Молекулярная биотехнология. Принципы и применение - Глик Б., Пастернак Дж. 2002
Молекулярная биотехнология микробиологических систем
Генная инженерия растений: методология
Физические методы переноса генов в растительные клетки
Системы переноса генов с помощью A. tumefaciens эффективно работают только в случае некоторых видов растений. В частности, однодольные растения, включая основные зерновые культуры (рис, пшеницу и кукурузу), практически не трансформируются A. tumefaciens. Тем не менее, модифицировав методики и тщательно контролируя условия, удалось трансформировать кукурузу и рис агробактериями A. tumefaciens, несущими векторы — производные Ti-плазмид. Так, например, незрелые зародыши кукурузы помещали на несколько минут в суспензию клеток A. tumefaciens, а затем инкубировали несколько дней в отсутствие селективного давления. После этого зародыши переносили в среду с антибиотиками, в которой могли расти только трансформированные растительные клетки. Эти клетки выдерживали в темноте в течение нескольких недель, затем переносили массу трансформированных растительных клеток на другую питательную среду и инкубировали на свету, чтобы произошла регенерация целого трансгенного растения. В табл. 17.1 перечислен ряд методов трансформации однодольных растений. Некоторые из этих методов требуют удаления клеточной стенки с образованием протопластов. Последние поддерживают в культуре как независимо растущие клетки или в специальной питательной среде, где они образуют клеточные стенки; из таких клеток может быть регенерировано целое растение. Кроме того, разработаны методы трансформации, позволяющие вводить клонированный ген в небольшое число клеток растительной ткани, из которой можно регенерировать целое растение, обходясь без регенерации из протопластов. В настоящее время для доставки ДНК в клетки растений предпочитают использовать либо векторы на основе Ті-плазмид, либо бомбардировку микрочастицами (табл. 17.1). Таким способом было генетически трансформировано более 50 различных видов растений (табл. 17.2).
Таблица 17.1. Методы введения ДНК в клетки растений
Метод |
Комментарий |
Использование Ті-плазмид |
Отличная высокоэффективная система, но применима не для всех видов растений |
Бомбардировка микрочастицами |
Используется для широкого круга растений и тканей; простой и дешевый метод |
Использование векторов на основе вирусов |
Неэффективный способ доставки ДНК в растительные клетки |
Прямое введение генов в протопласты растений |
Может использоваться для введения генов только в протопласты растительных клеток, из которых могут быть регенерированы жизнеспособные растения |
Микроиньекции |
Имеют ограниченное применение, поскольку единовременно инъекцию можно сделать только в одну клетку; манипуляции могут проводить только специалисты |
Электропорация |
Применяется для введения генов только в протопласты, из которых могут быть регенерированы жизнеспособные растения |
Слияние липосом |
Применяется для введения геном только в протопласты, из которых могут быть регенерированы жизнеспособные растения |
Таблица 17.2. Генетически трансформированные растения
Баклажан |
Земляной орех |
Овес |
Сахарная свекла |
Банан |
Канола |
Овсяница высокая |
Сахарный тростник |
Батат |
Капуста |
Овсяница красная |
Соевые бобы |
Бобы |
Картофель |
Огурец |
Солодка |
Виноград |
Киви |
Орхидея |
Сорго |
Гвоздика |
Клюква |
Папайя |
Спаржа |
Горох |
Кукуруза |
Петуния |
Табак |
Груша |
Латук |
Пион |
Томат |
Ежа сборная |
Лен |
Подорожник |
Тополь |
Ель европейская |
Лилия |
Подсолнечник |
Хлопок |
Ель канадская |
Лотос |
Пшеница |
Яблоня |
Жемчужное просо |
Люцерна |
Рис |
Ячмень |
Земляника |
Морковь |
Рожь |
Arahidopsis |