Получение трансгенных растений, устойчивых к гербицидам

Содержание 1
Введение 2
Глава 1. Создание трансгенных растений 4
1.1. Трансформация растительного генома 5
1.2. Основные способы введения генов в клетки растений 7
Глава 2. Создание гербицидоустойчивых растений 10
2.1. Этапы получения трансгенных растений, устойчивых к гербицидам 10
2.2. Механизмы, обеспечивающие устойчивость трансгенных растений к гербицидам 11
2.3. Наиболее популярные гербициды и создание устойчивых к ним трансгенных растений 12
Глава 3. Экспрессия чужеродных генов в геноме растений. 16
Глава 4. Проблемы биобезопасности трансгенных растений 20
Заключение 24
Список использованных источников и литературы. 26

Одним из основных направлений современной биотехнологии является получение культурных растений, устойчивых к насекомым, стрессовым воздействиям, грибной, бактериальной и вирусной инфекциям, гербицидам. Ученые разрабатывают способы повышения продуктивности растений, их устойчивости и улучшения качеств, используя методы генной инженерии.
Быстрые темпы развития генной инженерии растений приводят к стремительному росту возделываемых площадей, занятых трансгенными растениями. В сельском хозяйстве для уничтожения сорных трав используются гербициды широкого спектра действия, которые могут погубить и посевы. Это наносит огромный урон сельскому хозяйству. Поэтому необходима разработка новых сортов растений, устойчивых к гербицидам. Получение таких растений ведется в двух направлениях. Первое связано с селекцией устойчивых к гербицидам форм растений. Для этого интересующую культуру скрещивают с дикими видами растений, устойчивых к гербицидам. Вторым, более современным методом является метод получения трансгенных растений путем введения генов, экспрессия которых приводит к гербицид-резистентности культурных растений. Такой метод основан на прямом введении в геном растений соответствующих генов и заменяет длительную работу со скрещиванием. В результате экспрессии генов получаются растения, обладающие необходимыми свойствами.
Актуальность данной работы обусловлена потребностями сельского хозяйства в получении новых сортов растений, устойчивых к гербицидам. В настоящее время в странах Северной Америки и Европе разрешены к применению более 20 сортов трансгенных растений, устойчивых к гербицидам, таких важных сельскохозяйственных культур, как кукуруза, хлопок, рис, соя, пшеница, картофель, томаты, лен. Проходят полевые испытания трансгенные сорта клубники, сахарной свеклы и некоторых цветочных культур. Всего в мире трансгенными сортами и гибридами, устойчивыми к гербицидам, засеяно около 80 % всех посевов трансгенных сортов. В целом можно говорить о том, что получение трансгенных растений является одним из наиболее бурно развивающихся направлений биотехнологии.
Целью работы стало изучение и анализ научных данных по исследуемой теме, обзор имеющейся литературы, периодических изданий выявление актуальных проблем, возникающих в ходе получения трансгенных растений, устойчивых к гербицидам и способов их решения.
В задачи работы входило подробно изучить проблему создания трансгенных растений, рассмотреть наиболее популярные гербициды и методы создания трансгенных растений, устойчивых к их воздействию, изучить экспрессию чужеродных генов в геноме растений, проанализировать проблемы безопасности трансгенных растений.
В первой главе данной работы говорится о генной инженерии как науке и создании трансгенных растений, о трансформации растительного генома и способах введения генов в клетки растений. Вторая глава посвящена созданию гербицидоустойчивых растений. В ней перечислены этапы получения трансгенных растений, устойчивых к гербицидам, механизмы, которые обеспечивают устойчивость трансгенных растений к действию гербицидов, а также приводятся наиболее популярные гербициды и методы создания устойчивых к ним трансгенных растений. В третьей главе подробно рассматривается понятие экспрессии чужеродных генов в геноме растений. Четвертая глава посвящена проблемам биобезопасности трансгенных растений.

Цель и задачи, поставленные в работе, выполнены. В частности, подробно изучена проблема создания трансгенных растений, в работе приводятся наиболее популярные гербициды и методы создания трансгенных растений, устойчивых к их воздействию, изучен процесс экспрессии чужеродных генов в геноме растений, рассмотрены проблемы безопасности трансгенных растений.
Подводя итоги, можно констатировать следующее. Для конструирования растений необходимо решить задачи: выделить конкретный ген, разработать методы, обеспечивающие включение его в наследственный аппарат растительной клетки, регенерировать из единичных клеток нормальное растение с измененным генотипом. В первой главе помимо этого, также приводятся определения генетической инженерии и трансгенным растениям, рассмотрены основные способы введения чужеродных генов в клетки растений.
Во второй главе рассмотрены основные этапы получения трансгенных растений, устойчивых к гербицидам. Основными механизмами, которые обеспечивают устойчивость трансгенных растений к гербицидам, являются: транспортный, элиминирующий, регуляционный и контактный. Самыми популярными гербицидами являются атразин, хлорсульфурон, глифосат, Баста, гербициды дифенил-эфирового ряда. Помимо их характеристики в главе рассмотрены способы создания трансгенных растений, устойчивых к этим гербицидам.
В третьей главе были рассмотрены различные аспекты экспрессии генов, проблемы, которые при этом возникают и наиболее верные пути их решения. Так, наиболее часто применяемым промотором является 35S-промотор CaMV, являющийся конститутивным, также набирает обороты использование тканеспецифичных промоторов растительных генов, которые контролируют экспрессию генов в определенных тканях растений, а индуцибельные промоторы работают только в определенных условиях. Отмечено значение репортерных генов, являющихся маркерами экспрессии генов.
В четвертой главе описаны возможные риски, связанные с использованием генетически модифицированных продуктов – пища, приготовленная из таких продуктов, может содержать ген устойчивости к антибиотикам, а экологическое равновесие может нарушиться из-за массового открытого культивирования трансгенных растений. Но современная наука не подтверждает эти опасения. Проводятся многочисленные эксперименты, которые опровергают перенос человеку генов устойчивости к антибиотикам и доказывают маловероятность появления трудноистребимых суперсорняков. Также упомянут биотрансгенный путь борьбы с гербицидами, предполагающий использование животных для поедания сорняков, при этом культурное растение должны иметь ген, делающий это растение непривлекательным для животных.