Трансгендик өсүмдүктөр

Лекция

Тема: Трансгендик өсүмдүктөрдү колдонуу

План:

1. Зыянкеч курт-кумурскаларга туруктуу трансгендик өсүмдүктөрдү алуу.

2. Трансгендик өсүмдүктөрдү колдонуунун перспективалары

3. Трансгендик өсүмдүктөрдү колдонуу менен байланышкан экологиялык көйгөйлөр

1-суроо. Табиятта өсүмдүктөрдү жабыркатуучу түрдүү илдеттер менен зыянкечтер кеңири таралган жана алардын айыл-чарбасында тийгизген залалы чоң. ХХ-к экинчи жарымында өсүмдүктөрдүн зыянкечтери менен күрөшүү максатында бактериялык препараттар практика жүзүндө кеңири колдонула баштайт. Бул багытта Пастер институтунун кызматкери С.Метальников зор ийгиликтерге жетишет. Ал көбүнчө айыл-чарба өсүмдүктөрүнүн (өзгөчө пахта өсүмдүгү) зыянкечтери боюнча изилдөөлөрүн жүргүзөт. Зыянкеч курт-кумурскалар менен күрөшүүдө азыркы мезгилде микробиологиялык методго чоң маани берилет. Вирустардан, бактериялардан, козу-карындардан даярдалган препараттар жалпысынан биоинсектицид деген ат менен белгилүү.

Гендик инженериянын изилдөө багыттарына зыянкечтерге туруктуу трансгендик өсүмдүктөрдү алуу иштери кирет. Зыянкеч курт-кумурскалардын инфекцияларын козгоочу бактериялардын 90 түрү белгилүү. Алар көбүнчө Bacillus тукумуна кирген бактериялар, өзгөчө эффективдүү болуп Bacillus thuringiensis бактериясынын штаммдары эсептелет. Bacillus thuringiensis 1915-ж. немец окумуштуусу Е. Берлинер тарабынан бөлүнүп алынган (20-сүрөт).

20-сурөт. Bacillus thuringiensis клеткасы

Bacillus thuringiensis клеткалары туруктуу спораларды жана белок кристаллдарын пайда кылышат. Белоктук кристалл параспоралдык денече деп аталып составында эндотоксинди (уу) кармайт. Эндотоксин курт-кумурскалардын ичеги түтүгүн лизиске (эрүүгө ) учуратып өлүмгө алып келет.

Bacillus thuringiensis штаммынан дельта - эндотоксиндин синтезин башкаруучу ген бөлүнүп алынып, вектордук плазмидага орнотулуп ичеги таякчасынып (Е. соli) клеткасына киргизилген. Дельта-эндотоксин эми ичеги таякчасында синтезделе баштайт. Андан кийин гибриддик плазмиданы агробактериялардын штаммдарына өткөрүшөт. Агробактерияларды тамеки жалбырактарына жугузуу методу менен трансгендик тамеки өсүмдүгү алынат. Трансгендик тамеки бактериялык эндотоксинди иштеп чыга баштайт жана зыянкечтерге каршы туруктуу болуп калат.

Азыркы мезгилде дүйнө жүзү боюнча трансгендик өсүмдүктөргө чоң көңүл бурулуп төмөнкү маселелерди чечүүгө аракеттер жүрүп жатат:

- гербициддерге туруктуу трансгендик өсүмдүктөрдү алуу (гербициддерге туруктуу гендер сальмонелла бактерияларында, көк - жашыл балырларда кездешет);

- вирустарга туруктуу өсүмдүктөрдү алуу;

- өсүмдүк белокторунун баалуулугун жогорулатуу (лизинди көп топтоочу жүгөрүнүн формаларын түзүү; буурчак генин люцернанын геномуна орнотуу менен цистеин жана метионин аминокислоталардын синтезин көбөйтүү);

- топурактын шордуулугуна туруктуу өсүмдүктөрдү алуу (туруктуулук үчүн пролин аминокислотасы жооп берерин эскертели), пролиндин синтезин башкаруучу ген агробактериялардан алынган;

- суукка, төмөнкү температурага туруктуу өсүмдүктөрдү алуу үчүн, өсүмдүктөргө балыктардан алынган антифриз гендери орнотулган;

- атмосферадагы азотту фиксациялоо үчүн өсүмдүктөргө Rhizobium

бактерияларынын гендери орнотулган (пересадка генов - gene transfer).

