Войти
Генетически модифицированные растения были разработаны для научных исследований, чтобы создавать новые цвета растений, доставлять вакцины и создавать улучшенные посевы. Геномы растений можно сконструировать физическими методами или с использованием Agrobacterium для доставки последовательностей, содержащихся в бинарных векторах Т-ДНК. Многие растительные клетки плюрипотентны, что означает, что можно собрать одну клетку зрелого растения, а затем при правильных условиях сформировать новое растение. Этой способностью могут воспользоваться генные инженеры; путем отбора клеток, которые были успешно трансформированы во взрослом растении, можно вырастить новое растение, содержащее трансген в каждой клетке, с помощью процесса, известного как культура ткани.
Многие достижения в области генной инженерии возник в результате экспериментов с табаком. Основные достижения в культуре тканей и клеточных механизмах для широкого спектра растений были достигнуты благодаря системам, разработанным в табаке. Это было первое растение, созданное с помощью генной инженерии, и оно считается модельным организмом не только для генной инженерии, но и для ряда других областей. Таким образом, трансгенные инструменты и процедуры хорошо зарекомендовали себя, что делает его одним из самых простых для трансформации растений. Другой крупный модельный организм, имеющий отношение к генной инженерии, - это Arabidopsis thaliana. Его небольшой геном и короткий жизненный цикл позволяют легко манипулировать им, и он содержит множество гомологов важных видов сельскохозяйственных культур. Это было первое растение секвенированное, имеющее обильные биоинформатические ресурсы и его можно трансформировать, просто окунув цветок в раствор трансформированной Agrobacterium.
В ходе исследований были созданы растения. чтобы помочь обнаружить функции определенных генов. Самый простой способ сделать это - удалить ген и посмотреть, какой фенотип развивается по сравнению с формой дикого типа. Любые различия могут быть результатом отсутствия гена. В отличие от mutagenisis, генная инженерия позволяет целенаправленно удалять без нарушения других генов в организме. Некоторые гены экспрессируются только в определенных тканях, поэтому репортерные гены, такие как GUS, могут быть прикреплены к интересующему гену, позволяя визуализировать местоположение. Другой способ проверить ген - это немного изменить его, а затем вернуть растению и посмотреть, оказывает ли он такое же влияние на фенотип. Другие стратегии включают прикрепление гена к сильному промотору и наблюдение за тем, что происходит, когда он чрезмерно экспрессируется, заставляя ген экспрессироваться в другом месте или на разных стадиях развития.
Синяя роза Suntory 
Кенийцы изучают устойчивую к насекомым трансгенную Bt кукурузу Некоторые генетически модифицированные растения являются чисто декоративными. Они модифицированы для более низкого цвета, аромата, формы цветка и архитектуры растений. Первые генетически модифицированные декоративные растения начали коммерциализацию измененного цвета. Гвоздики были выпущены в 1997 году с самым популярным генетически модифицированным организмом, синей розой (на самом деле бледно-лиловой или лиловой), созданной в 2004 году. продаются в Японии, США и Канаде. Другие генетически модифицированные декоративные растения включают хризантему и петунию. Помимо повышения эстетической ценности, есть планы по созданию декоративных растений, которые потребляют меньше воды или устойчивы к холоду, что позволит выращивать их вне естественной среды обитания.
Он имеет было предложено генетически модифицировать некоторые виды растений, которым угрожает исчезновение, чтобы они были устойчивыми к инвазивным растениям и болезням, таким как изумрудный ясень в Северной Америке и грибковое заболевание Ceratocystis platani в Европе платаны. Вирус кольцевой пятнистости папайи (PRSV) уничтожал деревья папайи на Гавайях в двадцатом веке до тех пор, пока трансгенным растениям папайи не была придана устойчивость, обусловленная патогенами. Однако генетическая модификация для сохранения растений остается в основном спекулятивной. Уникальное беспокойство вызывает то, что трансгенный вид может больше не иметь достаточного сходства с исходным видом, чтобы действительно утверждать, что исходный вид сохраняется. Вместо этого трансгенные виды могут быть достаточно генетически разными, чтобы считаться новым видом, что снижает ценность генетической модификации для сохранения.
Генетически модифицированные культуры - это генетически модифицированные растения, которые используются в сельское хозяйство. Первые предоставленные культуры используются в пищу животным или людям и обеспечивают устойчивость к определенным вредителям, болезням, условиям окружающей среды, порче или химическим обработкам (например, устойчивость к гербициду ). Второе поколение сельскохозяйственных культур было направлено на улучшение качества, часто за счет изменения профиля питательных веществ. Генетически модифицированные культуры третьего поколения могут использоваться для непродовольственных целей, включая производство фармацевтических агентов, биотоплива и других промышленно полезных товаров, а также для биоремедиации.
