Применение трансгенных растений

Площади посева трансгенных растений (ТР) постоянно растут. Очевидно, сейчас они превышают 50 млн га, что составляет около 3 % от площади занятых под посевы земель. Их товарное производство налажено в США, Аргентине, Канаде, Австралии, Китае, Мексике, Испании, Франции, Южной Африке, Португалии, Румынии. Агробизнес в этой сфере развивается стремительными темпами и по уровню инвестиций и динамики увеличения прибылей сравним только со сферой компьютерных технологий. Суммы продаж исчисляются многими миллиардами долларов.

Первые генетически модифицированные продукты (ГМП) появились в продаже в США в 1994 г. Это были томаты с замедленным созреванием, созданные фирмой "Calgen", а также гербицидоустойчивая соя компании «Monsanto». Уже через 2 года биотехнологические фирмы поставили на рынок целый ряд генетически измененных растений: томатов, кукурузы, картофеля, табака, сои, рапса, хлопчатника и др.

Большая часть земель, 35,7 млн га, занятых генетически модифицированными растениями, находится в США (68 от общего количества), далее следуют Аргентина (11,8 млн га), Канада (3,2 млн га) и Китай (1,5 млн га). Основной генетически измененной культурой остается соя (35,7 млн га, что составляет 63 % общего количества земель). Далее следуют кукуруза (10 млн га), трансгенный хлопок (6,8 млн га). В настоящее время 46 % всей выращиваемой сои составляют ее генетически модифицированные варианты, тогда как в 2000 году доля трансгенной сои составляла только 36 %. Доля трансгенного хлопка на сегодняшний день составляет около 20 %. В странах Европейского Союза под выращивание генетически модифицированных растений отведены очень малые площади земель. Это связано с негативным общественным мнением. Правительства стран-участниц ЕС в 1998 году приняли решение запретить проведение испытаний новых генетически модифицированных растений.

В целом промышленно развитые страны владеют 75 % земель, на которых выращивают трансгенные растения. С другой стороны, 75 % фермеров из 5,5 млн живут в странах развивающегося мира и большинство из них, проживающих в Китае и на Юге Африки, занимается выращиванием хлопка, обладающего устойчивостью к гербицидам и к вредителям.

В ближайшие годы ожидается дальнейшее быстрое увеличение площадей занятых трансгенными растениям. Такой бурный рост во многом вызван необходимостью прокормить быстро увеличивающееся население планеты, которое к 2020 году составит, согласно подсчетам, 7,7 млрд человек. Для обеспечения себя продовольствием человечество должно увеличить к этому времени производство зерна минимум на 41 %, мяса - на 63 %, клубней и корнеплодов – на 40 %. Обеспечить столь значительный подъем только с помощью традиционных агротехнических приемов, таких как увеличение площадей посадки, использование химических средств подкормки и защиты растений, выведение новых сортов путем классической селекции и т.д., представляется маловероятным. Поэтому особые надежды возлагаются на генную инженерию, которая, по сути, продолжает направление традиционной селекции по улучшению генотипов полезных растений, но достигает тех же целей более эффективным и быстрым путем.

По ряду направлений есть успехи и у российских ученых. В центре "Биоинженерия" получен первый в России патент на трансгенное растение – картофель сорта Центр-1, обладающий устойчивостью к Y-вирусу картофеля. На кафедре вирусологии МГУ созданы сорта картофеля с комплексной устойчивостью уже к нескольким вирусным заболеваниям.

В ряде институтов проводятся работы по созданию трансгенных овощей. К примеру, в Институте биоорганической химии (ИБХ) РАН и во ВНИИ селекции и семеноводства овощных культур создана морковь с геном тауматина, который обусловливает устойчивость к ряду заболеваний и более сладкий вкус. В Институте сельскохозяйственной биотехнологии создаются томаты с генами дифензинов, которые должны обеспечить устойчивость к грибковым заболеваниям. Центр "Биоинженерия" совместно с ИБХ создал морковь, устойчивую к гербициду "Баста". Институт цитологии и генетики СО РАН работает над морковью с функциями т.н. "съедобной вакцины", способной препятствовать распространению болезней животных. Похожая программа реализуется и в центре "Биоинженерия". Отличие в том, что действие "съедобной вакцины" будет направлено на борьбу с гепатитом. Это далеко не полный перечень исследований в области создания ТР, проводимых в нашей стране.

Одно из направлений генной технологии – создание растений, устойчивых к гербицидам. Трансгенные растения, устойчивые к гербициду общего действия, без последствий выдерживают дозу, которая превосходит смертельную в 3-4 раза; все сорняки при этом погибают. Например, для свекловодов создание трансгенных сортов стало просто спасением. Сахарная свекла очень чувствительна к сорнякам, притом растет она медленно: за это время на поле одно за другим вылезают несколько поколений сорных трав, требующих уничтожения. Тут-то идут в ход гербициды общего действия, которые можно без вреда для сахарной свеклы применять в течение всего лета.

Продолжаются работы по созданию ТР с аллелопатическими свойствами, т.е. самостоятельно борющимися с сорняками, с помощью выработки растениями аллелохимикатов.

В Институте цитологии и генетики СО РАН совместно с Институтом биоорганической химии СО РАН (г.Новосибирск) разрабатываются новые способы доставки биологически активных веществ медицинского назначения в организмы теплокровных с применением трансгенных растений, в геном которых встроены гены, контролирующие синтез соответствующих продуктов.

Интерлейкины (IL-1 IL-18) - вещества, обеспечивающие передачу сигналов между клетками иммунной системы. Клонированы гены интерлейкинов: IL-10, IL-4, IL-18. Рекомбинантный ген IL-10 экспрессирован в E.coli и очищен до гомогенного состояния (>97 %) с использованием афинной хромотографии. Полученный препарат обладает биологической активностью и показывает иммунохимические характеристики, подобные нативному гену IL-10.

Созданы генетические конструкции, включающие ген nptII, обеспечивающий устойчивость к антибиотику канамицину, и ген IL-10, под управлением 35S промотора вируса мозаики цветной капусты. Полученные кассеты экспрессии методом агробактериальной трансформации перенесены в растения табака. Проводятся исследования иммунохимических характеристик полученных трансгенных растений.