Məlumat

Bitki qlufosinata necə davamlı ola bilər?


Vikipediyadan qeyri-selektiv herbisid Glufosinatın təsir üsulu:

Fosfinotrisin, glutamat sahəsinə bağlanan bir glutamin sintetaza inhibitorudur. Qlufosinatla müalicə olunan bitkilər ammiakın yığılması və tilakoid lümenində müvafiq olaraq pH-ın azalması səbəbindən ölür, bu da fotofosforlaşmanın ayrılmasına səbəb olur. Fotofosforlaşmanın ayrılması reaktiv oksigen növlərinin istehsalına, lipidlərin peroksidləşməsinə və membranın məhvinə səbəb olur.

İndi, Kaliforniya Universitetinin bu məqaləsində (Alaq otlarına qarşı mübarizə, idarəetmə, ekologiya və detallar) deyilir:

Malayziyadakı tədqiqatçılar bir neçə il əvvəl tərəvəz və bağ sistemlərində qlufosinata davamlı qaz otu populyasiyası haqqında məlumat verdilər (Lee LJ & Ngim J (2000). Malayziyada qlifosata davamlı qaz otu (Eleusine indica (L) Gaertn) haqqında ilk hesabat. Zərərvericilərin İdarə Edilməsi Elmi, 56, 336-339). Bir neçə ildir ki, bu, bu herbisidə qarşı müqavimətin bildirilmiş yeganə halı idi.

Bu kimyəvi/fəaliyyət rejiminə davamlı olması üçün alaq otunda nə baş verməlidir və bu prosesi nə başlatacaq?


Fosfinotrisin bakteriyaların metabolitidir Streptomyces viridochromogenes fosfinotrisin N-asetiltransferaza (PAT) adlı bir proteinə malikdir. Bu Zülal fosfinotrisini təsirsiz hala gətirir, buna səbəb olur S. viridochromogenes ondan ölmür. Bitkinin fosfinotrisinə davamlı olmasını istəyirsinizsə, PAT zülalının genini bitki genomuna əlavə edə bilərsiniz. Bu, bu yazıda herbisidlərə dözümlü bitkilər haqqında da təsvir edilmişdir.

Davamlı qaz otu üçün izahat ola bilər ki, o, PAT üçün gen əldə edib, bəlkə də üfüqi gen transferi ilə. S. viridochromogenes.

Sizin vəziyyətinizdə mənbənizdə göstərilən nəşr başqa ehtimalı ehtiva edir. "Biz fərz edirik ki, azalmış herbisid translokasiyası bu populyasiyalarda həm qlifosata, həm də qlufosinata qarşı müqavimətdən məsuldur"


DD1998-22: AgrEvo Canada Inc.-nin Glufosinate Ammoniuma Tolerant Qarğıdalının Təhlükəsizliyinin Müəyyən edilməsi (Zea mays) xətləri, T14 və T25

Bu qərar sənədi təlimatlar əsasında əldə edilmiş tənzimləyici qərarı izah etmək üçün hazırlanmışdır Dir94-08: Yeni Xüsusiyyətlərə Sahib Bitkilərin Ətraf Mühit Təhlükəsizliyinin Müəyyən edilməsi üçün Qiymətləndirmə Meyarları və onu müşayiət edən sənəd Dir94-11: Biologiya Zea Mays L . (qarğıdalı/qarğıdalı) və Dir95-03 təlimatları Yeni Xüsusiyyətlərə Sahib Bitkilərdən Heyvandarlıq Yeminin Qiymətləndirilməsi üçün Təlimatlar.

AgrEvo-nun T14 və T25 qarğıdalı xətlərinin ətraf mühitə qeyri-məhdud buraxılmasına və heyvandarlıq yemi kimi istifadəsinə icazə verilir. İstənilən başqa Zea mays eyni transformasiya hadisələri nəticəsində yaranan xətlər və daxili spesifik hibridlər və onların bütün nəsilləri də təsdiq edilir, spesifik xaçlar aparılmamaq şərti ilə, nəzərdə tutulan istifadə oxşardır, bu bitkilərin hər hansı əlavə göstəricilər göstərmədiyi hərtərəfli xarakteristikaya məruz qaldıqda məlumdur. yeni əlamətlər və bir şərtlə ki, yaranan xətlər ətraf mühitə potensial təsirləri və heyvandarlıq yemi təhlükəsizliyi baxımından hazırda yetişdirilən qarğıdalıya əhəmiyyətli dərəcədə bərabər olsun.


Bu günə qədər ənənəvi üsullarla yağlı toxumlarda hibridləşdirmə sistemlərinin yaradılması cəhdləri kommersiya məqsədləri üçün tamamilə uğurlu olmamışdır. Potensial faydalar ondan ibarətdir ki, yağlı toxumların F1 hibridləri açıq tozlanan sortlara nisbətən potensial olaraq 20-25% daha çox məhsul verir və onların vahidliyi məhsul yığımı və satışını asanlaşdırır.

Bu materiallar Kanadada məhdud şəraitdə Saskaçevan (1994-96), Alberta (1996), Manitoba (1995, 96) və Ontarioda (1996) sınaqdan keçirilmişdir.

Yeni zülallar müəyyən edilmiş və səciyyələndirilmişdir, o cümlədən onların qeyri-hədəf orqanizmlər üçün potensial toksikliyi, allergenlik potensialı və bitkidəki ifadə səviyyələri. Bir sıra müvafiq elmi nəşrlərə istinad edilmişdir.

Toxumların yuxusuzluğu, vegetativ canlılıq, toxum istehsalı, yetişmə vaxtı, çiçəkləmə dövrü, erkək və dişi məhsuldarlıq, xəstəliklərə və həşəratlara qarşı həssaslıq kimi aqrotexniki xüsusiyyətlər dəyişdirilməmiş toxumlarla müqayisə edilmişdir. B. napus həmkarları.


Cib K No. 10: Herbisidlərə Dözümlülük Texnologiyası: Qlifosat və Qlufosinat


USDA Şəkili

Fermer tarlalarında alaq otları daimi problemdir. Alaq otları yalnız su, qida maddələri, günəş işığı və məkan üçün məhsullarla rəqabət aparmır, həm də həşərat və xəstəlikləri bağlayır, suvarma və drenaj sistemlərini tıxanır, məhsulun keyfiyyətini pozur və alaq otlarının toxumlarını məhsul yığımına yerləşdirir. Nəzarət edilməzsə, alaq otları məhsul məhsuldarlığını əhəmiyyətli dərəcədə azalda bilər.

Fermerlər alaq otları ilə əkinçilik, əl alaq otları, herbisidlər və ya adətən bütün texnikaların kombinasiyası ilə mübarizə apara bilərlər. Təəssüf ki, əkinçilik külək və su eroziyasına məruz qalan qiymətli torpağın üst qatını buraxır ki, bu da ətraf mühit üçün ciddi uzunmüddətli nəticələrə səbəb olur. Bu səbəbdən getdikcə daha çox fermer əkinçilikdə azaldılmış və ya əkinsiz üsullara üstünlük verir.

Eynilə, bir çoxları herbisidlərin ağır istifadəsinin qrunt sularının çirklənməsinə, bir neçə vəhşi təbiət növünün ölümünə səbəb olduğunu və həmçinin müxtəlif insan və heyvan xəstəliklərinə aid edildiyini iddia edir.

Alaq otlarına qarşı mübarizə üsulları

Torpağın becərilməsi və herbisid tətbiqinin tandem texnikası fermerlərin öz təsərrüfatlarında alaq otlarına necə nəzarət etməsinə bir nümunədir.

Ümumiyyətlə, tarlada mövcud olan alaq otlarının sayını azaltmaq üçün əkin etməzdən əvvəl torpaqlarını becərirlər. Sonra məhsullarının cücərməsinə az qalmış alaq otlarının böyüməsini daha da azaltmaq üçün geniş spektrli və ya qeyri-selektiv herbisidlər (bütün bitkiləri öldürə bilən) tətbiq edirlər. Bu, onların məhsullarının alaq otları ilə birlikdə məhv olmasının qarşısını almaq üçündür. Artan mövsümdə ortaya çıxan alaq otlarına qarşı dar spektrli və ya selektiv herbisidlərlə mübarizə aparılır. Təəssüf ki, tarlada müxtəlif növ alaq otları meydana çıxır və buna görə də fermerlər onlara qarşı mübarizə aparmaq üçün bir neçə növ dar spektrli herbisidlərdən istifadə etməli olurlar. Bu alaq otlarına qarşı mübarizə üsulu çox baha başa gələ bilər və ətraf mühitə zərər verə bilər.

