2. Какими преимуществами по сравнению с классической селекцией обладает технология получения ГМО? 3. Сравните технологии классической селекции и технологии создания ГМО. 4*. Какие биологические и экологические проблемы могут возникнуть ввиду использования ГМО? 5*. Какие морально-этические проблемы могут возникнуть при использовании технологий генетической инженерии? 6*. Может ли человек обойтись без использования технологий генетической инженерии? Ответ обоснуйте.

Обобщающие задания к теме «Биология как основа биотехнологии и медицины»

В заданиях 1-12 выберите один правильный ответ.

1) Центры происхождения культурных растений выявил:

а) Н. вавилов б) Ч. Дарвин в) Г. Мендель г) Т. Морган

2) Центром происхождения риса является:

а) Средиземноморский  в)  Центральноамериканский

б) Эфиопский  г)  Индо-Малайский

3) Центром происхождения картофеля является:

а) Индийский  в)  Центральноамериканский

б) Южноамериканский  г)  Среднеазиатский

4) Животное, одомашненное в Америке:

а) овца б) лошадь  в) индюк  г) курица

5) Животное, одомашненное раньше других:

а) кошка б) собака  в) лошадь  г) верблюд

6) С помощью микроорганизмов производят:

а) молоко  в)  кофе

б) сало  г)  хлеб

7) Методы создания новых сортов растений разрабатывает наука:

а) биотехнология  в)  генетика

б) селекция  г)  цитология

8) Совокупность промышленных методов, которые применяют

для производства различных веществ с использованием живых организмов, биологических процессов или явлений, — это:

а) искусственный отбор  в)  селекция

б) молекулярная биология  г)  биотехнология

9) Отрасль биотехнологии, которая разрабатывает и использует

технологии культивирования клеток и тканей вне организма в искусственных условиях, — это:

а) генетическая инженерия  в)  клеточная инженерия

б) селекция  г)  генная терапия

10 Генетически модифицированные организмы — это организмы, генотип которых был изменен с помощью методов:

а) радиационного мутагенеза в) клеточной инженерии

б) генетической инженерии г) классической селекции

11 Процесс изменения популяций растений или животных, вследствие которого они становятся приспособленными к содержанию в неволе и использованию человеком, — это:

а) конвергенция в) генная терапия

б) естественный отбор г) одомашнивание

12) Молекула ДНК, содержащая нужный ген, транспортирующая его

В клетку и встраивающая в генетический аппарат клетки, — это: а) оперон б) ген  в) вектор  г) экзон

13 Напишите названия центров происхождения растений, в которых были одомашнены перечисленные виды.

14 Установите соответствие между процессами и технологиями, к которым они относятся.

Процессы Технологии

1 генная терапия  а)  технологии  получения

2 производство сыра  рекомбинантных ДНК

3 производство кефира  б)  технологии  клеточной

4 получение ГМО  инженерии

5 получение гибридом  в)  технологии  с использова-

6 производство хлеба  нием процессов брожения

15 Сравните классическую селекцию и технологии с использованием рекомбинантной ДНК.

16 Объясните, каковы перспективы использования ГМО в медицине.

Проверьте свои знания по теме «Биология как основа биотехнологии и медицины».

Это материал учебника Биология 9 класс Задорожный

mozok.click

2. Отличие генной инженерии от классической селекции.

Для того, чтобы это понять, перечислим ограничения, с которыми сталкиваются селекционеры при получении новых пород животных, сортов растений:

1. нельзя скрещивать не родственные виды;

2. нельзя извне управлять процессом рекомбинации в организме;

3. нельзя предугадать, какое получится потомство.

Известно, что в природе скрещиваются между собой только близкородственные организмы, так как существуют специальные клеточные барьеры скрещивания клеток. Постоянство своего генетического состава организм очень надежно охраняет. Генетическая рекомбинация в организме – очень сложный процесс, которым управлять извне невозможно. Это обстоятельство делает подчас невозможным получение новой природы. Результаты скрещивания невозможно предсказать заранее. Молекулярная биология вооружила ученых понимаем законов передачи от родителей потомству наследственной информацией. Ученые попытались проводить рекомбинацию хромосом или отдельных генов вне организма (invitro), в пробирке. Первые удачные эксперименты такого рода сделаны в 1972 году, и вскоре был создан арсенал приемов и методов, позволяющих производить рекомбинацию геновinvitro, затем вводить полученную генную конструкцию в клетку, при этом в последней синтезируются продукты введенных генов.

