Первым изученным трансгенным растением стало табачное дерево

В природе существуют трансгенные растения. Причиной их трансформации становятся почвенные агробактерии (Agrobacterium sp.). Они способны переносить и встраивать фрагменты своей ДНК в пораженные клетки растений. Фрагмент, который встраивается в геном растения и начинает функционировать называется T-ДНК (от англ. transfer DNA).

Об особенностях организации Т-ДНК в растительных геномах на примере различных видов табака рассказала м.н.с. кафедры генетики и биотехнологии СПбГУ, и.о. м.н.с. ОГР масличных и прядильных ВИР Галина Хафизова на очередном Вавиловском семинаре.

Табачное дерево (Nicotiana glauca) – первый изученный природный трансгенный вид. Всего в роду Nicotiana на данный момент известно 15 видов, содержащих Т-ДНК. В геномах природно-трансгенных растений она называется клеточной Т-ДНК. Вопрос о том, как клеточная Т-ДНК появилась в геномах видов Nicotiana и как распространялась по роду, пока остается без ответа. Но Галина привела несколько гипотез.

Возможно, Т-ДНК распространялась в роду Nicotiana вследствие межвидовой гибридизации, а может – однократного встраивания в некую предковую форму с последующей утратой некоторыми видами. А может быть благодаря множественной трансформации, когда каждая клеточная Т-ДНК попадала через отдельный акт трансформации. Как отметила Галина Хафизова, для табака, возможно, имели место все три гипотезы.

Представители рода Nicotiana также входят в одну из трех групп природно-трансгенных растений. Как отметила Галина – самую интересную. В этой группе растения с клеточной Т-ДНК, в состав которой входят как онкогены, так и гены синтеза опинов – кроме табака там находятся чайный куст, кавказская хурма, льнянка обыкновенная, квиллайя мыльная.

Другая – самая многочисленная группа – Т-ДНК которых несет только гены синтеза опинов — это смолевка, хмель, манчжурский орех, арахис, гвоздика и васаби.

Есть и малочисленная группа, в их Т-ДНК включены только онкогены, которые отвечают за развитие опухолей и бородатых корней — это древесные формы и кустарнички (клюква, голубика).

Научная группа из СПбГУ, в которую входит Галина, поставили перед собой задачу — уточнить структуру клеточной Т-ДНК в различных видах рода Nicotiana (N.glauca – табачное дерево, N.noctiflora – ночной табак, N.tabacum – культурный табак).

В ходе своей работы они пришли к, в том числе, таким выводам: в геномах видов, принадлежащих к разным подродам Nicotiana, присутствует несколько разных по составу клеточных Т-ДНК, что свидетельствует о множественных актах трансформации в истории данных видов. Все клеточные Т-ДНК в представителях рода Nicotiana находятся в виде инвертированного повтора. А также, что гены в клеточной Т-ДНК активнее всего экспрессируются в корнях, как и гены Т-ДНК при агротрансформации в природе.

Таким образом, в ходе исследований ученые стараются восстановить эволюционные события, происходившие в роду Nicotiana, а также проследить, что происходит с трансгенами в растительных организмах с течением времени. Также изучение состава клеточной Т-ДНК помогает определить, какие штаммы агробактерий трансформируют растения более активно и больше подходят для работы по созданию новых сортов в лабораторных условиях.

Автор: Павел Игнатьев.

(Источник и изображение: www.vir.nw.ru. Заглавное изображение представлено Хафизовой Галиной).