Tədqiqatçılar, böyümək mövsümündə istənilən vaxt sahəyə bir geniş spektrli herbisid səpməklə alaq otlarının idarə edilməsini sadələşdirə biləcəyini irəli sürdülər.

Qlifosat və Qlufosinat Herbisidlərə Dözümlü Bitkilərin İnkişafı

Herbisidlərə davamlı (HT) bitkilər fermerlərə alaq otlarına qarşı mübarizədə mühüm vasitə təklif edir və torpağın üst qatını qorumağa kömək edən əkinsiz üsullarla uyğun gəlir. Onlar fermerlərə herbisidləri yalnız lazım olduqda tətbiq etmək, herbisidlərin ümumi girişinə nəzarət etmək və ətraf mühitə üstünlük verən hərbisidlərdən istifadə etmək üçün çeviklik verir.

Texnologiya fonu

Bu herbisidlər necə işləyir?
Bu herbisidlər bitki qidası istehsalını pozan və nəticədə onu öldürən bitki metabolik yolunda əsas fermentləri hədəf alır. Bəs bitkilər herbisidlərə necə dözümlülük yaradır? Bəziləri bu xüsusiyyəti seleksiya və ya mutasiya yolu ilə əldə etmiş ola bilər və ya daha yaxınlarda bitkilər gen mühəndisliyi vasitəsilə dəyişdirilə bilər.

Niyə HT bitkiləri inkişaf etdirir?
Yeni olan, digər yaşıl bitkilərin əksəriyyətinə nəzarət edəcək geniş spektrli herbisidlərə - xüsusilə qlifosat və qlufosinata - tolerantlıq dərəcəsi yaratmaq qabiliyyətidir. Bu iki herbisid alaq otlarına qarşı mübarizə üçün faydalıdır və heyvan həyatına minimal birbaşa təsir göstərir və davamlı deyil. Onlar yüksək effektivliyə malikdir və istifadə üçün ən təhlükəsiz aqrokimyəvilər arasındadır. Təəssüf ki, onlar məhsul bitkilərinə qarşı eyni dərəcədə təsirli olurlar. Beləliklə, HT bitkiləri bu herbisidlərə qarşı tolerantlıq dərəcəsinə malik olmaq üçün inkişaf etdirilir.

Glyphosate və Glufosinate HT bitkiləri necə işləyir?

1. Qlifosata dözümlü bitkilər
Qlifosat herbisidi aromatik amin turşularının, vitaminlərin və bir çox ikinci dərəcəli bitki metabolitlərinin biosintezində iştirak edən ferment olan EPSPS fermentini bloklayaraq bitkiləri öldürür. Bitkilərin qlifosata dözümlü olması üçün dəyişdirilməsinin bir neçə yolu var. Strategiyalardan biri EPSPS-nin qlifosata tolerant formasını istehsal edən torpaq bakteriyası genini daxil etməkdir. Başqa bir yol, qlifosatı parçalayan ferment istehsal edən fərqli bir torpaq bakteriyası genini daxil etməkdir.

2. Qlufosinata davamlı bitkilər
Qlufosinat herbisidlərinin tərkibində azot mübadiləsinə cavabdeh olan fermenti bloklayaraq və bitki metabolizmasının əlavə məhsulu olan ammonyakın detoksifikasiyası üçün bitkiləri öldürən aktiv tərkib hissəsi olan fosfinotrisin var. Qlufosinata dözmək üçün dəyişdirilmiş məhsullar, fosfinotrisini zərərsizləşdirən və onun zədələnməsinin qarşısını alan bir ferment istehsal edən bakterial gen ehtiva edir.

Bitkilərin herbisidlərə məruz qaldıqda sağ qalmaq üçün genetik modifikasiyasının digər üsulları, o cümlədən: 1) herbisidi zərərsizləşdirən yeni zülalın istehsalı 2) herbisidin hədəf zülalının herbisidin təsirinə məruz qalmaması üçün dəyişdirilməsi və ya 3) fiziki və ya fizioloji maneələrin yaradılması. herbisidin bitkiyə daxil olmasının qarşısını alır. İlk iki yanaşma elm adamlarının herbisidlərə dözümlü bitkiləri inkişaf etdirməsinin ən ümumi üsullarıdır.

Herbisidlərə dözümlü texnologiyanın təhlükəsizlik aspektləri

Toksiklik və Allergenlik
Bir sıra ölkələrdə hökumət tənzimləyici qurumları, herbisidlərə davamlı olan zülallara malik olan məhsulların GM olmayan həmkarları ilə müqayisədə ətraf mühit və sağlamlıq üçün başqa risklər yaratmaması barədə qərar qəbul etmişlər.

Tətbiq edilən zülallar müvafiq beynəlxalq təşkilatlar tərəfindən hazırlanmış təlimatlara uyğun olaraq potensial zəhərli və allergen aktivliyə görə qiymətləndirilir. Onlar allergenlik və ya toksiklik tarixçəsi olmayan mənbələrdəndir, məlum toksinlərə və ya allergenlərə bənzəmirlər və yaxşı başa düşülən funksiyaları var.

Bitkilərə Təsiri
Bu zülalların ifadəsi bitkinin böyüməsinə zərər vermir və ana bitkilərlə müqayisədə daha zəif aqrotexniki göstəricilərə səbəb olmur. Herbisid tolerantlığı üçün əlavə fermentin ifadəsi və ya artıq mövcud olan fermentin dəyişdirilməsi istisna olmaqla, bitkidə başqa heç bir metabolik dəyişikliklər baş vermir.

Məhsulların davamlılığı və ya invazivliyi
Herbisidlərə dözümlü bitkilərlə əlaqəli əsas ekoloji narahatlıq onların vəhşi qohumları ilə kəsişməklə və ya sadəcə olaraq vəhşi təbiətdə qalaraq yeni alaq otları yaratmaq potensialıdır. Lakin bu potensial introduksiyadan əvvəl qiymətləndirilir və məhsul əkildikdən sonra da nəzarət edilir. Mövcud elmi sübutlar göstərir ki, herbisid tətbiqləri olmadığı halda, GM herbisidlərə dözümlü bitkilərin qeyri-GM həmkarlarına nisbətən kənd təsərrüfatı sahələrində və ya təbii yaşayış mühitində invaziv olma ehtimalı daha yüksək deyil (Dale et al., 2002).

Hal-hazırda bazarda olan herbisidlərə dözümlü bitkilər artan davamlılıq və ya invazivliyə dair az dəlil göstərir.

Herbisidlərə dözümlü bitkilərin üstünlükləri

  • Mükəmməl alaq otlarına qarşı mübarizə və buna görə də yüksək məhsuldarlıq
  • Çeviklik – bitkinin böyüməsində sonradan alaq otlarına qarşı mübarizə aparmaq mümkündür
  • Bir mövsümdə spreylərin sayı azalır
  • Azaldılmış yanacaq istifadəsi (daha az püskürtmə səbəbindən)
  • Torpağın sıxılmasının azalması (çiləmə üçün yerə getməyə daha az ehtiyac olduğu üçün)
  • Torpaqda aktiv qalmayan aşağı toksiki birləşmələrin istifadəsi və
  • Torpağın quruluşuna və orqanizmlərinə fayda gətirməklə, əkinsiz və ya konservasiya sistemlərindən istifadə etmək bacarığı (Felsot, 2000).

Amerika Soya Assosiasiyasının (ASA) soya təsərrüfatlarında əkin tezliyi ilə bağlı apardığı araşdırma göstərdi ki, fermerlərin xeyli hissəsi herbisidlərə davamlı soya sortlarını əkdikdən sonra &ldquono-becərmə&rdquo və ya &ldquorazaldılmış şum&rdquo təcrübəsini qəbul etdilər. Bu sadə alaq otlarının idarə edilməsi yanaşması 234 milyon gallondan çox yanacağa qənaət etdi və 247 milyon ton əvəzedilməz torpağın üst qatını pozmadan buraxdı.

