Генна інженерія — ключовий напрям сучасної біотехнології

Продовження. Початок у №1/2009

Порушення природного контролю спалахів чисельності шкідників
Дія токсинів ГМ-рослин на хижих і паразитичних комах може призвести до серйозних порушень в екосистемах, зокрема до неконтрольованих спалахів чисельності одних видів і вимирання інших. Відомі випадки порушення процесів зростання й життєдіяльності представників одного виду сонечок, основною їжею яких були личинки, вирощені на трансгенній картоплі.
У комах-шкідників почне розвиватися стійкість до інсектицидів, що з часом стане причиною зниження врожаю та використання нових, потужніших, інсектицидів. Так, у фітонематоди Caenorhabditis elegans було виявлено десять мутантів, стійких до Bt-токсину.

Стійкість до вірусних, грибкових і бактеріальних хвороб
Сучасні генно-інженерні технології створення стійких до вірусів сортів рослин базуються на використанні методу перехресного захисту (cross protection). Він заснований на явищі підвищеної стійкості рослин до агресивних форм якого-небудь вірусу за умови, що вони були заражені менш шкідливою формою того самого виду вірусів.
У 1986 році П. Абель уперше одержав стійку до мозаїчного тобамовірусу форму тютюну способом перенесення в геном рослини гена, що кодує утворення білка оболонки цього вірусу.
З усієї різноманітності одержаних вірусостійких форм для комерційного використання допущено порівняно небагато: папайя, стійка проти вірусу плямистості; дві форми цукіні, стійкі проти кількох вірусів; сорти картоплі з комплексною стійкістю проти колорадського жука (Bt-ген) і проти одного з вірусів картоплі: У-вірусу (PVY) або вірусу скручування листя (PLRV).
Поліпшення якісних характеристик
Створення трансгенних сортів рослин із поліпшеними якісними характеристиками базується на введенні в геном рослини додаткових копій певних власних генів, що спричинює істотне ослаблення їхньої активності.
Наприклад, якість рослинної олії залежить від співвідношення в ній різних жирних кислот. Упровадження в геном сої додаткової копії гена ферменту десатурази призвело до того, що власний ген десатурази перестав працювати. Це спричинило зниження в соєвій олії рівня поліненасичених жирних кислот і призвело до компенсаційного збільшення рівня мононенасиченої жирної кислоти.
Трансгенні сорти картоплі з поліпшеною якістю крохмалю різняться з традиційно високим вмістом амілопектину й низьким — амілози.
Трансгенний сорт томату Flavrsavr різниться з вихідним подовженим періодом зберігання плодів. Гниття стиглих плодів пов’язане з дією ферменту полігалактонази, який руйнує пектин, що міститься в міжклітинному просторі плоду. Внаслідок уведення в геном рослини додаткової копії гена, що кодує цей фермент, вдалося різко знизити його концентрацію й збільшити тривалість зберігання плодів.

ГМ-продукти та харчова промисловість
ГМ-продукти — це продукти, одержані з ГМО або інгредієнтів, що містять їх. ГМ-продукти можна розділити на чотири категорії:
n продукти, що містять ГМ-інгредієнти (в основному трансгенна кукурудза й соя). Ці добавки вносять у харчові продукти як речовини, що структурують, підсолоджують, фарбують, а також як речовини, що підвищують вміст білка;
n продукти переробки трансгенної сировини (наприклад, соєвий сир, соєве молоко, чіпси, кукурудзяні пластівці, томатна паста);
n трансгенні овочі й фрукти (а в недалекому майбутньому, можливо, й тварини), які безпосередньо вживатимуть у їжу;
n харчові продукти, зроблені з тварин, вигодуваних на ГМ-продуктах.

Потенційні переваги використання ГМ-продуктів для харчової промисловості
n Поява дешевих джерел жирних кислот для використання їх у харчових і технічних цілях.
n Отримання корисніших за своїми поживними властивостями продуктів.
n Зниження витрат на виробництво крохмалю.
n Подовження термінів зберігання й реалізації плодів.

Потенційні ризики
Несподівані зміни якості сировини можуть поставити під загрозу безпеку продуктів харчування.
За комплексом білків, вітамінів, незамінних амінокислот харчові трансгенні продукти будуть такими самими, як звичайні, або навіть гіршими.
Погіршають експортні можливості країн, що вимагають маркування продуктів, одержаних з використанням ГМО.

Найімовірніші потенційні харчові ризики, пов’язані з ГМ-продуктами
n Безпосередня дія токсичних або алергенних трансгенних ГМ-білків на людину та інших теплокровних.
n Алергенна дія трансгенних білків-хітиназ, здатних руйнувати хітинові стінки шкідників. Генами хітиназ модифіковані різні сорти рису, картоплі, пшениці та інших культур. Водночас добре відомі так звані бананові алергії, головним алергеном яких є хітинази авокадо, бананів, каштана.
n Лектин нарциса, що має яскраво виражені властивості інсектициду, є мутагеном, причому найсильніше мутагенна дія виявляється на культурах лімфоцитів людських ембріонів.
n Білки лектину були одними з перших трансгенів під час формування стійкості проти комах-шкідників. Роботи, які проводили з трансгенними інсектицидними лектинами бразильського горіха (Bertholletia excelsa), було припинено через їхню високу алергенність. Хітинзв’язуючі лектини з паростків пшениці й квасолі токсичні для ссавців.
Ризики, опосередковані множинною дією трансгенних білків на метаболізм рослин і можливістю накопичення в них небезпечних для здоров’я людини речовин.
n Нині існують трансгенні сорти помідорів і картоплі з посиленою продукцією флавоноїдів. Проте в таких сортах було виявлено суттєву зміну складу глікоалкалоїдів.
n Проводячи роботи зі створення трансгенних рослин із стійкістю проти чинників середовища і для збільшення врожайності, використовують ключовий фермент — аргінін декарбоксилазу. Результатом посиленого синтезу цього ферменту в трансгенних тютюні й рисі є підвищений вміст агматину і вторинних продуктів його розпаду. Ці речовини здатні впливати на поділ клітин і сприяють утворенню пухлин.
Ризики, опосередковані накопиченням гербіцидів і їхніх метаболітів у стійких сортах і видах сільськогосподарських рослин.
n У разі обробки Гліфосатом стійких до нього сортів цукрових буряків рослини накопичують токсичні метаболіти Гліфосату.
n Зафіксовано здатність репродуктивних тканин бавовника, стійкого до Гліфосату, до дуже високого накопичення цього гербіциду.

Ю. Сиволап,
академік УААН,
Південний біотехнологічний центр
у рослинництві УААН, Одеса

Далі буде