Перспективы внедрения в сельскохозяйственное производство биотехнологических сортов рапса (обзор)

Елена Владимировна Михайлова, Андрей Михайлович Денисов

Аннотация


Рапс — одна из важнейших культур, находящая применение во многих отраслях хозяйства. В статье рассматрены современные методы генной инженерии рапса, имеющиеся на рынке биотехнологические сорта, а также перспективы в этой области с учетом потребностей отечественного сельского хозяйства. На сегодняшний день накоплен существенный опыт по созданию стрессоустойчивых генно-модифицированных (ГМ) сортов растений, однако увеличения продуктивности можно добиться, не только повышая стрессоустойчивость, но и улучшая параметры роста. Для этого могут быть использованы гены, участвующие в регуляции клеточного деления и роста клеток растяжением. К ним относятся, в частности, гены, кодирующие белки с OSR-доменом и экспансины. Их сверхэкспрессия может способствовать как увеличению зеленой массы, так и повышению семенной продуктивности. Представляет интерес и изменение жирнокислотного состава семян, повышение их качества и увеличение срока хранения. ГМ-растения с такими хозяйственно-ценными признаками стали массово появляться на рынке лишь в последнее десятилетие, так что в скором времени можно ожидать и новых сортов рапса. Одним из наиболее эффективных и простых способов получения трансгенных растений является метод floral dip (погружение цветков). На сегодняшний день мировое научное сообщество склоняется к мнению о безопасности генной инженерии как сельскохозяйственной технологии. К тому же некоторые сорта рапса используют для получения биотоплива и в химической промышленности, поэтому не несут никаких пищевых рисков. Возделывание ГМ-рапса в будущем может быть разрешено и на территории нашей страны, поэтому создание новых отечественных ГМ-сортов рапса можно считать перспективным направлением исследований в России.

Ключевые слова


Brassica napus; рапс; канола; трансгенные растения; погружение цветков

Полный текст:

PDF

Литература


Allender C. J., King, G. J. Origins of the amphiploid species Brassica napus L. investigated by chloroplast and nuclear molecular markers / BMC Plant Biol. 2010. V. 10. No. 54. P. 9. doi: 10.1186/1471-2229-10-54.

Минсельхоз РФ [Электронный ресурс] / http://mcx.ru/ news/news/show/32993.355.htm от 01.11.2016 г.

Statistics Canada [Электронный ресурс] / http://www.statcan. gc.ca/daily-quotidien/141204/dq141204a-eng.htm от 01.11.2016 г.

The statistics portal [Электронный ресурс] / http://www.statista.com/statistics/275657/rapeseed-yield-in-china от 01.11.2016 г.

United States Department of Agriculture [Электронный ресурс] / https://www.nass.usda.gov от 01.11.2016 г.

Тулькубаева С. А., Васин В. Г. Развитие растений и устойчивость к вредителям и болезням сортов ярового рапса / Изв. Самарской ГСХА. 2014. № 4. С. 43 – 48.

Cardoza V., Stewart Jr C. N. Canola (Brassica napus L.) / Agrobacterium Protocols. — USA: Humana Press, 2006. P. 257 – 266.

James C. Global Status of Commercialized Biotech/GM Crops: 2014 / ISAAA Brief. No. 49. — ISAAA: Ithaca, NY, 2014. P. 10 – 15.

James C. 20th anniversary (1996 to 2015) of the global commercialization of biotech crops and biotech crop highlights in 2015. Brief. No. 51. [Электронный ресурс] / http://www.isaaa.org/ resources/publications/briefs/51/default.asp от 01.11.2016 г.

James C. Global Status of Commercialized Biotech/GM Crops: 2013 / ISAAA Brief. No. 46. — ISAAA: Ithaca, NY, 2014. P. 12 – 16.

ISAAA’s GM Approval Database [Электронный ресурс] / http://www.isaaa.org/gmapprovaldatabase от 01.11.2016 г.

Рапс и сурепица (Выращивание, уборка, использование) / Под общ. ред. Д. Шпаара. — М.: ИД ООО DLV Агродело, 2007. С. 7 – 22.

Минсельхоз РФ [Электронный ресурс] / http://mcx.ru/ news/news/show/32993.355.htm от 01.11.2016 г.

Федотов В. А., Гончаров С. В., Савенков В. П. Рапс России. — М.: Агролига России, 2008. С. 13 – 26.

Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию. Т. 1. Сорта растений (офиц. изд.). — М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2016. С. 89 – 93.

Australian Government, Department of Health, Office of the Gene Technology Regulator [Электронный ресурс] / http:// www.ogtr.gov.au/internet/ogtr/publishing.nsf/content/map от 01.11.2016 г.

