Википедија

Генетски изменето растение

Генетски модифицирани растенија ― растенија кои се конструирани за научни истражувања, за создавање нови бои во растенијата, испорака на вакцини и создавање подобрени култури. Растителните геноми може да бидат изградени со физички методи или со употреба на Agrobacterium за испорака на секвенци сместени во бинарни вектори на Т-ДНК. Многу растителни клетки се плурипотентни, што значи дека една клетка од зрело растение може да биде набрана и потоа под соодветни услови да биде створено ново растение. Оваа способност најчесто ја користат генетските инженери преку избирање клетки кои можат успешно да се преобразат во возрасно растение кое потоа може да биде одгледувано во повеќе нови растенија кои содржат трансген во секоја клетка преку постапка познат како култура на ткиво.[1]

Истражување

уреди

Голем дел од напредокот во областа на генетското инженерство дошло од опитување со тутунот. Големиот напредок во ткивната култура и растителните клеточни механизми за широк опсег на растенија потекнува од системите развиени во тутунот.[2] Тоа било првото растение кое било генетски изменувано и е сметано за модел на организам не само за генетско инженерство, туку и за низа други области.[3] Како такви, трансгенските алатки и процедури се добро воспоставени што го прави едно од најлесните растенија да се преобразат.[4] Друг главен модел на организам релевантен за генетското инженерство е Arabidopsis thaliana. Нејзиниот мал геном и краткиот животен циклус го олеснуваат манипулирањето и содржи многу хомолози на важни видови култури.[5] Тоа било првото растение кое било секвенционирано, има изобилство биоинформатички ресурси и може да биде преобразено со едноставно потопување на цвет во преобразен раствор на Agrobacterium.[6]

Во истражувањето, растенијата се конструирани за да помогнат во откривањето на функциите на одредени гени. Наједноставниот начин да го направите ова е да го отстраните генот и да видите каков фенотип се развива во споредба со обликот од дивата варијанта. Сите разлики веројатно се резултат на исчезнатиот ген. За разлика од мутагенезата, генетското инженерство овозможува насочено отстранување без нарушување на другите гени во организмот.[1] Некои гени се изразуваат само во одредено ткиво, така што гените за известување, како GUS, може да бидат прикачени на генот од интерес што овозможува гледање на местото.[7] Други начини за тестирање на генот е малку да биде променет, а потоа да биде вратен во растението и да се види дали сè уште го има истиот ефект врз фенотипот. Други стратегии се прикачување на генот на силен промотор и да видиме што се случува кога тој е премногу изразен, принудувајќи го генот да се изрази на различно место или во различни развојни фази.[1]

За украсни цели

уреди
 
Сантори „сина“ роза.
 
Кенијците ја разгледуваат трансгенската пченка Бт отпорна на инсекти.

Некои генетски изменети растенија се чисто украсни. Тие се модифицирани за бојата на цветот, мирисот, обликот на цветот и архитектурата на растенијата.[8] Првите генетски модифицирани украсни растенија ја комерцијализираа изменетата боја.[9] Каранфилите биле пуштени во продажба во 1997 година, со најпопуларниот генетски изменет организам, сина роза (всушност лаванда или вивта боја) создадена во 2004 година.[10] Розите се продавани во Јапонија, Соединетите Држави и Канада.[11][12] Други генетски изменети украсни растенија вклучуваат хризантема и петунија.[8] Покрај зголемувањето на естетската вредност, се планира да бидат развиени украсни растенија кои трошат помалку вода или се отпорни на студ, што ќе им овозможи да бидат одгледувани надвор од нивните природни средини.[13]

Зачувување

уреди

Предложено е генетски да бидат изменувани некои растителни видови на кои им се заканува истребување за да бидат отпорни инвазивни растенија и болести, како што е Agrilus planipennis во Северна Америка и габичната болест Ceratocystis platani кај европските чинари.[14] Папајскиот прстенестоточкест вирус ги опустошил дрвјата папаја на Хаваи во дваесеттиот век додека на трансгенските растенија папаја не им била дадена отпорност добиена од патогенот.[15] Сепак, генетската изменување за зачувување кај растенијата останува главно шпекулативна. Единствена загриженост е тоа што трансгенскиот вид веќе нема доволно сличност со првичниот вид за вистински да тврди дека првичниот вид е зачуван. Наместо тоа, трансгенските видови може да бидат генетски доволно различни за да се сметаат за нов вид, со што се намалува вредноста на зачувувањето на генетското изменување.[14]