Herbisid tolerantlığının cari vəziyyəti

1996-cı ildən 2018-ci ilə qədər HT bitkiləri ardıcıl olaraq biotexnoloji bitkilərin ən böyük əkin sahəsini tuturdu. Təkcə 2018-ci ildə HT bitkiləri qlobal miqyasda əkilmiş 191,7 milyon hektar biotexnoloji bitkilərin 87,5 milyon hektarını və ya 45%-ni tutmuşdur. Ən çox yayılmışlar qlifosata və qlufosinata tolerant növlərdir. Aşağıdakı cədvəl qida, yem və/və ya becərmə üçün əsas HT (tək və yığılmış genlərlə) bitkilərini təsdiq etmiş ölkələri göstərir.

məhsul Ölkələr
yonca Argentina, Avstraliya, Kanada, Yaponiya, Meksika, Yeni Zelandiya, Filippin, Sinqapur, Cənubi Koreya, ABŞ
Argentina kanola Avstraliya, Kanada, Çili, Çin, AB, Yaponiya, Malayziya, Meksika, Yeni Zelandiya, Filippin, Sinqapur, Cənubi Afrika, Cənubi Koreya, Tayvan, ABŞ
Qərənfil Avstraliya, Kolumbiya, AB, Yaponiya, Malayziya
hindiba ABŞ
Pambıq Argentina, Avstraliya, Braziliya, Kanada, Çin, Kolumbiya, Kosta Rika, Aİ, Yaponiya, Malayziya, Meksika, Yeni Zelandiya, Paraqvay, Filippin, Sinqapur, Cənubi Afrika, Cənubi Koreya, Tayvan, ABŞ
Sürünən əyilmiş ot ABŞ
Kətan, kətan toxumu Kanada, Kolumbiya, ABŞ
qarğıdalı Argentina, Avstraliya, Braziliya, Kanada, Çin, Kolumbiya, Kosta-Rika, Kuba, AB, Honduras, İndoneziya, İran, Yaponiya, Malayziya, Meksika, Yeni Zelandiya, Nigeriya, Pakistan, Panama, Paraqvay, Filippin, Rusiya Federasiyası, Sinqapur, Cənubi Afrika, Cənubi Koreya, İsveçrə, Tayvan, Tayland, Türkiyə, ABŞ, Uruqvay, Vyetnam, Zambiya
Polşa kanolası Kanada
Kartof Avstraliya, Kanada, Yaponiya, Meksika, Yeni Zelandiya, Filippin, Cənubi Koreya, ABŞ
düyü Avstraliya, Kanada, Kolumbiya, Honduras, Meksika, Yeni Zelandiya, Filippin, Rusiya Federasiyası, Cənubi Afrika, ABŞ
soya Argentina, Avstraliya, Boliviya, Braziliya, Kanada, Çili, Çin, Kolumbiya, Kosta Rika, AB, Hindistan, İndoneziya, İran, Yaponiya, Malayziya, Meksika, Yeni Zelandiya, Nigeriya, Paraqvay, Filippin, Rusiya Federasiyası, Sinqapur, Cənubi Afrika, Cənubi Koreya, İsveçrə, Tayvan, Tayland, Türkiyə, ABŞ, Uruqvay, Vyetnam
Şəkər çuğunduru Avstraliya, Kanada, Çin, Kolumbiya, Aİ, Yaponiya, Meksika, Yeni Zelandiya, Filippin, Rusiya Federasiyası, Sinqapur, Cənubi Koreya, Tayvan, ABŞ
Tütün
buğda Avstraliya, Kolumbiya, Yeni Zelandiya, ABŞ

Kənd Təsərrüfatı Elmləri və Texnologiyaları Şurası tərəfindən aparılan ədəbiyyat araşdırması ətraf mühitin HT bitkilərinin istifadəsindən faydalandığı qənaətinə gəldi. Məsələn, ABŞ-da HT soyanın tətbiqindən sonra əkinsiz soya əkin sahələri 35% artıb. Oxşar tendensiya Argentinada da müşahidə olunur, burada soya sahələrinin 98%-i HT sortları ilə əkilib. &ldquoBiotexnologiyadan əldə edilən və Ənənəvi Soya, Qarğıdalı və Pambıq Bitkilərinin Müqayisəli Ətraf Mühitə Təsirləri&rdquo adlı CAST sənədi http://www.cast-science.org saytında mövcuddur.

Kommersiyalaşdırılmasının ilk 21 ilində (1996-2016) herbisidlərə dözümlü bitkilərdən əldə edilən fayda 89,02 milyard ABŞ dolları, qlobal biotexnoloji məhsulun dəyərinin 47,8%-i 186,1 milyard ABŞ dolları və təkcə 2016-cı ildə 8,44 milyard ABŞ dolları və ya 46,4 milyard dollar dəyərində qiymətləndirilir. 18,2 milyard ABŞ dolları qlobal dəyərin %.


Bitki qlufosinata necə davamlı ola bilər? - Biologiya

Müəlliflik hüququ və surəti 2014 müəlliflər və Scientific Research Publishing Inc.

Bu iş Creative Commons Attribution International License (CC BY) əsasında lisenziyalaşdırılıb.

18 yanvar 2014-cü ildə qəbul edilib, yenidən işlənib, 15 mart 2014-cü ildə qəbul edilib, 2 aprel 2014-cü ildə qəbul edilib.

Qlifosata və qlufosinata davamlı (RR/LL) könüllü qarğıdalı, hibrid RR/LL qarğıdalı fırlanmada hibrid RR/LL qarğıdalının ardınca getdikdə problemə çevrildi. Üç illik müddət ərzində (2008-2010-cu illər) Ontarionun cənub-qərbində 1) hibrid RR/LL qarğıdalıda könüllü RR/LL qarğıdalının rəqabət qabiliyyətini qiymətləndirmək və 2) könüllü RR-yə necə nəzarət edəcəyini müəyyən etmək üçün cəmi altı sahə sınaqları keçirilmişdir. Hibrid RR/LL qarğıdalıda /LL qarğıdalı. Hibrid RR/LL qarğıdalı məhsuldarlığını 5% azaltmaq üçün proqnozlaşdırılan könüllü RR/LL qarğıdalı sıxlığı 1,7 könüllü RR/LL qarğıdalı bitkiləri m 𕒶 . Hibrid RR/LL qarğıdalıda rimsulfuron (15 q·a·ha 𕒵 ) və foramsulfuron (35 q hibrid RR/LL qarğıdalıda müvafiq olaraq 5% və 11% zədə kimi. Qlifosat (1800 q·a·ha 𕒵 ), qlufosinat (500 q·a·ha 𕒵 ) və qlifosat + qlufosinat (1800 + 500 q·a·ha 𕒵 ) 18%-ə qədər, 10% təmin edir və müvafiq olaraq könüllü RR/LL qarğıdalıya 21% nəzarət. Rimsulfuron (15 q·a·ha 𕒵 ), nikosulfuron (25 q·a·ha 𕒵 ), nikosulfuron/rimsulfuron (25 q·a·ha 𕒵 ), foramsulfuron (35 q ai·ha 𕒵 ) və primisulfuron/dicamba (166 g·ai·ha 𕒵 ) könüllü RR/LL qarğıdalı üzərində heç bir nəzarəti təmin etməmişdir. Glifosat və qlifosat + qlufosinat könüllü qarğıdalı sıxlığını müvafiq olaraq 26% və 30% azaldıb. Qiymətləndirilmiş digər herbisidlər alaq otlarına qarşı mübarizə ilə müqayisədə könüllü RR/LL qarğıdalı sıxlığını azaltmadı. Herbisidlərin heç biri alaq otlarına qarşı mübarizə ilə müqayisədə könüllü RR/LL qarğıdalı kobularının sayının azaldığını qiymətləndirməmişdir. Qlifosat + qlufosinat tətbiqi POST alaq otlarına qarşı mübarizə ilə müqayisədə könüllü RR/LL qarğıdalı məhsuldarlığını 35% azaltdı, lakin qiymətləndirilən digər herbisidlər alaq otlarına qarşı mübarizə ilə müqayisədə könüllü RR/LL qarğıdalı məhsuldarlığında heç bir azalmaya səbəb olmadı. Qlifosatın tətbiqi POST alaq otlarına qarşı mübarizəyə ekvivalent hibrid RR/LL qarğıdalı məhsuldarlığı ilə nəticələndi, lakin bütün digər herbisidlərlə müalicələr alaq otlarına qarşı mübarizəyə bərabər olan hibrid RR/LL qarğıdalı məhsuldarlığı ilə nəticələndi. Bu araşdırma, könüllü RR/LL qarğıdalının RR/LL hibrid qarğıdalı ilə çox rəqabətədavamlı ola biləcəyi qənaətinə gəlir. Qiymətləndirilmiş herbisidlərin heç biri hibrid RR/LL qarğıdalıda könüllü RR/LL qarğıdalıya adekvat nəzarəti təmin etməmişdir.