2-суроо. Эл аралык агробиотехнология кызматынын берген маалыматына таянсак, 1996-жылдан 1999- жылга карай трансгендик өсүмдүктөр ээлеген айдоо аянттары 24 эсеге көбөйгөн, б.а. 40 млн.га ээлеген. Трансгендик айыл-чарба өсүмдүктөрүн өндүрүүчү мамлекет болуп АКШ эсептелет. Трансгендик маданий өсүмдүктөрдүн ичинен 54% соя, 28% жүгөрү, 9% пахта жана рапс, 1% картофель, ашкабак, папайя ээлейт. Трансгендик пахта, жүгөрүнүн көлөмүн жогорулатуунун коммерциялык себептери бар. Кээ бир өлкөлөрдө трансгендик маданий өсүмдүктөрдү көбөйтүүгө, реализациялоого жана калк тарабынан пайдаланууга мораторий жарыяланган. Өзгөчө Европа мамлекеттери катуу позицияда турушат. Божомол менен Кытай мамлекетинде трансгендик маданий өсүмдүктөр ээлеген айдоо аянттары 300-500миң га жетет.

Россияда трансгендик өсүмдүктөрдүн сапаттарын окуп үйрөнүү иштери Илимдер академиясынын "Биоинженерия" борборунда, М.В. Ломоносов атындагы МГУда, айыл-чарба биотехнологиясы илимий изилдөө борборунда жүргүзүлөт, Кыргызстанда трансгендик маданий өсүмдүктөрдү пайдалануу, аларды эсепке алуу боюнча иш аракеттер жокко эсе.

3-суроо.

Азыркы мезгилде трансгендик (генетикалык модификацияланган) өсүмдүктөрдүн санына 200 өсүмдүк түрлөрү кирет. Бүгүнкү күндө айыл-чарба өсүмдүктөрдүн гендик инженериясы классикалык селекция жолу менен өрчүүдө. Окумуштуулардын изилдөөлөрү өсүмдүктөрдүн жагымсыз шарттарга туруктуулугун күчөтүү, өсүмдүк продукциясын сактоо сапатына багытталган. Генетикалык модификацияланган өсүмдүктөр жаңы касиеттерге, белгилерге ээ болушат, мис: кадимки кант кызылчасы сахарозанын ордуна төмөнкү молекулалуу фруктан затын топтойт, ал эми банан жемиштери вакциналык касиетке ээ болот. Бактериялык гендерге ээ болгон жогорку түзүлүштөгү өсүмдүктөр ксенобиотиктерди (бөтөн органикалык заттарды) ажыратууга жөндөмдүү болул калышат. Трансгендик өсүмдүктөрдү пайдалануу тууралуу коомчулукта ар түрдүү пикирлер бар. Кээ бирлери оң көз карашта болсо, кээ бирлерп өтө терс кабыл алышууда, себеби, алардын ою боюнча гентикалык модификацияланган өсүмдүктөрдүн адамдын ден-соолугуна тийгизген таасири аныктала элек, жалпы адамзатка чоң зыян алып келиши мүмкүн.

Бирок ГМӨ (генетикалык модификациялык өсүмдүктөр) _ жактоочулары бул багыттын экологиялык мааниси чоң экендигин айтышат. Анткени азыркы учурда колдонгон пестициддер, инсектициддер, гербициддер, химиялык жер семирткичтер айлана-чөйрөгө өтө чоң залалын тийгизүүдө жана синтетикалык-химиялык заттар оңойлук менен ажырабай турган топтолуучу (кумуляциялануучу) бирикмелер болуп саналат. Трансгендик өсүмдүктөр менен жүргүзүлгөн алгычкы тажрыйбалар Россиянын "Биоинженерия" илимий борборунда башталган. Бул изилдөөлөр айыл-чарба өсүмдүктөрүнүн трансгендик түрлөрү боюнча жүргүзүлгөн. Кээ бир картошканын геномуна гербициддге туруктуу гендик конструкция, а кээ бир сортторго вирустарга туруктуу гендер орнотулган.