Таким образом, суть генной инженерии состоит в том, что процесс рекомбинации производится вне организма, и таким образом преодолеваются все ограничения, с которыми сталкиваются ученые, используя приемы классической селекции (схема 2).

Схема 2. Возможности генной инженерии.

1. Можно скрещивать индивидуальные гены видов, стоящих на разных ступенях эволюции. В основе рекомбинации гетерологичных ДНК invitroлежит прием, позволяющий разрезать разные ДНК с образованием одинаковых липких концов.

2. Можно управлять процессом рекомбинации, т.к. он происходит в пробирке и не защищен запрещающими механизмами организма.

3. Можно предсказать результат, т.к. отбирается потомство одной молекулы ДНК (молекулярное клонирование).

Генетическая инженерия высших организмов. Конструирование новых форм на уровне целых организмов.

С незапамятных времен человек скрещивает между собой растение, животных, отбирает лучших потомков, конструируя таким образом новые формы и породы с сочетанием полезных признаков и свойств. С развитием науки, в особенности генетики, когда стали известны законы наследования признаков, появилась возможность планировать опыты и заранее предсказывать, с какой частотой будут появляться в потомстве нужные нам особи. Ученые научились увеличивать и уменьшать число хромосом в клетках и таким образом получать иногда новые формы растений и животных.

В настоящее время путем манипулирования целыми наборами хромосом получено много новых ценных сортов растений. Разработанная мутационная теория дала возможность воздействия на организм и отдельные клетки радиацией, некоторыми химическими веществами, в результате чего можно резко увеличить естественный мутационный процесс. Метод искусственного мутагенеза нашел широкое распространение в селекции микроорганизмов, в селекции растений. Конструирование новых многоклеточных организмов методами генной инженерии начинается с манипуляций на отдельных клетках. Затем из измененных клеток выращивают целые организмы, несущие новые свойства.

studfiles.net

Перспективы использования в селекции генной и клеточной инженерии

Для того чтобы обеспечить себя доброкачественной пищей и сырьем и при этом не привести планету к экологической катастрофе, человечеству необходимо научиться эффективно изменять наследственную природу живых организмов. Поэтому не случайно главной задачей селекционеров в наше время стало решение проблемы создания новых форм растений, животных и микроорганизмов, хорошо приспособленных к индустриальным способам производства, устойчиво переносящих неблагоприятные условия, эффективно использующих солнечную энергию и, что особенно важно, позволяющих получать биологически чистую продукцию без чрезмерного загрязнения окружающей среды. Принципиально новыми подходами к решению этой фундаментальной проблемы является использование в селекции генной и клеточной инженерии. Генная (генетическая) инженерия. Это раздел молекулярной генетики, связанный с целенаправленным созданием новых молекул ДНК, способных размножаться в клетке-хозяине и осуществлять контроль за синтезом конечных продуктов метаболизма. Возникнув на стыке химии нуклеиновых кислот и генетики микроорганизмов, генная инженерия занимается расшифровкой структуры генов, их синтезом и клонированием, встраиванием выделенных из клеток живых организмов или вновь синтезированных генов в клетки растений и животных с целью направленного изменения их наследственных свойств. Для осуществления переноса генов (или трансгенеза) от одного вида организмов в другой, отдаленный по своему происхождению, необходимо выполнить несколько сложных операций:

• выделение генов (отдельных фрагментов ДНК) из клеток бактерий, растений или животных. В отдельных случаях эту операцию заменяют искусственным синтезом нужных генов;
• соединение (сшивание) отдельных фрагментов ДНК любого происхождения в единую молекулу в составе плазмиды;
• введение гибридной плазмидной ДНК, содержащей нужный ген, в клетки хозяина;
• копирование (клонирование) этого гена в новом хозяине с обеспечением его работы.