Açar sözlər:Məhsulun zədələnməsi, Rəqabət qabiliyyəti, Nəzarət, Sıxlıq, Məhsuldarlıq, Zea mays

Qarğıdalı (Zea mays L.) istehsalı kənd təsərrüfatı və Ontario iqtisadiyyatı üçün vacibdir, burada hər il təqribən 894.000 hektar sahədə 9,2 milyon ton taxıl qarğıdalı istehsal olunur ki, bu da Kanadanın ümumi qarğıdalı istehsalının 60%-dən çoxunu təşkil edir. 1] . Ontarioda yetişdirilən qarğıdalıların çoxu həm qlifosata, həm də qlufosinata (RR/LL) davamlıdır ki, bu da əkinçilərə geniş spektrli alaq otlarına qarşı mübarizəni təmin edən əlavə alaq otlarının idarə olunması variantlarını təmin edir, geniş məhsul təhlükəsizliyi marjasına malikdir və bununla da daha yüksək xalis gəlir gətirir [2] [3] .

Qlifosata davamlı qarğıdalı ilk dəfə 2001-ci ildə Kanadada təqdim edilib və bazar payı illər ərzində davamlı olaraq artıb. 2013-cü ildə Şərqi Kanadada qarğıdalı hektarının təxminən 95%-i qlifosata davamlı qarğıdalı üçün əkilmişdir və faizin gələcəkdə artması gözlənilir [3] . Hibrid RR/LL qarğıdalı istehsalının artması ilə, könüllü RR/LL qarğıdalı (Zea mays) hibrid RR/LL qarğıdalı fırlanmada hibrid RR/LL qarğıdalının ardınca getdikdə böyük problemə çevrilir, çünki qlifosat və ya qlufosinat könüllü RR/ nəzarət etmir. Əvvəlki il əkilmiş qarğıdalıdan LL qarğıdalı. Könüllü qarğıdalı toxumları əsasən sapın yerləşməsi və ya qırılması, sünbül itkiləri, ləpə itkiləri və çox quru taxılın baş parçalanması itkilərinin birləşməsi nəticəsində yaranır və fırtına, xəstəliklər, həşəratlar və müxtəlif ekoloji streslərdən təsirlənən sahələrdə əhəmiyyətli ola bilər. 4]. Hibrid RR/LL qarğıdalıda könüllü RR/LL qarğıdalı rütubət, qida maddələri və işıq üçün rəqabət aparır, hibrid RR/LL qarğıdalı məhsuldarlığını, məhsulun səmərəliliyini və taxıl keyfiyyətini azaldır və xəstəlik hallarını artıra bilər [5] -[10].

Tədqiqatlar göstərmişdir ki, qarğıdalıda erkən alaq otlarına müdaxilə yarpaq çıxmasının azalmasına, yarpaq sahəsinin azalmasına və qarğıdalı taxılının məhsuldarlığının azalmasına səbəb ola bilər [11] -[13] . Hibrid qarğıdalıda yarpaq ucunun çıxmasına, məhsulun böyümə sürətinə və məhsuldarlığına alaq otları ilə rəqabətin təsir etdiyi göstərilmişdir [14]. Hibrid qarğıdalıda könüllü qarğıdalıya nəzarət çətindir, çünki Ontarioda yetişdiricilər tərəfindən istifadə edilən hibridlərin əksəriyyəti həm qlifosata, həm də qlufosinata qarşı müqavimət xüsusiyyətlərinə malikdir, buna görə də, qlifosat və ya qlufosinat, hibrid RR/LL qarğıdalıda könüllü RR/LL qarğıdalıya lazımi səviyyədə nəzarət etmir. növbəti il ​​[4] . Buna görə də, hibrid RR/LL qarğıdalıda könüllü RR/LL qarğıdalıya nəzarət etmək üçün yeni alaq otlarına qarşı mübarizə strategiyalarının hazırlanması çox vacibdir.

Hibrid RR/LL qarğıdalıda könüllü RR/LL qarğıdalının rəqabət effektləri və Ontario becərilməsi şəraitində hibrid RR/LL qarğıdalıda könüllü RR/LL qarğıdalıya nəzarət strategiyaları haqqında məhdud dərc olunmuş məlumat mövcuddur. Qlobal bazarda rəqabətədavamlı olmaq üçün hibrid RR/LL qarğıdalıda könüllü RR/LL qarğıdalına nəzarət etmək üçün yetişdiricilərə təhlükəsiz, effektiv və iqtisadi cəhətdən davamlı olan herbisid seçimlərinə ehtiyac var.

Bu tədqiqatın məqsədləri hibrid RR/LL qarğıdalıda könüllü RR/LL qarğıdalının rəqabətədavamlı təsirlərini müəyyən etmək və qlifosat, qlufosinat, qlifosat + qlufosinat, rimsulfuron, nikosulfuron, nikosulfuron/rimsulfuron, tətbiq olunan foramsulfuron/primisulfuronce, primisulfuronce, və s. (POST) hibrid RR/LL qarğıdalıda könüllü RR/LL qarğıdalıya nəzarət üçün.

Ontarionun cənub-qərbindəki Guelph Ridgetown Universitetinin kampusunda üç il ərzində (2008-2010) altı sahə sınaqları (3 rəqabət qabiliyyəti və 3 könüllü nəzarət üçün) aparılmışdır. Ridgetowndakı torpaq 53% qum, 27% lil, 20% gil, 5.3% üzvi maddə və 7.0 pH ilə Watford (Bozdan Qəhvəyi Brunisolic)-Brady (Gleyed Brunisolic Grey to Brown Luvisole, qarışıq) qumlu gil gildir. 2008-ci ildə 56% qum, 27% lil, 17% gil, 5.4% üzvi maddə və 2009-cu ildə pH 6.7 və 52% qum, 28% lil, 20% gil, 5.9% üzvi maddə və 6.4 pH. 2010. Toxum yatağının hazırlanması yazda yayda yuvarlanan səbət tırmıkları ilə tarla kultivatoru ilə üç keçiddən sonra payız şumundan ibarət idi.

2.2. Rəqabətlilik Araşdırmaları

Eksperimental dizayn dörd təkrarlama ilə təsadüfi tam blok dizaynı (RCBD) idi. Torpaqların eni 3 m (bir-birindən 0,75 m məsafədə yerləşən dörd sıra) və uzunluğu 8 m idi. Hər bir sahə dörd sıra 4 sıra “DKC50-45 RR” qarğıdalıdan ibarət idi. Hibrid RR/LL qarğıdalı hər il aprelin sonu - may ayının əvvəlində 80.000 toxum·ha − 1 . Təcrübələrin qurulması üçün istifadə edilən qlifozadavamlı könüllü qarğıdalı toxumu, Ontarioda ticarət sahəsindən keçən il yetişdirilmiş qlifosata davamlı “DKC50-45 RR” qarğıdalı idi. Qarğıdalı toxumu hibrid qarğıdalı səpilməzdən əvvəl təxminən 7500, 15000, 30000, 45000, 60000 və 75000 könüllü toxum· hektarda gübrə səpən vasitə ilə səpilmiş və iki becərmə ilə səpilmişdir. yuvarlanan səbət tırmıklar.

Çıxışdan 4, 8 və 12 həftə sonra (WAE) könüllü qarğıdalı sıxlığı, hibrid qarğıdalı hündürlüyü, yarpaq yaxası və yarpaq ucları müəyyən edilmişdir. Hibrid qarğıdalı ilə əlaqəli bütün dəyişənlər (hündürlük, yarpaq yaxası, yarpaq ucları və məhsuldarlıq) alaqsız çekin faizinə çevrildi. Könüllü RR/LL qarğıdalı hibrid RR/LL qarğıdalı yığımından əvvəl əl ilə yığılmışdır. Könüllü RR/LL qarğıdalı üçün qoçaların sayı və məhsuldarlıq qeydə alınıb. Hibrid RR/LL qarğıdalı kiçik sahəli kombaynla yığılmış və nəmlik və məhsuldarlıq qeydə alınmışdır.

SAS 9.2-nin PROC MIXED prosedurları (SAS Institute Inc. 2008) reqressiya təhlili üçün hansı mühitlərin birləşdirilə biləcəyini müəyyən etmək üçün istifadə edilmişdir (əgər sürətin qarşılıqlı təsiri ilə mühit əhəmiyyətli deyilsə, məlumatlar birləşdirilmişdir). Hər üç mühit hər dəyişən üçün birləşdirilə bilər.

