Методы получения трансгенных растений, устойчивых к гербицидам

Для получения трансгенных сортов сельскохозяйственных растений, толерантных к действию гербицидов, в генетический материал растения переносится нужный ген от устойчивых к действию гербицидов бактерий. Устойчивость бактерий к гербицидам устанавливается путем их высевания на питательную среду, содержащую гербицид. Бактерии, не содержащие ген устойчивости к гербицидам, погибают, а содержащие такой ген размножаются и образуют колонии. Из таких бактерий и берется генетический материал для создания устойчивых к гербицидам трансгенных растений.
Таким образом, устойчивые к гербицидам трансгенные растения содержат ген, перенесенный от устойчивого к гербицидам вида бактерий.
Существует два механизма устойчивости организмов к гербицидам. Первый получил название «мутация мишени», т.е. фермента, на который действует гербицид. При использовании этого метода изменяется последовательность аминокислот в той области молекулы фермента, в которой происходит его связывание с молекулой гербицида. В результате гербицид «не узнает» свою мишень, а фермент сохраняет свою активность. Таким образом организм приобретает толерантность к действию гербицида. Такой механизм характерен для образования устойчивости к таким гербицидам, как глифосат (Раундап), сульфонилмочевина, имидозолинон и др.
Второй механизм образования толерантности к гербицидам связан со способностью организмов вырабатывать ферменты, дезактивирующие гербициды, например, путем присоединения к нему какого-либо радикала, изменяющего активный центр гербицида (ацетильной группы, нитратной и др.). Подобный механизм действует при развитии устойчивости организма к гербициду глюфозинат аммония (фирменные названия препаратов «Финал», «Баста», «Либерти») [4].
Благодаря относительно простому характеру генетического контроля признака устойчивости к гербицидам и хорошей изученности соответствующих генов получать гербицидоустойчивые сорта намного проще, чем, допустим, сорта устойчивые к засолению или засухе [4].
В генной инженерии применяется несколько различных методов получения трансгенных растений: при помощи использования плазмид, агробактериальных векторных систем, при помощи использования вирусов, введение генетической информации в ДНК плазмид растений, получение трансгенных растений методом агроинфекции [10]

.
В 1980-х годах, начались Генно-инженерные работы по созданию толерантных к гербицидам трансгенных сортов сельскохозяйственных растений, прежде всего сои, устойчивой к глифосату. Глифосат является гербицидом тотального действия, вызывающим азотное голодание растений, при этом не обладающие устойчивостью сорта растений погибают в течение двух недель после обработки. Он подавляет активность 5-енолпирувил-3-фосфатсинтетазы – одного из ключевых ферментов пути биосинтеза ароматических аминокислот в хлоропластах.
В 1980-х годы еще не были обнаружены устойчивые к глифосату высшие растения, но было известно, что хлоропластный путь биосинтеза аминокислот по сути своей является прокариотическим. Поэтому как источники генов устойчивости к глифосату были использованы бактерии.
При изучении мутантов бактерий, устойчивых к глифосату, было установлено, что устойчивость может определяться как сверхпродукцией фермента (регуляторные мутанты, у которых сам фермент не изменен), так и мутациями в структурной части гена aroA (так называется бактериальный ген, кодирующий 5-енолпирувил-3-фосфатсинтетазу)