Клонированные гены путем микроинъекции вводят в яйцеклетку млекопитающих или протопласты растений (изолированные клетки, лишенные ферментативной обработкой клеточной стенки) и из них выращивают целых животных или растения, в геном которых встроены клонированные гены. Растения и животные, геном которых изменен путем генноинженерных операций, получили название трансгенных растений или трансгенных животных. Уже получены трансгенные мыши, кролики, свиньи, овцы, в геноме которых работают чужеродные гены различного происхождения, в том числе гены бактерий, дрожжей, млекопитающих, человека; а также трансгенные растения с генами других, неродственных видов. Трансгенные организмы свидетельствуют о больших возможностях генной инженерии как прикладной ветви молекулярной генетики. Например, в последние годы получено новое поколение трансгенных растений, для которых характерны такие ценные признаки, как устойчивость к гербицидам, к атаке насекомых и др. Есть все основания предполагать, что уже в ближайшем будущем будет решена проблема направленного изменения наследственности высших растений, что приведет к революции в сельском хозяйстве. В первую очередь речь пойдет о создании симбиоза между злаками и азотфиксирующими клубеньковыми бактериями, а это решит проблему азотных удобрений. Разрабатывается метод переноса в определенные растения более эффективных ферментативных систем метаболического пути фиксации атмосферного углерода (темновой фазы фотосинтеза, или цикла Кальвина), что позволит повысить скорость фиксации СO2 и продуктивность фотосинтеза культурных растений. Важным шагом к победе не только над генетическими болезнями, но и над старостью будут получение векторов, безопасных для клетки, и окончательная разгадка механизма активации, «включения и выключения» генов. Тогда у врачей появится возможность заменять в организме пожилых людей поврежденные в результате мутаций гены на нормальные. Хромосомная инженерия растений основывается на возможности замены отдельных хромосом или даже их фрагментов на сестринские от другого генотипа этого же или иного вида. Доказано, что некоторые фрагменты хромосом донора могут при соответствующих условиях встраиваться в хромосомы реципиента. Решение проблемы целенаправленного переноса участков хромосом может оказать революционное влияние на процесс селекции по двум причинам:

1. для такого переноса можно использовать естественные механизмы, созданные природой;
2. получать фрагменты хромосом значительно легче, чем выделять отдельные гены и пытаться встраивать их в геном реципиента.

Клеточная инженерия основана на использовании методов культивирования изолированных клеток и тканей на искусственной питательной среде в экспериментальных условиях. Этот метод основан на способности растительных клеток в результате регенерации формировать целое растение из единичной клетки. Условия регенерации разработаны для многих культурных растений: картофеля, пшеницы, ячменя, кукурузы, томата и др. Работа с этими объектами делает возможным использование в селекции нетрадиционных методов клеточной инженерии, таких, как соматическая гибридизация, гаплоидия, клеточная селекция, преодоление нескрещиваемости в культуре и др. Соматическая гибридизация — это слияние двух различных клеток в культуре тканей. Сливаться могут разные виды клеток одного организма и клетки разных, иногда очень далеких видов, например: мыши и крысы, кошки и собаки, человека и мыши. Очень важное направление клеточной инженерии связано с ранними стадиями эмбриогенеза. Например, оплодотворение яйцеклеток в пробирке уже сейчас позволяет преодолевать некоторые распространенные формы бесплодия у человека. У сельскохозяйственных животных с помощью инъекции гормонов удается получить от одной коровы-рекордистки десятки яйцеклеток, оплодотворить их в пробирке спермой породистого быка, а затем имплантировать в матку других коров и таким путем получить от одного ценного экземпляра в 10 раз больше потомства, чем это было возможно обычным путем. Культуру растительных клеток выгодно использовать для быстрого размножения медленно растущих растений: женьшеня, маслинной пальмы, малины, персиков и др. Так, при обычном разведении куст малины может дать не более 50 отростков и год, в то время как с помощью культуры клеток можно получить более 50 тыс. растений. При таком разведении иногда возникают растения более продуктивные, чем исходный сорт. Так были получены новые ценные сорта картофеля и грейпфрута.

jbio.ru

• 
  Растения талисманы для здоровья и благополучия
• 
  Растения которые не любит паутинный клещ
• 
  Растение паразит живущее на деревьях сканворд
• 
  Растение живой организм 3 класс схема
• 
  Препарат мухоед для комнатных растений отзывы
• 
  Подготовка воды для полива комнатных растений
• 
  Осевым органом побега цветкового растения является
• 
  Опа гангнам стайл зомби против растений
• 
  Мирт магические свойства этого комнатного растения
• 
  Мексиканское растение умирающее сразу после цветения
• 
  Машины для химической защиты растений презентация