2.2.1. İstifadə olunan reqressiya tənlikləri (modelləri).

Parametrlər tənliklərdə DENS kimi təyin olunmuş müvafiq vaxtda könüllü RR/LL qarğıdalı sıxlığına qarşı reqressiya edilmişdir.

Hibrid RR/LL qarğıdalı hündürlüyü, yarpaq yaxaları, yarpaq ucları və könüllü RR/LL qarğıdalı koçasının sayı və məhsuldarlığı üçün proqnozlaşdırılan məhsuldarlıq dəyərləri (xətti):

[1] Y = a0 + b1 * DENS burada a0 kəsişmə və b1 yamacdır.

5% azalma (R) ilə nəticələnən proqnozlaşdırılan könüllü RR/LL qarğıdalı sıxlıqlarını (per·m 2) hesablamaq üçün reqressiya tənliklərindən istifadə edilmişdir.95) hibrid RR/LL qarğıdalı hündürlüyü, yarpaq yaxası, yarpaq ucları və məhsuldarlıq.

Əgər proqnozlaşdırılan könüllü qarğıdalı sıxlığı ən yüksək könüllü qarğıdalı sıxlığından yüksək idisə (Cədvəl 1, Cədvəl 2) o zaman “>” kimi ifadə edildi, çünki bu təcrübələrdə qiymətləndirilmiş sıxlıq diapazonundan kənarda ekstrapolyasiya etmək düzgün olmazdı.

R95 dəyər, həmçinin proqnozlaşdırılan könüllü kob sayını və həmin könüllü RR/LL qarğıdalı sıxlığında məhsuldarlığı hesablamaq üçün istifadə edilmişdir.

2.3. Könüllü Qarğıdalı Nəzarət Araşdırmaları

Eksperimental dizayn dörd təkrarlama ilə təsadüfi tam blok dizaynı (RCBD) idi. Müalicələr

Cədvəl 1. Ridgetown 2008-2010 üçün 4, 8 və 12 WAE-də hədəf və faktiki könüllü qarğıdalı sıxlığı. a

aİxtisarlar: WAE, hibrid qarğıdalı çıxdıqdan bir neçə həftə sonra.

Cədvəl 2. Hibrid qarğıdalı hündürlüyü, yarpaq yaxası, yarpaq ucları və məhsuldarlığın reqressiya modellərindən reqressiya parametri təxminləri və proqnozlaşdırılan könüllü qarğıdalı sıxlığı, kobu sayı və məhsuldarlığı. a

> proqnozlaşdırılan könüllü qarğıdalı sıxlığını, qabıq sayını və ya bu təcrübələrdə qiymətləndirilmiş diapazondan kənar məhsuldarlığı bildirir. aİxtisarlar: WAE, hibrid qarğıdalı çıxdıqdan bir neçə həftə sonra. bXətti parametrlər (Tənlik (1)): a0, kəsişmə b1, yamac. cR95 müəyyən bir dəyişənin 5% azaldığı könüllü qarğıdalı sıxlığıdır. dMüvafiq R üçün proqnozlaşdırılan qozaların sayı95 sıxlıq.

qlifosat (1800 q·a·ha − 1 ), qlufosinat (500 q·a·ha − 1 ), qlifosat + qlufosinat (1800 + 500 q·a·ha − 1 ), rimsulfurondan ( 15 q·a·ha − 1 ), nikosulfuron (25 q·a·ha − 1 ), nikosulfuron/rimsulfuron (25 q − 1 ) və primisulfuron/dicamba (166 g·ai·ha − 1 ) Primisulfuron/ dicamba istisna olmaqla, bütün müalicələrə dikamba (141 g·ai·ha − 1 ) daxildir. Rimsulfuron, nikosulfuron, nikosulfuron/rimsulfuron və primisulfuron/dicamba müalicələrinə 0,2% h/c-də qeyri-ion səthi aktiv maddə (Agaral 90 ®) daxildir. Foramsulfuron emalına 2,5 L·ha − 1-də 28% karbamid ammonium nitrat (UAN) daxildir.

Torpaqların eni 3 m, uzunluğu 8 m idi. Hər bir sahə bir-birindən 0,75 m məsafədə yerləşən dörd sıra “DKC50-45 RR” qarğıdalıdan ibarət idi. Hibrid RR/LL qarğıdalı hər il aprelin sonu - may ayının əvvəlində 80.000 toxum·ha − 1 . Təcrübələri qurmaq üçün istifadə edilən könüllü RR/LL qarğıdalı toxumu Ontarioda ticarət sahəsindən keçən il yetişdirilmiş “DKC50-45 RR” RR/LL qarğıdalı idi. Könüllü RR/LL qarğıdalı toxumu hibrid RR/LL qarğıdalı səpilməzdən əvvəl gübrə səpən maşından istifadə edərək səpilmiş və səbət tırmıkları ilə kultivatorun iki keçidi ilə torpağa səpilmişdir.

Herbisid tətbiqləri CO ilə edildi2-bir-birindən 50 sm məsafədə yerləşən dörd Hypro Ultra-aşağı sürüşmə 120-02 nozzle (Hypro, New Brighton, MN 55112) vasitəsilə 207 kPa-da 200 L·ha − 1 su çatdırmaq üçün kalibrlənmiş təzyiqli bel çantası çiləyicisi. Herbisid tətbiqləri könüllü RR/LL qarğıdalı 15 sm hündürlüyə çatdıqda edildi.

Hibrid RR/LL qarğıdalı zədəsi tətbiqdən 1 və 2 həftə sonra (WAA) vizual olaraq qiymətləndirilib və könüllü RR/LL qarğıdalı nəzarəti 0%-dən 100%-ə qədər şkala üzrə vizual olaraq 2, 4 və 8 WAA qiymətləndirilib. 0 reytinqi heç bir görünən hibrid RR/LL qarğıdalı zədəsi, 100 reytinqi isə ümumi qarğıdalı nekrozu kimi müəyyən edilmişdir. 8 WAA könüllü RR/LL qarğıdalı sıxlığı və 16 WAT könüllü RR/LL qarğıdalı kobu sayı və hər bir sahədə məhsuldarlıq müəyyən edilmişdir. Hibrid RR/LL qarğıdalı üçün məhsul yetişmə zamanı hər bir sahənin orta iki cərgəsinin kombaynla yığılması ilə ölçüldü. Bütün qarğıdalı məhsuldarlığı 15,5% rütubətə uyğunlaşdırılıb.