Развитие сельского хозяйства преследует три основные цели; увеличение производства, улучшение условий для сельскохозяйственных рабочих и устойчивость. ГМ-культуры вносят свой вклад, улучшая урожай за счет снижения нагрузки со стороны насекомых, повышения питательной ценности и устойчивости к различным абиотическим стрессам. Несмотря на этот потенциал, по состоянию на 2018 год коммерческие культуры ограничиваются в основном товарными культурами, такими как хлопок, соя, кукуруза и канола, и подавляющее большинство интродуцированных признаков обеспечивают либо устойчивость к гербицидам, либо устойчивость к насекомым. На сою приходилась половина всех генетически модифицированных культур, посаженных в 2014 году. Принятие фермерами было быстрым, в период с 1996 по 2013 год общая площадь земель, возделываемых ГМ-культурами, увеличилась в 100 раз с 17 000 квадратных километров (4 200 000 акров). до 1,750,000 км (432 млн акров). Хотя географически распространение было очень неравномерным, с сильным ростом в Северной и Южной Америке и некоторых частях Азии и незначительным в Европе и Африке. Его социально-экономический разброс был более равномерным: примерно 54% мировых ГМ-культур выращивались в развивающихся странах в 2013 году.
Большинство ГМ-культур были модифицированы для обеспечения устойчивости к выбранным гербицидам, обычно на основе глифосата или глюфосината. Генетически модифицированные культуры, созданные для устойчивости к гербицидам, теперь более доступны, чем устойчивые сорта, выведенные традиционным способом; в США 93% соевых бобов и большая часть выращиваемой ГМ кукурузы устойчивы к глифосату. Большинство доступных в настоящее время генов, используемых для создания устойчивости к насекомым, происходят от бактерии Bacillus thuringiensis. Большинство из них имеют форму генов дельта-эндотоксина, известных как cry-белки, в то время как некоторые используют гены, которые кодируют. Единственный коммерчески используемый для защиты насекомых ген, который не происходит от B. thuringiensis, представляет собой ингибитор трипсина Cowpea трипсина (CpTI). CpTI был впервые одобрен для использования хлопка в 1999 году и в настоящее время проходит испытания на рисе. Менее одного процента ГМ-культур содержали другие признаки, в том числе обеспечение устойчивости к вирусам, задержку старения, изменение цвета цветов и изменение состава растений. Золотой рис - наиболее известная ГМ-культура, которая направлена на увеличение количества питательных веществ. значение. Он был сконструирован с использованием трех генов, которые биосинтезируют бета-каротин, предшественник витамина A, в съедобных частях риса. Он предназначен для производства обогащенных пищевых продуктов, которые будут выращиваться и потребляться в районах с нехваткой диетического витамина A. дефицит, от которого, по оценкам, ежегодно умирает 670 000 детей в возрасте до 5 лет и вызывается еще 500 000 случаев необратимой детской слепоты. Исходный золотой рис продуцировал 1,6 мкг / г каротиноидов, при дальнейшем развитии этот показатель увеличился в 23 раза. В 2018 году он получил первые разрешения на использование в пищу.
Растения и растительные клетки были генетически модифицированы для производства биофармацевтических препаратов в биореакторах, процесс, известный как Pharming. Была проведена работа с ряской Lemna minor, водорослями Chlamydomonas reinhardtii и мхом Physcomitrella. патент. Производимые биофармацевтические препараты включают цитокины, гормоны, антитела, ферменты и вакцины, большая часть которых накапливается в семенах растений. Многие лекарства также содержат натуральные растительные ингредиенты, и пути их производства были генетически изменены или переданы другим видам растений для производства большего объема и более качественных продуктов. Другие варианты биореакторов - это биополимеры и биотопливо. В отличие от бактерий, растения могут модифицировать белки пост- трансляционно, что позволяет им создавать более сложные молекулы. Они также представляют меньший риск заражения. В трансгенных клетках моркови и табака культивировали терапевтические препараты, включая лекарственное лечение болезни Гоше.
Производство и хранение вакцин имеет большой потенциал для трансгенных растений. Вакцины дороги в производстве, транспортировке и применении, поэтому наличие системы, которая может производить их на месте, обеспечит больший доступ к более бедным и развивающимся районам. Помимо очистки вакцин, экспрессированных в растениях, можно также производить съедобные вакцины из растений. Съедобные вакцины стимулируют иммунную систему при приеме внутрь для защиты от определенных заболеваний. Хранение в растениях снижает долгосрочные затраты, поскольку их можно распространять без необходимости хранения в холодильнике, они не нуждаются в очистке и имеют долгосрочную стабильность. Кроме того, присутствие в клетках растений обеспечивает некоторую защиту от кислот кишечника при пищеварении. Однако затраты на разработку, регулирование и содержание трансгенных растений высоки, что приводит к тому, что большинство современных вакцин на основе растений применяется в ветеринарии, где контроль не такой строгий.
