Задача удовлетворения спроса на продовольственную безопасность привела к тому, что в сельскохозяйственном секторе назрела острая необходимость повышения урожайности сельскохозяйственных культур в том числе и методами создания генетически модифицированных организмов (ГМО): мутагенез, трансгенез, интрагенез, цисгенез.
В недавнем прошлом генная инженерия оказала огромное влияние на различные программы улучшения сельскохозяйственных культур, способствуя развитию устойчивости сортов к различным биотическим (живым) и абиотическим (неживым) природным воздействиям.
Генная инженерия создает генетически модифицированный организм путем манипулирования геномом растения посредством вставки генов с использованием методов молекулярного клонирования.
Многие культуры, обладающие агрономически желательными признаками, были разработаны с использованием основных источников генов, от прокариот и животных до растений. Генно-инженерные признаки представляют собой бесценные альтернативы традиционной селекции, но возникает общественный вопрос о потреблении трансгенных растений.
Страх среди общественности принять эту технологию возникает из-за этической озабоченности и проблем биобезопасности, поскольку большинство одобренных ГМО содержат элементы полученные из несовместимых видов которые могут иметь непредсказуемые побочные эффекты.
Существуют методы создания ГМО:
- мутагенез – внесение искусственно или естественно изменений в структуру ДНК;
- трансгенез — введение гена неродственного организма;
- интрагенез — изменение генов самого организма, в том числе путем их исключения;
- цисгенез — введение гена близкородственного вида с которым возможно природное скрещивание.
Имеется четкое разграничение основных достижений в проектах секвенирования генома для различных видов сельскохозяйственных культур. Это помогло охарактеризовать и изолировать гены от диких родственников и скрещиваемых видов.
Метод трансгенеза
Генетическая модификация растения, использующего ген от любого непересекающегося донора с использованием молекулярных методов, называется трансгенезом.
Использование трансгенной технологии для развития модифицированного растения путем передачи генов из различных источников было бы полезно, но его невидимые потенциальные опасности должны изучаться.
Большинство высокоурожайных сортов в недавнем прошлом были выведены с помощью традиционной селекции путем выделения желаемых признаков в желаемый сорт с помощью селекции, а не метода трансгенеза.
Метод цисгенеза
Гены у близкородственных видов называются цисгенами. Эти гены модифицируют растение представляя генетическую вариацию. Выделение отдельных клеток из растения имеет здесь решающее значение. Этот новый подход к селекции был впервые назван цисгенезом.
Всемирное общество здравоохранения (ВОЗ) определило цисгенное растение как культурное, которое было генетически модифицировано одним или несколькими генами, выделенными из скрещиваемого донорского растения.
Цисгенные растения, по-видимому, считаются более безопасными, чем те, которые производятся с помощью селекции. В цисгенезе вводятся только нужные гены без нежелательных генов.
Цисгенез не представляет никакой ненужной опасности по сравнению с индуцированной транслокацией или мутационным размножением. Таким образом, цисгенез предотвращает опасность от неопознанных генов. Даже если те же самые методы генетической модификации, чтобы введение гена(ов) в растение используется как цисгенезом, так и трансгенезом, но цисгенезис вводит только гены, представляющие интерес для растения или для скрещиваемого вида. Эти гены также могут быть переданы с помощью традиционных методов селекции. В генетических компонентах растений, разработанных с использованием подходов цисгенеза, наблюдается незначительная разница по сравнению с теми, которые получены из традиционных методов селекции, что снижает экологические риски, связанные с высвобождением цисгенных растений.
Преимущества цисгенеза — это быстрая методология, позволяющая переносить интересующий ген за один шаг без привлечения ненужных нескольких обратных скрещиваний. Эта технология производит ”чистый» трансформированный организм или растение, не оставляя после себя селективного маркерного гена, такого как устойчивость к антибиотикам или гербицидам.
Цисгенез трансформирует целевое растение, не изменяя генофонд и не добавляя никаких дополнительных признаков. Кроме того, нет никакой возможности возникновения риска/ беспокойства для нецелевых организмов или почвенных экосистем, токсичности или аллергии при использовании ГМО-продуктов питания или кормов.
Ограничения цисгенеза
Хотя цисгенез эквивалентен традиционной селекции, однако метод переноса генов и процесс отличается.
Основным недостатком этой технологии является введение цисгенов в неизвестные места генома растений, что, возможно, повлияет на ДНК, на экспрессию генов и принесет непредвиденные опасности.
Идентификация генов, кодирующих желаемые признаки, должна быть полностью охарактеризована, включая потенциальные взаимодействия. Важные признаки у растений в основном сложны, контролируются многими генами и их взаимодействиями, применение цисгенеза нецелесообразно для полигенных признаков.
Цель селекции растений и применения методов создания ГМО является улучшение качественных признаков:
- жирнокислотный состав (омега-3 жирные кислоты, пониженное содержание насыщенных и повышенное содержание ненасыщенных жирных кислот, исключение трансжиров)$
- повышенный вкус и качество клетчатки;
- улучшенные сроки хранения.
Например, в твердых сортах пшеницы проведен прямой перенос ДНК, направленный на повышение хлебопекарных свойств.
Селекция требует умеренной оптимизации для использования в качестве пищи, кормов, биотоплива или для промышленного использования. Введение желаемых генов может быть ускорено с помощью цисгенных подходов. Следовательно, наиболее значительный вклад цисгенеза заключается в улучшении потребительских признаков.
Разведение растений с длительным сроком жизни, таких как деревья, также может быть полезно с помощью этой техники. Такие черты, как абиотическая стрессоустойчивость, обычно сложны и полигенны.
В случае дифференциации между трансгенезом и цисгенезом жизненно важно различать трансгены и цисгены. Любые ограничения на цисгенез, безусловно, будут препятствовать или откладывать дальнейшие исследования и разработки улучшенных сортов сельскохозяйственных культур, особенно в то время, когда происходит выделение все большего числа генов из культур и их скрещиваемых диких родственников.
Оценка безопасности методов создания ГМО
Европейское управление по безопасности пищевых продуктов опубликовало научную оценку оценки безопасности растений, разработанную с помощью цисгенеза. Согласно этому отчету, касающемуся источника интродуцированных генов, цисгенез имеет такие же опасности, как и традиционная селекция. Однако методы трансформации, используемые в цисгенезе и трансгенезе, являются одними и теми же, привлекая аналогичный риск, связанный с передачей технологии. В настоящем докладе рекомендуется использовать те же руководства по оценке риска, которые используются в трансгенных растениях для оценки цисгенных растений.
Улучшение урожая с использованием обычной селекционной программы, безусловно, удлиняет время, необходимое для развития / улучшения любого сорта сельскохозяйственных культур.
Применение цисгенных методов-это одноэтапный перспективный метод, позволяющий ускорить возможности выведения желаемых генов в новые сорта, не нарушая их благоприятной специфичности.
Не так уж много информации имеется об этом начинающем, потенциальном подходе к размножению. Однако коммерциализация продуктов, разработанных с использованием цисгенеза, будет зависеть от многих важных факторов, связанных с принятием нормативных и законодательных решений.