Азыркы мезгилде АКШда окумуштуулар тарабынан зыянкеч колорадо коңузуна туруктуу картошканын сорттору алынган. Колорадо коңузу картошканын түшүмүнө чындыгында чоң зыянын тийгизет. Бул зыянкеч менен күрөшүүдө ар түрдүү кымбат химиялык инсектициддерди жок дегендс 4-8 жолу колдонуу керск. Мындай химиялык заттар зыянкечтерди убактылуу жок кылуу менен адамдын жана жаныбарлардын организмин чоң коркунуч туудуруп ууландырышат. Белгилеп кетсек, зыянкечтер химиялык инсектициддерге карата тез эле резистенттүү болуп калышат.

"Монсанто" компаниясынын изилдөөлөрү картошканын геномуна Bacillus thuringiensis var.tenebrioides бактериясынын эндотоксинди синтездөөчү генин орнотушкан. Картошканын жаңы гени колорадо коңузуна каршы эндотоксин белогун иштеп чыгат. Эндотоксин белогунун өлчөмү картошканын жалбырагындагы 5,4-28,3 мкг/г, ал эми картошка түймөгүндө 0,4-2,0 мкг/г чийки массага туура келет. Токсикологиялык изилдөөлөр көрсөткөндөй эндотоксин белогу (Вt.f) адамдын, жаныбарлардын организмине жана айлана-чөйрөгө зыянсыз болуп эсептелет. Айыл-чарба тармагында акыркы 30 жыл ичинде чет мамлекеттерде Bacillus thuringiensis негизинде биоинсектициддер (Лепидоцид, Динел, Йнсектин, Энтеробактерин, Новодор) колдонулууда.

Монсанто компаниясы тартуулаган картошканын трансгендик сорттору АКШ, Канада, Япония мамлекеттеринде кеңири пайдаланылат.

Монсантонун трансгендик картошка сортторуна биокоопсуздук боюнча баа берүүдө төмөндөгүдөй маселелер чечилген:

- Трансгендик сорттордун геномун текшерүү;

- Өсүмдүктөрдүн ткандарында Вt.f белогунун топтолуу деңгээлин аныктоо;

- Трансгендик өсүмдүктөрдүн ризосфералык жана эпифиттик микроорганизмдерге таасир этүүсү;

- Трансгендик сорттордун түрдүү бактериялык, вирустук, козу карын оору козгогучтарына туруктуулугун аныктоо;

- Пестициддер менен таасир этүүдө трансгендик сорттордун реакциясына баа берүү;

- Картошка түймөктөрүнүн сакталуусуна анализ берүү;

- Вt.f белогуна колорадо коңузунун резистенттүүлүгүн изилдөө.

Жогоруда көрсөтүлгөн критерийлер толук аныкталгандан кийин гана трансгендик картошка сорттору Россия жана башка өлкөлөргө таратылат.

Өсүмдүктөрдүн гендик инженериялык биотехнологиясынын перспективалары.

Азыркы мезгилде генетикалык инженериянын методдору молекулярдык жаңа клеткалык биологиянын негизги бөлүгү болуп эсептелет. Өсүмдүктөрдүн гендик инженериялык биотехнологиясынын негизги маселелерине төмөнкүлөр кирет:

1) Генетикалык трансформация

2) Бөтөн гендердин экспрессиясы

3) Трансгендик өсүмдүктөрдүн клеткаларын башкаруу

Өсүмдүктөр физиологиясындагы 3 чоң ачылыш гендик инженериянын биотехнологиясы үчүн негиз болуп берди:

1) Фитогормондордун ачылышы;

2) Өсүмдүк ткандарын жана клеткаларын (жасалма чөйрөдө) өстүрүү методдорун иштеп чыгуу;

3) Тотипотенттүүлүк феноменинин ачылышы.

Тотипотенттүүлүк - (англ. totipotency, лат. totus -бүтүн, potentia - күч, мүмкүнчүлүк) - организмдин түрдүү клеткалык тибинин өрчүшүнө бөлүнүү жолу менен алып келүүчү клетканын жөндөмдүүлүгү аталат, б.а. жогорку түзүлүштөгү организмдин түрдүү клеткасына дифференциялануучу касиет. Өсүмдүктөрдүн гендик инженерия биотехнологиясынын потенциалдары күндөн күнгө көбөйүүдө, мис: жогорку түзүлүштөгү өсүмдүктөрдүн хлоропласттарын трансформациялоо методдору иштелип чыккан, ядролук инженериянын технологиясына көңүл бурулууда.