Князев А. В., Вершинина З. Р., Баймиев А. Х., Чемерис А. В. Генетическая трансформация рапса (Brassica napus L.) сорта Hanna с помощью Agrobacterium tumefaciens AGL0 / Сельскохоз. биол. 2010. № 5. С. 49 – 54.

Moloney, M. M., Walker J. M., Sharma K. K. High efficiency transformation of Brassica napus using Agrobacterium vectors / Plant Cell Rep. 1989. V. 8. P. 238 – 242.

Сахно Л. А., Моргун Б. В., Кваско Е. Ю., Кучук Н. В. Создание трансформированных растений рапса, экспрессирующих ген cyp11A1 цитохрома Р450SCC животного происхождения / Биотехнология. 2010. Т. 3. № 5. С. 74 – 82.

Cardoza V., Stewart Jr C. N. Increased agrobacterium-mediated transformation and rooting efficiencies in canola (Brassica napus L.) from hypocotyl segment explants / Plant Cell Rep. 2003. V. 21. . No. 6. P. 599 – 604.

De Block M., De Brouwer D., Tenning P. Transformation of Brassica napus and Brassica oleracea using Agrobacterium tumefaciens and the expression of the bar and neo genes in the transgenic plants / Plant Physiol. 1989. V. 91. No. 2. P. 694 – 701.

Mashayekhi M., Shakib A. M., Ahmad-Raji M., Bezdi K. G. Gene transformation potential of commercial canola (Brassica napus L.) cultivars using cotyledon and hypocotyl explants / Afr. J. Biotechnol. 2008. V. 7. P. 4459 – 4463.

Liu X. X., Lang S. R., Su L. Q., et al. Improved agrobacterium-mediated transformation and high efficiency of root formation from hypocotyl meristem of spring Brassica napus ‘Precocity’ cultivar / Gen. Mol. Res. 2015. V. 14. No. 4. P. 16840 – 16855.

Fukuoka H., Ogawa T., Matsuoka M., et al. Direct gene delivery into isolated microspores of rapeseed (Brassica napus L.) and the production of fertile transgenic plants / Plant Cell Rep. 1998. V. 17. No. 5. P. 323 – 328.

Nehlin L., Mollers C., Bergman P., Glimelius K. Transient β-gus and gfp gene expression and viability analysis of microprojectile bombarded microspores of Brassica napus L. / J. Plant Physiol. 2000. V. 156. No. 2. P. 175 – 183.

Chen J. L., Beversdorf W. D. A combined use of microprojectile bombardment and DNA imbibition enhances transformation frequency of canola (Brassica napus L.) / Theor. Appl. Gen. 1994. V. 88. No. 2. P. 187 – 192.

Clough S. J. Floral dip: Agrobacterium-mediated germ line transformation / Transgen. Plants Meth. Protocols. 2004. P. 91 – 101.

Li J., Tan X., Zhu F., Guo J. A rapid and simple method for Brassica napus floral-dip transformation and selection of transgenic plantlets / Int. J. Biol. 2010. V. 2. No. 1. P. 127 – 131.

Verma S. S., Chinnusamy V., Bansa K. C. A simplified floral dip method for transformation of Brassica napus and B. carinata / J. Plant Biochem. Biotechnol. 2008. V. 17. No. 2. P. 197 – 200.

Михайлова Е. В., Кулуев Б. Р. Создание трансгенного рапса (Brassica napus L.) с конститутивной экспрессией гена ARGOS-LIKE Arabidopsis thaliana методом погружения цветков / Биотехнология. 2015. № 5. С. 49 – 58.

Schneider A., Stelljes C., Adams C., et al. Low frequency paternal transmission of plastid genes in Brassicaceae / Transgen. Res. 2015. V. 24. No. 2. P. 267 – 277.

Михайлова Е. В., Кулуев Б. Р., Хазиахметов Р. М. Оценка возможности гибридизации генетически модифицированного рапса с родственными нетрансгенными растениями / Экол. генетика. 2015. Т. 13. № 2. С. 100 – 117.

Matveeva T. V. Naturally transgenic plants as a model for the study of the delayed environmental risks of GMO cultivation / Rus. J. Genet. Appl. Res. 2016. V. 6. No. 6. P. 698 – 704.

Кулуев Б. Р., Князев А. В., Чемерис А. В., Вахитов В. А. Морфологические особенности трансгенных растений табака, экспрессирующих ген AINTEGUMENTA рапса под контролем промотора вируса мозаики георгина / Онтогенез. 2013. Т. 44. № 2. С. 110 – 114.

Кулуев Б. Р., Князев А. В., Лебедев Я. П. и др. Получение трансгенных растений табака, экспрессирующих консервативные участки гена AINTEGUMENTA в антисмысловой ориентации / Физиол. растений. 2012. № 3. С. 341 – 353.