Култури

уреди

Генетско изменетите култури се генетски изменети растенија кои се користени во земјоделството. Првите доставени култури се користени за животинска или човечка храна и обезбедуваат отпорност на одредени штетници, болести, услови на животната средина, расипување или хемиски третмани (на пр. отпорност на хербицид).[16] Втората генерација на култури имала за цел да го подобри квалитетот, често со менување на профилот на хранливи материи. Генетски изменетите култури од третата генерација може да бидат користени за непрехранбени цели, вклучително и производство на фармацевтски агенси, биогорива и други индустриски корисни добра, како и за биоремедијација.[17]

Постојат три главни цели за унапредување на земјоделството; зголемено производство, подобрени услови за земјоделските работници и одржливост. Генетско изменетите култури придонесуваат преку подобрување на жетвата преку намалување на притисокот од инсекти, зголемување на хранливата вредност и толерирање на различни абиотски стресови. И покрај овој потенцијал, од 2018 година, комерцијализираните култури се ограничени најмногу на готовински култури како памук, соја, пченка и маслодајна репка, а огромното мнозинство од воведените особини обезбедуваат или толеранција на хербициди или отпорност на инсекти.[17] Сојата сочинува половина од сите генетски изменети култури засадени во 2014 година.[18] Усвојувањето од страна на земјоделците било брзо, помеѓу 1996 и 2013 година, вкупната површина на земјиштето обработено со генетско изменети култури се зголеми за фактор 100, од 17 илјади км2 на 1.750.000 км2.[19] Географски, иако ширењето било многу нерамномерно, со силен раст во Америка и делови од Азија и малку во Европа и Африка.[17] Нејзиното општественоекономско ширење било порамномерно, со приближно 54% од светските генетско изменети култури одгледувани во земјите во развој во 2013 година.[19]

Храна

уреди

Поголемиот дел од генетско изменетите културите се изменувани да бидат отпорни на одбрани хербициди, обично на база на глифосат или глуфозинат. Генетски изменетите култури дизајнирани да се спротивстават на хербицидите сега се подостапни од конвенционално одгледуваните отпорни сорти;[20] во Соединетите Држави 93% од сојата и поголемиот дел од одгледуваната генетски изменета пченка е толерантна на глифосат.[21] Повеќето моментално достапни гени кои се користени за инженерство на отпорност на инсекти доаѓаат од бактеријата Bacillus thuringiensis. Повеќето се во облик на гени на делта ендотоксин, додека неколку ги користат гените што ги кодираат вегетативните инсектицидни белковини.[22] Единствениот ген кој комерцијално е користен за да обезбеди заштита од инсекти кој не потекнува од B. thuringiensis е инхибиторот на трипсин на кравјиот грашок. Овој инхибитор за прв пат бил одобрен за употреба на памук во 1999 година и во моментов е подложен на испитувања во ориз.[23][24] Помалку од еден процент од генетско изменетите култури содржеле други особини, кои вклучуваат обезбедување отпорност на вируси, одложување на стареењето, менување на бојата на цветот и менување на составот на растенијата.[18] Златниот ориз е најпознатата генетски изменета култура која е насочена кон зголемување на хранливата вредност. Конструиран е со три гени кои биосинтетизираат бета-каротин, претходник на витаминот А, во јадливите делови на оризот.[25] Наменет е да биде произведена збогатена храна која треба да биде одгледувана и консумирана во области со недостиг на витамин А во исхраната,[26] недостаток за кој секоја година се проценува дека убива 670.000 деца на возраст под 5 години[27] и предизвикува дополнителни 500.000 случаи на неповратно детско слепило.[28] Првобитниот златен ориз произведувал 1,6μg/g каротиноиди, со понатамошен развој што го зголемил ова за 23 пати.[29] Во 2018 година ги добил првите одобренија за употреба како храна.[30]