Bütün məlumatlar variasiya təhlilinə (ANOVA) məruz qaldı və eksperimentlər və illər ərzində birləşdirildi və SAS-ın PROC MIXED proseduru ilə təhlil edildi. Alaq və alaqsız yoxlamalar zədənin təhlilinə daxil edilməyib. Yabanı otu yoxlaması könüllü RR/LL qarğıdalı nəzarətinin təhlilinə və alaq otlarından təmizlənmə yoxlaması könüllü RR/LL qarğıdalı sıxlığı, qabıqları və ya məhsuldarlığının təhlilinə daxil edilməyib. Bununla belə, alaq/alaqsız yoxlama ilə müalicə fərqlərini qiymətləndirmək üçün bütün dəyərlər müstəqil olaraq sıfırla müqayisə edilmişdir. Müalicənin qarşılıqlı təsiri ilə ətraf mühit bütün zədə reytinqləri üçün əhəmiyyətli idi. Bütün digər dəyişənlər üç mühitdə birləşdirilə bilər. 2008 və 2009-cu illərdə 1 WAA-da xəsarət məlumatları sıfır idi və 2010-cu illə birləşdirilə bilmədi (log çevrildi). 2008 və 2009-cu illərdə 2 WAA-da xəsarət məlumatları sıfır idi və 2010-cu illə birləşdirilə bilmədi (dönüşmə yoxdur). Normallıq fərziyyələrini qarşılamaq üçün könüllü RR/LL qarğıdalı nəzarəti 4 və 8 WAA analiz üçün arcsine kvadrat kökə çevrildi və nəticələrin təqdimatı üçün geri çevrildi. Bütün digər dəyişənlərin transformasiyaya ehtiyacı yox idi. Müalicə vasitələri, məqsədli toxum səpmə dərəcələri üçün ildən və WAE (4, 8 və 12 WAE) asılı olaraq P 𕒶-də Fisher tərəfindən qorunan LSD istifadə edərək ayrılmışdır (Cədvəl 1). Hibrid qarğıdalı hündürlüyünü, yarpaq boyunlarını (# bitki 𕒵 ) və yarpaq uclarını (# bitki 𕒵 ) 5% azaltmaq üçün proqnozlaşdırılan könüllü qarğıdalı sıxlığı bu təcrübələrdə müəyyən edilmiş könüllü qarğıdalı sıxlığı diapazonundan daha böyük idi (Cədvəl 2) . Hibrid qarğıdalı məhsuldarlığını 5% azaltmaq üçün proqnozlaşdırılan könüllü qarğıdalı sıxlığı 1,7 könüllü qarğıdalı bitkisi · m 𕒶 , 0,6 könüllü qarğıdalı qozu · m 𕒶 , və 0,4 MT·ha 𕒵 könüllü qarğıdalı2d) olmuşdur. Alms et al. (2007) Cənubi Dakota, ABŞ-da Dekalb DKC-də 0, 0,2, 0,8, 1,2, 1,9, 2,5, 2,7 və ya 3,5 bitki olan könüllü qarğıdalı sıxlığının təsirini tədqiq etmiş və Dekalb DKC 46 - 60 VT03n məlumat vermişdir. - 13% hibrid qarğıdalı məhsul itkisi və ya könüllü qarğıdalı tərəfindən istehsal olunan qarğıdalı taxılının uçotu zamanı 0% - 9% məhsul itkisi. Bununla belə, eyni sıxlıqda olan könüllü qarğıdalı RR soya məhsuldarlığını 0% - 54% azaldır ki, bu da könüllü qarğıdalının soyada qarğıdalı ilə müqayisədə daha rəqabətli olduğunu göstərir [15]. Wilson və başqaları. [16] ABŞ-ın Nebraska ştatında 1,4 bitki·m 𕒶 könüllü qarğıdalı sıxlığından 2% qarğıdalı məhsul itkisi və 2,8 bitki·m 𕒶 könüllü qarğıdalı sıxlığından 10% qarğıdalı məhsuldarlığı itkisi bildirdi. Bunun əksinə olaraq, soya məhsuldarlığı 10% və 27% könüllü qarğıdalı sıxlığı 1,4 və 2,8 bitki·m 𕒶, müvafiq olaraq azalmışdır [16]. Stahl və Coulter [17] Minnesota, ABŞ-da könüllü qarğıdalı sıxlığını 1,6-14,5 bitki·m 𕒶 nisbətində öyrənərək, hibrid qarğıdalı məhsuldarlığında da 26% azalma tapdılar. Stahl və Coulter [17] tapdılar ki, hibrid qarğıdalı məhsuldarlığı orta hesabla 18% azalmazdan əvvəl könüllü qarğıdalı sıxlığı 3,2 bitki·m 𕒶-ə çatmalı idi. Onlar həmçinin belə qənaətə gəliblər ki, könüllü qarğıdalı artımı hibrid qarğıdalıdan 1-6 yarpaq pilləsi geridə qalıb və çətin ki, hibrid qarğıdalı məhsul itkilərini kompensasiya etsin, çünki sünbüllər biçin zamanı çox kiçik (yüksək sıxlıqda) idi [4] [17].

3.2. Könüllü Qarğıdalı Nəzarət Araşdırmaları

Hibrid RR/LL qarğıdalıda rimsulfuron və foramsulfuron istisna olmaqla, 1 və 2 WAA-da qiymətləndirilmiş herbisidlərlə heç bir məhsul zədələnməmişdir ki, bu da hibrid qarğıdalıda müvafiq olaraq 5 və 11% məhsul zədələnməsinə səbəb olmuşdur (Cədvəl 3). Glifosat (1800 q·a·ha − 1 ), qlufosinat (500 q·a·ha − 1 ) və qlifosat + qlufosinat (1800 + 500 q·a·ha − 1 ) 15% -18 təmin etdi %, 6% - 10% və 16% - müvafiq olaraq 1, 2, 4 və 8 WAA-da könüllü RR/LL qarğıdalısına nəzarət (Cədvəl 3). Rimsulfuron (15 q·a·ha − 1 ), nikosulfuron (25 q·a·ha − 1 ), nikosulfuron/rimsulfuron (25 q ·ha − 1 ) və primisulfuron/dicamba (166 g·ai·ha − 1 ) qiymətləndirilən nisbətlərdə könüllü RR/LL qarğıdalı üzərində heç bir nəzarəti təmin etməmişdir.

Glifosat (1800 q·a·ha − 1 ) və qlifosat + qlufosinat (1800 + 500 q·a·ha − 1 ) könüllü qarğıdalı sıxlığını müvafiq olaraq 26% və 30% azaldıb. Bununla belə, qlufosinat (500 q·a·ha − 1 ), rimsulfuron (15 q·a·ha − 1 ), nikosulfuron (25 q·a·ha − 1 ), nikosulfuron/rimsulfuron (25 q) ·ai·ha − 1 ), foramsulfuron (70 gai·ha − 1 ) və primisulfuron/dicamba (166 q alaq otlarına qarşı mübarizə (Cədvəl 4).

Herbisidlərin heç biri alaq otlarına qarşı mübarizə ilə müqayisədə könüllü qarğıdalı koplarının sayının azaldığını qiymətləndirməmişdir (Cədvəl 4). Qlifosat + qlufosinat alaq otlarına qarşı mübarizə ilə müqayisədə könüllü RR/LL qarğıdalı məhsuldarlığını 35% azaldıb, lakin qlifosat, qlufosinat, rimsulfuron, nikosulfuron, nikosulfuron/rimsulfuron, foramsulfuron və primisulfuron/dikamba ilə müqayisədə nəzarətin azalmasına səbəb olmayıb. 4).

Hibrid RR/LL qarğıdalı məhsuldarlığı qlifosat (1800 q·a·ha − 1 ), qlufosinat (500 q·a·ha − 1 ), qlifosat + qlufosinat (1800 + 500 q·) ilə alaq otlarına qarşı mübarizəyə oxşar olmuşdur. ae·ha − 1 ), rimsulfuron (15 q·ai·ha − 1 ), nikosulfuron (25 q·ai·ha − 1 ), nikosulfuron/rimsulfuron (25 q 1 ), foramsulfuron (70 gai·ha − 1 ) və primisulfuron/dicamba (166 q·ai·ha − 1 ). Qlifosatdan başqa qiymətləndirilmiş bütün herbisidlərin məhsuldarlığı alaq otlarından təmizlənmədən daha aşağı olmuşdur (Cədvəl 4). Digər tədqiqatlarda Alms et al. [15] RR hibrid qarğıdalıda 470 g·a·ha − 1-də qlufosinat tətbiq etməklə 3,5 bitki·m 𕒶 sıxlıqda könüllü RR könüllü qarğıdalıya effektiv nəzarəti tapdı.

Cədvəl 3. Hibrid qarğıdalı zədəsi 1 və 2 WAA və könüllü qarğıdalı nəzarəti 1, 2, 4 və 8 WAA müxtəlif herbisid müalicəsi ilə vizual təxminlər. Sütun içərisində eyni hərfin ardınca gələn vasitələr P a-da Fisher's Protected LSD-ə görə əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənmir.

aİxtisarlar: WAA, tətbiqdən həftələr sonra. primisulfuron/dicamba istisna olmaqla, bütün müalicələrə dikamba (141 g·a·ha 𕒵 ) daxildir. c Daxildir qeyri-ion səthi aktiv maddə (0,2% v/v). dDaxildir 28% UAN (2,5 L·ha 𕒵 ).

Cədvəl 4. Sıxlıq, könüllü qarğıdalıların sayı və məhsuldarlığı, müxtəlif herbisid müalicəsi ilə hibrid qarğıdalı üçün məhsuldarlıq. Sütun içərisində eyni hərfin ardınca gələn vasitələr Fisher's Protected LSD-ə görə P 𕒵) əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənmir. b Daxildir qeyri-ion səthi aktiv maddə (0,2% v/v). c28% UAN (2,5 L·ha 𕒵 ) daxildir.