Feng G., Qin Z., Yan J. Arabidopsis ORGAN SIZE RELATED1 regulates organ growth and final organ size in orchestration with ARGOS and ARL / New Phytolog. 2011. V. 191. P. 635 – 646.

Qin Z., Zhang X., Zhang X., et al. The Arabidopsis ORGAN SZE RELATED 2 is involved in regulation of cell expansion during organ growth / BMC Plant Biol. 2014. V. 14. P. 349.

Кулуев Б. Р., Михайлова Е. В., Чемерис А. В. Перенос трансгенов ARGOS-LIKE и AtEXPA10 в нетрансгенные формы табака и фенотипические проявления их конститутивной экспрессии / Вавиловский ж. генет. и селек. 2013. Т. 17. № 1. С. 81 – 88.

Кулуев Б. Р., Князев А. В., Никоноров Ю. М., Чемерис А. В. Эстрадиол-индуцибельная и цветокспецифичная экспрессия генов ARGOS и ARGOS-LIKE в трансгенных растениях табака / Генетика. 2014. Т. 50. № 8. С. 918 – 929.

Кулуев Б. Р., Михайлова Е. В., Таипова Р. М., Чемерис А. В. Изменение фенотипа трансгенных растений амаранта Amaranthus retroflexus L. с конститутивной экспрессией гена ARGOS-LIKE / Генетика. 2016. Т. 52. № 12. С. 1388 – 1397.

Кулуев Б. Р., Чемерис А. В. Амплификация и клонирование промоторов вируса мозаики георгина и вируса кольцевой гравировки гвоздики / Генетика. 2007. Т. 43. № 12. С. 1682 – 1684.

Кулуев Б. Р., Чемерис А. В., Князев А. В. Активность промоторов вируса мозаики георгина и вируса кольцевой гравировки гвоздики в протопластах и трансгенных растениях табака / Физиол. растений. 2008. Т. 55. № 5. С. 763 – 770.

Xing S. C., Li F., Guo Q. F. The involvement of an expansin gene TaEXPB23 from wheat in regulating plant cell growth / Biol. Planta. 2009. V. 53. P. 429 – 434.

Dal Santo S., Fasoli M., Cavallini E. PhEXPA1, a Petunia hybrida expansin, is involved in cell wall metabolism and in plant architecture specification / Plant Signal Behav. 2011. V. 6. P. 2031 – 2034.

Gray-Mitsumune M., Blomquist K., McQueen-Mason S. Ectopic expression of a wood-abundant expansin PttEXPA1 promotes cell expansion in primary and secondary tissues in aspen / Plant Biotechnol. J. 2008. V. 6. P. 62 – 72.

Кулуев Б. Р., Сафиуллина М. Г., Князев А. В., Чемерис А. В. Морфологический анализ трансгенных растений табака экспрессирующих ген PnEXPA3 тополя черного / Онтогенез. 2013. Т. 44. № 3. С. 166 – 173.

Кулуев Б. Р., Князев А. В., Постригань Б. Н., Чемерис А. В. Получение трансгенных растений табака, экспрессирующих фрагменты генов ARGOS и NtEXPA4 в антисмысловой ориентации / Генетика. 2014. Т. 50. № 1. С. 44 – 51.

Кулуев Б. Р., Сафиуллина М. Г. Регуляция роста клеток растяжением в растениях / Усп. соврем. биол. 2015. Т. 135. № 2. С. 148 – 163.

Confalonieri M., Carelli M., Galimberti V., et al. Seed-specific expression of AINTEGUMENTA in Medicago truncatula led to the production of larger seeds and improved seed germination / Plant Mol. Biol. Rep. 2014. V. 32. P. 957 – 970.

Bae J. M., Kwak M. S., Noh S. A., et al. Overexpression of sweetpotato expansin cDNA (IbEXP1) increases seed yield in Arabidopsis / Transgen. Res. 2014. V. 23. P. 657 – 67.

Wang L., Lu Q., Wen X., Lu C. Enhanced sucrose loading improves rice yield by increasing grain size / Plant Physiol. 2015. V. 169. P. 2848 – 2862.

Li T., Jiang J., Zhang S., et al. OsAGSW1, an ABC1-like kinase gene, is involved in the regulation of grain size and weight in rice / J. Exp. Bot. 2015. V. 66. P. 5691 – 5701.

Wang S., Li S., Liu Q., et al. The OsSPL16-GW7 regulatory module determines grain shape and simultaneously improves rice yield and grain quality / Nat. Genet. 2015b. V. 47. P. 949 – 954.