Биофармацевтски препарати

уреди

Растенијата и растителните клетки се генетски конструирани за производство на биофармацевтски производи во биореактори, постапка познат како фармацефтско одгледување. Работа е направена со ситната водна леќа,[31] алгата Chlamydomonas reinhardtii[32] и мовот Physcomitrella patens.[33][34] Произведените биофармацевтски производи вклучуваат цитокини, хормони, антитела, ензими и вакцини, од кои повеќето се собирани во семето на растението. Многу лекови содржат и природни растителни состојки и патиштата што водат до нивно производство се генетски изменети или пренесени на други растителни видови за да се произведе поголем волумен и подобри производи.[35] Други можности за биореактори се биополимерите[36] и биогоривата.[37] За разлика од бактериите, растенијата можат да ги изменуваат белковините послепреведувачки, овозможувајќи им да создаваат посложени молекули. Тие исто така претставуваат помал ризик да бидат контаминирани.[38] Терапевтските средства кои се одгледувани во трансгенски клетки од морков и тутун,[39] вклучувајќи и третман со лекови за Гошеовата болест.[40]

Вакцини

уреди

Производството и складирањето вакцини има голем потенцијал во трансгенските растенија. Вакцините се скапи за производство, транспорт и администрирање, така што имањето систем што би можело да ги произведува локално би овозможило поголем пристап до посиромашните и областите во развој.[35] Покрај прочистувањето на вакцините изразени во растенијата, можно е и производство на вакцини за јадење во растенијата. Јадливите вакцини го стимулираат имуниот систем кога се внесуваат за заштита од одредени болести. Складирањето во растенијата ги намалува долгорочните трошоци бидејќи тие можат да се шират без потреба од складирање во ладилници, не треба да се прочистуваат и имаат долгорочна стабилност. Исто така, сместувањето во растителните клетки обезбедува одредена заштита од цревните киселини при варењето; трошокот за развој, регулирање и содржи трансгенски растенија е висока, што доведува до тоа што повеќето актуелни развојни вакцини базирани на растенија се применуваат во ветерината, каде што контролите не се толку строги.[41]

