ХімТехДопомога

Допомога в питаннях, пов'язаних з хімічною промисловістю починаючи від важкого машинобудування і закінчуючи поліграфією та друком

Підвищення продуктивності рослин та покращення якості врожаю

Кардинальне підвищення продуктивності і врожайності  рослин за рахунок модифікації їх геному вкрай важке завдання, оскільки ці ознаки є полігенними – контролюються великою кількістю генів,  реалізація яких ускладнюється   алельними і міжалельними взаємодіями.   Для підвищення продуктивності пропонується вбудовування сторонніх генів підвищення синтезу фітогормонів,  генів фітохромів – білків, які  входять в систему фоторецепторів і залучені до функцій  рослин, які регулюються світлом.  Вбудовування генів фітохромів арабідопсису в геном тютюну призвело до  збільшення загальної продуктивності рослин.  Пропонується використовувати ген гемоглобіну від грамнегативної бактерії Vitreoscilla, яка є облігатним аеробом і продукує білок в умовах недостатньої аерації.  Цей ген в трансгенних рослинах тютюну  призводив до 80-100% накопичення  сухої речовини у порівнянні з контрольними рослинами.produrnuvnist

В регуляції біосинтезу крохмалю в насінні злаків ключову роль відігріє фермент ADP-глюкозопірофосфорилаза. Мутантний ген E.coli glgC16, який кодує  високоактивну форму  цього ферменту, був введений в геном кукурудзи під контролем  ендоспермспецифічного промотору.  Транс генні рослини виявили  збільшення ваги насіння на 13-25 %.

Покращення  якості врожаю, зміна  споживчих  властивостей  сільськогосподарських культур також можливі за рахунок генетичної модифікації. За узагальненням Т. В. Новак (2006),   генно-інженерні технології для покращення продуктів харчування  використовуються для  зменшення кількості алергенних речовин методами «антисенсних» технологій або видалення гена без втрати агрономічних властивостей (для алергенних білків арахісу, сої),  для створення стійкості проти шкідників, хвороб та гербіцидів, що дозволяє зменшити використання  ядохімікатів, сприяє захисту навколишнього середовища та зберігає здоров’я населення.  Цей підхід дуже перспективний для зменшення і попередження утворення токсинів. Справа в тім, що  тканини рослини, пошкоджені хворобами та шкідниками,  швидко заселяють  патогенні мікроорганізми, продуктами метаболізму яких є бактеріальні та мікотоксини.  Деякі з них є сильнодіючими  нейротоксинами та канцерогенами. Лише мікотоксинів відомо понад 300, з яких 20  є в сільськогосподарських культурах, які використовуються в харчуванні та на корм. Покращення якості врожаю  за рахунок генетичної модифікації можливе і  для уповільнення дозрівання, основою якого є зменшення відходів внаслідок  розм’якшення плодів, мінімальні втрати вітамінів, для покращення смакових властивостей.

У кукурудзи отримані трансгенні рослини з  підвищеним рівнем у зерні  лізину, триптофану та метіоніну. Для покращення амінокислотного балансу зерна кукурудзи як кормової культури S. Yang et al. (2002) та   E. Bicar (2008) створили трансгенні лінії, які продукують в ендоспермі протеїн молока свиней – свинячий ?-лактальбумін. Це призвело до значного збільшення лізину при дотриманні вихідного рівня загального протеїну.   Актуальним є покращення якості зернобобових культур, дефіцитного  за сірковмісними амінокислотами.  Підходами до створення  повноцінного запасного білка зернобобових є  використання гену 2S-білка бразильського горіху  Bertholletia excelsa, який містить велику кількість  метіоніну, або гена соняшника, який кодує білок з підвищеним вмістом сірковмісних амінокислот.

Одним з напрямків покращення якості врожаю є  створення рослин з зміненим складом рослинного масла.  Наприклад,  створено трансгенний рапс, який поряд зі  звичайними  жирними кислотами з 16 та 18  атомами карбону містить  до 45 %  12-членної жирної кислоти лаурату. Ця речовина широко застосовується для  виробництва  пральних порошків, косметики.  Такої зміни вдалося досягти  за рахунок використання гена  специфічної тіоестерази рослини  Umbellularia californica, вміст лаурату в насінні якої становить 70 %.

Дефіцит вітаміну А в продуктах харчування  зазнають близько 250 мільйонів людей, особливо у країнах, що розвиваються. M. Aluru et al. (2008) домоглися суперекспресії в рослинах кукурудзи  генів бактерії Erwinia herbicola – гена   crtB,  який кодує фітинсинтазу,   і гена crtI,   який контролює чотири етапи   метаболізму каротиноїдів при переході непофарбованих проміжних продуктів в пофарбовані. Вміст каротиноїдів в трансгенних рослинах зріс у 34 рази, причому у ендоспермі накопичувався переважно бета-каротин. Генетична модифікація кукурудзи геном фітази Aspergillus призвела до збільшення біодоступності заліза.

Зміна якості врожаю буває доцільною не тільки для харчування, але і для використання рослин на технічні цілі. Наприклад, деякі види рослин розглядаються як перспективна сировина для виробництва біоетанолу на основі крохмалю зерна і целюлози листкостеблової маси. Наприклад, технологічний процес виробництва біоетанолу із зерна кукурудзи потребує використання екзогенних  амілолітичних ферментів, а з листкостеблової маси – екзогенних целюлозолітичних ферментів. У зв’язку з цим  перспективними є дослідження з вбудовування  в геном кукурудзи генів амілаз, наприклад ячменя,  і целюлоз під  контролем тканеспецифічних промоторів  для їх синтезу самою рослиною кукурудзи.  Поки що у цій області  відомі роботи, де зерно кукурудзи  розглядається як джерело  таких ферментів для подальшого використання в технологічному процесі. Так, проведено генетичну трансформацію кукурудзи  генами целюлази Е1 (ендо-?-1,4-глуканази)   Acidothermus cellulolyticus та  целобіогідролази  I (екзоцелюлази) Trichoderma reesei

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

ХімТехДопомога © 2015 Сайт присвячений хімічній промисловості, починаючи від важкого машинобудування і закінчуючи поліграфією та друком. Детальні огляди можливостей промислових досягнень. На сайті згадуються такі теми як: протикорозійний захист, методи другу видавничої продукції, технології виробництва термопластів, додрукарська підготовка видання та багато іншого.