Bu araşdırma belə nəticəyə gəlir ki, könüllü RR/LL qarğıdalı ilə rəqabət böyüməni dəyişdirə və hibrid RR/LL qarğıdalının məhsuldarlığını azalda bilər. Qlifosatın (1800 q·a·ha − 1 ), qlufosinatın (500 q·a·ha − 1 ), qlifosatın + qlufosinatın (1800 + 500 q·a·ha − 1 ), rimsulfuronun tətbiqi (15 q·a·ha − 1 ), nikosulfuron (25 q·a·ha − 1 ), nikosulfuron/rimsulfuron (25 q ha − 1 ) və primisulfuron/dicamba (166 g·ai·ha − 1 ) RR/LL könüllü qarğıdalıya zəif nəzarəti təmin edir. Xülasə, könüllü RR/LL qarğıdalı hibrid RR/LL qarğıdalı ilə çox aqressiv rəqib ola bilər. Könüllü RR/LL qarğıdalı davamlı qarğıdalı səpməkdənsə, müxtəlif əkin dövriyyəsi vasitəsilə idarə olunmalıdır. Yetişdirmə hibrid RR/LL qarğıdalıda könüllü RR/LL qarğıdalıya nəzarət etmək üçün yeganə əlverişli seçim olaraq qalır. Hibrid RR/LL qarğıdalıda könüllü RR/LL qarğıdalına nəzarət etmək üçün yeni ortaya çıxan herbisid variantlarını qiymətləndirmək üçün əlavə tədqiqatlara ehtiyac var.

Bu layihənin maliyyələşdirilməsi qismən Ontario Taxıl Fermerləri (GFO) və Kənd Təsərrüfatına Uyğunlaşma Şurasının Can Advance proqramı tərəfindən təmin edilmişdir.


Transformasiya edilmiş düyü ( Oryza sativa ) və qırmızı düyü ( Oryza sativa ) arasındakı xaçlarda qlufosinat müqavimətinin genetik təhlili

Qlufosinat müqavimətinin irsiliyini qiymətləndirmək üçün bialafos müqaviməti (BAR) geni ilə transformasiya edilmiş Gulfmont düyü və qırmızı düyü və BAR ilə çevrilmiş Koshihikari düyü və qırmızı düyü arasında istixanada qarşılıqlı nəzarət edilən xaçlar edildi. Bütün F 1 bitkiləri 2,2 kq ai/ha qlufosinata davamlı idi. F 1 hibridlərində qlufosinat müqavimətinin ölçüsü kimi ammonyak yığılması müalicədən 4 və 8 gün sonra (DAT) yoxlanıldı. Hibrid 4 DAT-da ammonyak yığılması qlufosinatla işlənmiş, transformasiya olunmuş düyü ilə oxşar idi, müalicə olunan transformasiya olunmamış bitkilərdə isə hibridlərlə müqayisədə 14-23 dəfə çox ammiak yığılmışdır. F 2 düyü bitkilərində qlufosinat müqavimətinin irsiyyət xarakteri qlufosinat dip testi, sprey testi və ammonyak analizi ilə öyrənilmişdir. Hər üç test təsdiq etdi ki, BAR genindən təsirlənən qlufosinat müqaviməti 3 (davamlı): 1 (həssas) nisbətdə ayrılır.


Herbisid qlufosinat ammoniuma dözümlü transgen quru lobya. (Hüceyrə Biologiyası və Molekulyar Genetika).

BRAZİLİYADA quru lobya qidalanma baxımından mühüm əhəmiyyət kəsb edir, çünki o, əsas pəhrizin bir hissəsidir, lakin bu məhsulun məhsuldarlığı bəzi bölgələrdə aşağı düşür, Braziliyada orta məhsuldarlıq 600 kq [ha.sup.-1] təşkil edir. Bu məhsul 4000 kq [ha.sup.-1]-dən çox məhsul vermək potensialına malikdir, Qərbi Asiya və Şimali Amerikada məhsuldarlıq 1100-1500 kq [ha.sup.-1], Latın Amerikası və Afrika ölkələrində isə məhsuldarlıq aşağıdır. 500 ilə 600 kq arasında [ha.sup.-1]. Aşağı məhsuldar rayonlarda əsas məhdudlaşdırıcı amillər zəif aqrotexniki üsullar, xəstəliklər, həşəratlar, qida çatışmazlığı, torpaq tipi, iqlim məhdudiyyətləri, təkmilləşdirilmiş sortların olmaması və alaq otlarının rəqabətidir.

Ənənəvi cinsi yetişdirmə üsulları ilə əlaqəli rekombinant DNT texnologiyası faydalı xüsusiyyətlərə malik bitkilərin istehsalını sürətləndirə bilər. Həqiqətən, P. vulgaris-in gen mühəndisliyi vasitəsilə təkmilləşdirilməsi reallığa çevrilmişdir (Russel et al., 1993 Aragao et al., 1996, 1998, 1999). Bu yaxınlarda biz Bean qızıl mozaika virusuna davamlı transgenik hadisələr əldə etdik. Viruslara davamlı sortlar yaratmaq üçün bu hadisələr paxla yetişdirmə proqramlarına daxil edilmişdir.

Əkin sahələrində alaq otlarının olması tropik bölgələrdə mühüm məhsuldarlıq məhdudiyyətidir və P. vulgaris-in becərilməsi və yığılmasına maneədir. Herbisidlərə dözümlü transgen bitkilərə herbisidlərin tətbiqinə əsaslanan alaq otlarına qarşı mübarizənin praktiki və faydalı olduğu göstərilmişdir (Brasileiro et al., 1992 Padget et al., 1995 Enriquez-Obregon et al., 1998 Mohapatra et al., 1999 Carpenter). və Gianessi, 2000 Aragao et al., 2000).

Qlufosinat ammonium (GA) bitkilər tərəfindən fitotoksik fosfinotrisinə (PPT) çevrilən qeyri-selektiv herbisiddir. Streptomyces hygroscopicus-dan olan bar geni PPT-nin sərbəst N[H.sub.2] qrupunu asetilləşdirən və GA toksikliyinin qarşısını alan fosfinotrisin asetil transferazanı (PAT) kodlayır (Tompson et al., 1987). Beləliklə, bar geni GA tolerantlığını təmin edə bilər və biz bu geni hissəcik bombardmanından istifadə edərək P. vulgaris-ə təqdim etdik. Bu yazıda təqdim olunan iş kənd təsərrüfatı baxımından əhəmiyyətli herbisidlərə dözümlü P. vulgaris-in inkişafı üçün transformasiyanın faydalılığını nümayiş etdirir.

Bitki transformasiyası, becərilməsi və müalicəsi

Transgen P. vulgaris (Olathe və Carioca sortları) Aragao et al tərəfindən təsvir edildiyi kimi istehsal edilmişdir. (1996), cəmi 11 607 embrion baltadan (5708 cv. Olathe və 5899 cv. Carioca) təxminən 250 partiyada. Qısaca, yetkin toxumlar səthi sterilizasiya edilmiş və 16-18 saat ərzində distillə edilmiş suda isladılmışdır. Sonra rüşeym baltaları toxumlardan çıxarıldı və apikal meristemlər ilkin yarpaqları çıxarılaraq ifşa edildi.Embrion baltaları bombardmandan dərhal əvvəl bazal MS mühiti (Murashige və Skoog, 1962) olan Petri qablarına yuxarıya doğru yönəldilmiş apikal bölgə ilə yerləşdirildi. Bombardman laboratoriyamızda qurulmuş yüksək təzyiqli heliumla idarə olunan hissəciklərin sürətləndirilməsi cihazı ilə həyata keçirilib. Çoxlu tumurcuqların inkişafına təkan vermək üçün rüşeym oxları 44,3 [mikro]M 6-benzilaminopurin (BAP) olan MS mühitində becərildi. İstifadə olunan vektor gül kələm mozaika virusu (CaMV) 35S promotoru tərəfindən idarə olunan bar genini və bakterial kanamisinə müqavimət geni (neo) ehtiva edən pB5/35Sbar (Aventis tərəfindən təchiz edilmişdir) idi (Şəkil 1). Kulturada 3 həftədən sonra bombardman edilmiş apikal meristemlər ([R.sub.0] nəsli) 2-4 sm uzunluğa çatan və kökləndikdən sonra avtoklavlanmış torpaq:vermikulit olan plastik qaba köçürülən uzunsov tumurcuqlar meydana gətirdi. (1:1) və uyğunlaşmaq üçün 1 həftə ərzində plastik torba ilə örtün. Qlufosinat ammonium (GA) tolerantlığı ilə bağlı inteqrasiya hadisələrini aşkar etmək üçün sağ qalan 4537 [R.sub.0] bitkiçik (2308 cv. Olathe və 2229 cv. Carioca) qlufosinat ammoniumun sulu məhlulu (Liberty, Aventis) ilə püskürtüldü. 100 q GA [ha.sup.-1]-ə ekvivalent tətbiq dərəcəsi. Sağ qalan 24 GA-ya dözümlü bitki (14 cv. Olathe və 10 cv. Carioca) mayalanmış torpaq (haplustox) olan 5-[m.sup.3] plastik qablara köçürüldü və istixanada [5-30°] saxlanıldı. ]C, nisbi rütubət (RH) >70%] və toxumun qurulmasına icazə verilir ([R.sub.1] generasiya). [R.sub.1] nəsil toxumu tərkibində mayalanmış torpaq olan 5-[m.sup.3] plastik qablara səpilmiş və istixanada saxlanılmışdır (25-30°C, RH >70%). [R.sub.1] nəsli bitkiləri ilk trifoliolat yarpaqları əmələ gətirdikdə, onlar 500 q GA [ha.sup.-1]-ə ekvivalent dozada herbisidlə çiləyərək transformasiya hadisələri və sağ qalan iki hadisə üçün yoxlanılmışdır. Olathe PHV119 və PHV122 təyin edildi. Bu transformasiya edilmiş hadisələr zəncirvari reaksiya (PCR) vasitəsilə genlərin varlığı üçün araşdırıldı. Transformasiya təsdiq edildikdən sonra nomenklatura [R.sub.n]-dən [T.sub.n]-ə dəyişdirildi.