Наводи

уреди
  1. ↑ 1,0 1,1 1,2 Walter, Peter; Roberts, Keith; Raff, Martin; Lewis, Julian; Johnson, Alexander; Alberts, Bruce (2002). „Studying Gene Expression and Function“. Molecular Biology of the Cell (4th. изд.). Garland Science.
  2. ↑ „Tobacco (Nicotiana tabacum L.) — A Model System for Tissue Culture Interventions and Genetic Engineering“. Indian Journal of Biotechnology. 3: 171–184. 2004.
  3. ↑ „[Genetically modified tobacco--chance or threat for smokers?]“ [Genetically modified tobacco--chance or threat for smokers?] (PDF). Przeglad Lekarski (полски). 64 (10): 908–12. 2007. PMID 18409340. Архивирано од изворникот (PDF) на 2013-01-23. Посетено на 8 февруари 2024.
  4. ↑ Mou, Beiquan; Scorza, Ralph (2011-06-15). Transgenic Horticultural Crops: Challenges and Opportunities. CRC Press. стр. 104. ISBN 978-1-4200-9379-7.
  5. ↑ „The impact of Arabidopsis research on plant biotechnology“. Biotechnology Advances. 13 (3): 403–14. 1995. doi:10.1016/0734-9750(95)02003-L. PMID 14536094.
  6. ↑ „Arabidopsis: the original plant chassis organism“. Plant Cell Reports. 37 (10): 1359–1366. октомври 2018. doi:10.1007/s00299-018-2286-5. PMID 29663032.
  7. ↑ „GUS fusions: beta-glucuronidase as a sensitive and versatile gene fusion marker in higher plants“. The EMBO Journal. 6 (13): 3901–7. December 1987. doi:10.1002/j.1460-2075.1987.tb02730.x. PMC 553867. PMID 3327686.
  8. ↑ 8,0 8,1 „Biotechnology in Ornamental Plants - Pocket K“. www.isaaa.org. Посетено на 8 февруари 2024.
  9. ↑ „Genetic modification; the development of transgenic ornamental plant varieties“. Plant Biotechnology Journal. 10 (8): 891–903. October 2012. doi:10.1111/j.1467-7652.2012.00693.x. PMID 22537268.
  10. ↑ Nosowitz, Dan (15 септември 2011). „Suntory Creates Mythical Blue (Or, Um, Lavender-ish) Rose“. Popular Science. Посетено на 8 февруари 2024.
  11. ↑ „Suntory to sell blue roses overseas“. The Japan Times. 11 септември 2011. Архивирано од изворникот на 22 ноември 2012. Посетено на 8 февруари 2024.
  12. ↑ „World's First 'Blue' Rose Soon Available in U.S“. Wired. 14 септември 2011.
  13. ↑ „Green genetic engineering now conquers the ornamental plant market as well“. www.biooekonomie-bw.de (англиски). Архивирано од изворникот на 2019-04-03. Посетено на 8 февруари 2024.
  14. ↑ 14,0 14,1 „The Case for Genetic Engineering of Native and Landscape Trees against Introduced Pests and Diseases“. Conservation Biology (англиски). 16 (4): 874–79. 2002-08-01. doi:10.1046/j.1523-1739.2002.00523.x.
  15. ↑ Tripathi S, Suzuki J, Gonsalves D (2007). „Development of Genetically Engineered Resistant Papaya for papaya ringspot virus in a Timely Manner: A Comprehensive and Successful Approach“. Plant-Pathogen Interactions. Methods in Molecular Biology. 354. стр. 197–240. doi:10.1385/1-59259-966-4:197. ISBN 978-1-59259-966-0. PMID 17172756.
  16. ↑ Sarkar, Snehasish; Roy, Souri; Ghosh, Sudip K. (18 мај 2021). „Development of marker-free transgenic pigeon pea (Cajanus cajan) expressing a pod borer insecticidal protein“. Scientific Reports (англиски). 11 (1): 10543. Bibcode:2021NatSR..1110543S. doi:10.1038/s41598-021-90050-8. ISSN 2045-2322. PMC 8131364 Проверете ја вредноста |pmc= (help). PMID 34007007 Проверете ја вредноста |pmid= (help).
  17. ↑ 17,0 17,1 17,2 Qaim, Matin (2016-04-29). „Introduction“. Genetically Modified Crops and Agricultural Development (англиски). Springer. стр. 1–10. ISBN 9781137405722.
  18. ↑ 18,0 18,1 „Global Status of Commercialized Biotech/GM Crops: 2014 - ISAAA Brief 49-2014“. ISAAA.org. Посетено на 8 февруари 2024.
  19. ↑ 19,0 19,1 ISAAA 2013 Annual Report Executive Summary, Global Status of Commercialized Biotech/GM Crops: 2013 ISAAA Brief 46-2013, Посетено на 8 февруари 2024
  20. ↑ „Pleiotropic effects of herbicide-resistance genes on crop yield: a review“. Pest Management Science. 69 (8): 897–904. August 2013. doi:10.1002/ps.3522. PMID 23457026.