Xu H., Wei Y., Zhu Y., et al. Antisense suppression of LOX3 gene expression in rice endosperm enhances seed longevity / Plant Biotechnol. J. 2015. V. 13. P. 526 – 539.

van Erp H., Kelly A. A., Menard G., Eastmond P. J. Multigene engineering of triacylglycerol metabolism boosts seed oil content in Arabidopsis / Plant Physiol. 2014. V. 165. P. 30 – 36.

Chen S., Lei Y., Xu X., et al. The Peanut (Arachis hypogaea L.) gene AhLPAT2 increases the lipid content of transgenic Arabidopsis seeds / PLoS One. 2015. V. 10. No. 8. P. 23. doi: 10.1371/journal.pone.0136170.

Сахно Л. А. Вариабельность жирнокислотного состава рапсового масла: классическая селекция и биотехнология / Цитол. и генет. 2010. Т. 44. № 5. С. 70 – 80.

Dehesh K., Jones A., Knutzon D. S., Voelker T. A. Production of high levels of 8:0 and 10:0 fatty acids in transgenic canola by overexpression of Ch FatB2, a thioesterase cDNA from Cuphea hookeriana / Plant J. 1996. V. 9. No. 2. P. 167 – 172.

Wiberg E., Edwards P., Byrne J., et al. The distribution of caprylate, caprate and laurate in lipids from developing and mature seeds of transgenic Brassica napus L. / Planta. 2000. V. 212. P. 33 – 40.

Beermann C., Winterling N., Green A., et al. Comparison of the structures of triacylglycerol from native and transgenic mediumchain fatty acidenriched rape seed oil by liquid chromatography — atmospheric pressure chemical ionization iontrap mass spectrometry (LC — APCIITMS) / Lipids. 2007. V. 42. No. 4. P. 383 – 394.

Постригань Б. Н., Князев А. В., Кулуев Б. Р. и др. Активность синтетического псевдофитохелатинового гена в растениях табака / Физиол. растений. 2012. Т. 59. № 2. С. 303 – 308.

Постригань Б. Н., Князев А. В., Кулуев Б. Р., Чемерис А. В. Влияние кадмия на активность промотора гена фитохелатинсинтазы риса в трансгенных растениях табака / Физиол. растений. 2013. Т. 60. № 5. С. 741 – 746.

Чемерис А. В., Бикбулатова С. М., Чемерис Д. А. и др. Надо ли опасаться ГМО? Взгляд несторонних наблюдателей на истерию вокруг / Биомика. 2014. Т. 6. № 2. С. 77 – 138.

Чемерис А. В., Чемерис Д. А., Баймиев А. Х. и др. Борьба с ГМО как неолысенковщина / Биомика. 2015. Т. 7. № 1. С. 1 – 39.

European Commission. A decade of EU-funded GMO research (2001 – 2010). — Luxembourg: Publ. Office of the European Union, 2010. P. 119 – 178.

Nicolia A., Manzo A., Veronesi F., Rosellini D. An overview of the last 10 years of genetically engineered crop safety research / Crit. Rev. Biotechnol. 2014. V. 34. No. 1. P. 77 – 88.

Myers J. P., Antoniou M. N., Blumberg B., et al. Concerns over use of glyphosate-based herbicides and risks associated with exposures: a consensus statement / Environ. Health. 2016. V. 15. No. 1. P. 13. doi: 10.1186/s12940-016-0117-0.

Liu Y., Li J., Luo Z., et al. The fate of fusion Cry1Ab/1Ac proteins from Bt-transgenic rice in soil and water / Ecotoxicol. Environ. Safety. 2016. V. 124. P. 455 – 459.

Viktorov A. G. Current trends in the global market of transgenic plants and environmental safety issues / Rus. J. Plant Physiol. 2016. V. 63. No. 1. P. 38 – 45.

Key S., Ma J. K., Drake P. M. Genetically modified plants and human health / J. R. Soc. Med. 2008. V. 101. No. 6. P. 290 – 298.

Klumper W., Qaim M. A meta-analysis of the impacts of genetically modified crops / PLoS One. 2014. V. 9. No. 11. P. 7. doi: 10.1371/journal.pone.0111629.

Carpenter J. E. Peer-reviewed surveys indicate positive impact of commercialized GM crops / Nat. Biotechnol. 2010. V. 28. No. 4. P. 319 – 321.




DOI: https://doi.org/10.30906/1999-5636-2017-7-15-24

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


Наши партнеры:



    

 

Подписаться на наши издания Вы можете через почтовые каталоги агентства «Роспечать» и Объединенный каталог «Пресса России», а также на сайтах агентств «УП Урал Пресс», «Информнаука», «Прессинформ» и «Профиздат».

© Издательский дом «Фолиум», 1998–2023