  21. ↑ „Current state of herbicides in herbicide-resistant crops“. Pest Management Science. 70 (9): 1351–7. септември 2014. doi:10.1002/ps.3727. PMID 24446395.
  22. ↑ Fleischer, Shelby J.; Hutchison, William D.; Naranjo, Steven E. (2014). „Sustainable Management of Insect-Resistant Crops“. Plant Biotechnology. стр. 115–127. doi:10.1007/978-3-319-06892-3_10. ISBN 978-3-319-06891-6.
  23. ↑ „SGK321“. GM Approval Database. ISAAA.org. Посетено на 8 февруари 2024.
  24. ↑ „Is China ready for GM rice?“. Nature. 455 (7215): 850–2. октомври 2008. doi:10.1038/455850a. PMID 18923484.
  25. ↑ „Engineering the provitamin A (beta-carotene) biosynthetic pathway into (carotenoid-free) rice endosperm“. Science. 287 (5451): 303–5. јануари 2000. Bibcode:2000Sci...287..303Y. doi:10.1126/science.287.5451.303. PMID 10634784.
  26. ↑ Frist, Bill (21 ноември 2006). „'Green revolution' hero“. Washington Times. One existing crop, genetically engineered "golden rice" that produces vitamin A, already holds enormous promise for reducing blindness and dwarfism that result from a vitamin-A deficient diet.
  27. ↑ „Maternal and child undernutrition: global and regional exposures and health consequences“. Lancet. 371 (9608): 243–60. јануари 2008. doi:10.1016/S0140-6736(07)61690-0. PMID 18207566.CS1-одржување: display-автори (link)
  28. ↑ „Vitamin A deficiency and attributable mortality among under-5-year-olds“. Bulletin of the World Health Organization. 70 (2): 225–32. 1992. PMC 2393289. PMID 1600583.
  29. ↑ „Improving the nutritional value of Golden Rice through increased pro-vitamin A content“. Nature Biotechnology. 23 (4): 482–7. април 2005. doi:10.1038/nbt1082. PMID 15793573.CS1-одржување: display-автори (link)
  30. ↑ „US FDA approves GMO Golden Rice as safe to eat“. Genetic Literacy Project. 2018-05-29. Посетено на 8 февруари 2024.
  31. ↑ „Advantages of Therapeutic Protein Production in the Aquatic Plant Lemna“. BioProcessing Journal. 2 (2): 49–56. март 2003. doi:10.12665/J22.Gasdaska.[мртва врска]
  32. ↑ (10 декември 2012) "Engineering algae to make complex anti-cancer 'designer' drug" PhysOrg, Посетено на 8 февруари 2024
  33. ↑ „Production of biologically active recombinant human factor H in Physcomitrella“. Plant Biotechnology Journal. 9 (3): 373–83. April 2011. doi:10.1111/j.1467-7652.2010.00552.x. PMID 20723134.CS1-одржување: display-автори (link)
  34. ↑ „Enhanced recovery of a secreted recombinant human growth factor using stabilizing additives and by co-expression of human serum albumin in the moss Physcomitrella patens“. Plant Biotechnology Journal. 3 (3): 331–40. мај 2005. doi:10.1111/j.1467-7652.2005.00127.x. PMID 17129315.
  35. ↑ 35,0 35,1 Hammond J, McGarvey P, Yusibov V (2012-12-06). Plant Biotechnology: New Products and Applications. Springer Science & Business Media. стр. 7–8. ISBN 9783642602344.
  36. ↑ „Tailoring plant metabolism for the production of novel polymers and platform chemicals“. Current Opinion in Plant Biology. 13 (3): 354–62. јуни 2010. doi:10.1016/j.pbi.2010.01.005. PMID 20171137.
  37. ↑ „Closed photo-bioreactors as tools for biofuel production“. Current Opinion in Biotechnology. 20 (3): 280–5. јуни 2009. doi:10.1016/j.copbio.2009.04.004. PMID 19501503.
  38. ↑ „UNL's AgBiosafety for Educators“. agbiosafety.unl.edu. Посетено на 8 февруари 2024.
  39. ↑ Protalix technology platform Архивирано на 27 октомври 2012.
  40. ↑ Gali Weinreb and Koby Yeshayahou for Globes 2 May 2012. "FDA approves Protalix Gaucher treatment Архивирано на 29 мај 2013."
  41. ↑ „Disease Prevention: An Opportunity to Expand Edible Plant-Based Vaccines?“. Vaccines. 5 (2): 14. мај 2017. doi:10.3390/vaccines5020014. PMC 5492011. PMID 28556800.
Преземено од „https://mk.wikipedia.org/w/index.php?title=Генетски_изменето_растение&oldid=5226290“