Edvards və başqalarının metodu ilə DNT yarpaq disklərindən təcrid edilmişdir. (1991). Hər bir PCR reaksiyası 10 mM Tris-HCl (pH 8.4), 50 mM KCl, 2 mM Mg[Cl.sub.2], hər dNTP-dən 160 [mikro]M olan 25 [mikro]L reaksiya qarışığında aparılmışdır. Hər bir primerdən 200 nM, 2U Taq polimeraza (GIBCO BRL) və təxminən 20 ng genomik DNT. Qarışıq mineral yağla örtülmüş, 5 dəqiqə ərzində 95°C-də termal dövran cihazında (MJ Research, Watertown, MA) denatürasiya edilmiş və 35 dövr ərzində (95°C-də 1 dəqiqə, 55°C) gücləndirilmişdir. 1 dəqiqə, 72°C-də 1 dəqiqə) 72°C-də son 7 dəqiqəlik dövrə ilə. Reaksiya qarışığının yarısı daha sonra birbaşa 1% (ağırlıq/həc) agaroza gelə yükləndi, etidium bromid ilə boyandı və UV işığı ilə görüntüləndi. P2510 və P2958 primer cütü (bar geni daxilində, Cədvəl 1) transgen bitkiləri ekranlaşdırmaq üçün 448-bp ardıcıllığı gücləndirmək üçün istifadə edilmişdir. Digər primer cütləri (Cədvəl 1 və Şəkil 1) pB5/35Sbar plazmidinin hansı ardıcıllığının iki transgenik hadisəyə daxil edildiyini müəyyən etmək üçün istifadə edilmişdir.

Genomik DNT Dellaporta et al üsulları ilə təcrid edilmişdir. (1983) və Southern blotting və hibridizasiya əvvəllər təsvir edildiyi kimi həyata keçirilmişdir (Sambrook et al., 1989). Genomik DNT (15 [mikro]q) HindIII ilə həzm olundu, 1% agaroza geldə ayrıldı və neylon HyBond membranına köçürüldü. Hibridləşmə çubuq geni (zond a) üçün PCR tərəfindən yaradılmış 448-bp zondu və neo-gen üçün (zond b) üçün 638-bp zondu ilə həyata keçirilmişdir (şək. 1). Zondlar istehsalçının göstərişlərinə uyğun olaraq təsadüfi primer DNT etiketləmə dəsti (Pharmacia Biotech) ilə [[alfa]-[sup.32]P]dCTP (3000 Ci [mol.sup.-1]) ilə etiketlənmişdir.

[T.sub.1] nəsil analizi öz-özünə tozlanan bitkilərdə bar geninin PCR gücləndirilməsi yolu ilə həyata keçirilmişdir. Müşahidə olunan seqreqasiya nisbətinin Mendel nisbətinə uyğun olub-olmadığını müəyyən etmək üçün Yates (Steel və Torrie, 1980) korreksiya əmsalından istifadə etməklə X-kvadrat ([chi kvadrat]) analizləri aparılmışdır.

P. vulgaris hadisələri PHV119 və PHV122 öz-özünə mayalanmış və nəticədə yaranan toxumlar tərkibində mayalanmış torpaq olan 5-[dm.sup.3] plastik qablarda cücərmiş və birinci trifoliolat yarpaq mərhələsində bitkilərə çiləmə üsulu ilə GA tolerantlığı yoxlanılmışdır. 500 q GA [ha.sup.-1] ekvivalentində tətbiq dərəcəsi ilə GA.

Sahə şəraitində PHV119 hadisəsinin [T.sub.2] nəslinin müqavimətini qiymətləndirmək üçün 2000-ci ilin noyabrından 2001-ci ilin fevralına qədər Braziliyanın Distrito Federal şəhərində (Embrapa Recursos Geneticos e Biotecnologia) ilkin sınaq aparıldı. Hər bir müalicə təsadüfi paylanmış bloklarda dəfələrlə təkrarlandı. Blok 4,5 m uzunluğunda, 0,5 m məsafədə dörd cərgədən ibarət idi. Bitkilər sıra içərisində yan-yana səpilmiş (təxminən 5 toxum [m.sup.-1]) və 0, 400 (kommersiya dozası) və 800 q GA [ha.sup.-1] (Liberty, Aventis) ilə səpilmişdir. ilk trifoliolat yarpaq mərhələsində. Sahə buraxılışı Comissao Tecnica Nacional de Biosseguranca-nın (Milli Biotəhlükəsizlik Komissiyası) 01200.001359/ 2000-19 nömrəli tövsiyələrinə əsasən Braziliya qanunlarına uyğun olaraq həyata keçirilib.

48 müstəqil transformasiya cəhdinin nəticələri Cədvəl 2-də ümumiləşdirilmişdir. Bombardman edilmiş 11 607 embrion baltadan 4537 [R.sub.0] nəsil bitkiləri əldə edilmişdir ki, onlardan 24-ü herbisidlə çiləmə üsulundan sonra cücərmə qabiliyyətinə qədər sağ qalmışdır. 100 q-a qədər [ha.sup.-1]. PCR analizləri bu bitkilərin hamısında bar geninin mövcudluğunu təsdiqlədi, bunların hamısı fenotipik olaraq normal bitkilərə çevrilərək məhsuldar, qabıqlar və toxumlar əmələ gəldi. Bir neçə bitki kimerik idi, herbisidlərə davamlılıq göstərən bir neçə budaq aşkar etdi. Bütün bu kimerik bitkilər herbisidlə müalicədən 5 həftə sonra öldü. Bütün tolerant hadisələr (ehtimal [T.sub.1] nəsli) genin mövcudluğu üçün PCR ilə təhlil edilmiş və bitkilərə 500 q GA [ha.sup.-1] səpməklə GA tolerantlığı üçün sınaqdan keçirilmişdir. Dörd hadisə istisna olmaqla, PCR analizləri [T.sub.1] nəslində bar geninin mövcudluğunu təsdiqlədi. Herbisid tətbiq edildikdən sonra, PCR-müsbət [T.sub.1] bitkilərin əksəriyyəti tipik GA toksiklik simptomları göstərdi və bütün nəzarət (qeyri-transgen) bitkilər kimi GA tətbiqindən 2 həftə sonra öldü. Bununla belə, Olathe'nin iki transgen hadisəsi, PHV119 və PHV122, GA-ya dözümlü idi (Cədvəl 2, Şəkil 2), görünən simptomlar və transgenik olmayan P. vulgaris ilə müqayisə edilə bilən artım olmadan.

PHV119 və PHV122 hadisələri də daxil olmaqla [R.sub.0] və [R.sub.1] transgen nəsillərindən təcrid olunmuş genomik DNT-nin Southern blot analizi təqdim edilmiş bar və neo genlərin inteqrasiyasını qiymətləndirmək üçün həyata keçirilmişdir. nəticələr həm PHV119, həm də PHV122-də bar ardıcıllığının mövcudluğunu göstərdi (Şəkil 3). pB5/35Sbar unikal HindIII məhdudlaşdırma sahəsinə malik olduğundan (Şəkil 1), [R.sub.0] və [R.sub.1] nəsillərinin Southern blot analizi bizə plazmid inteqrasiyasını təsdiqləməyə, həmçinin onların sayını təxmin etməyə imkan verdi. transgen bitkilərdə mövcud olan bar və neo genlərin (Şəkil 3) inteqrasiya yerlərinin. PHV119 hadisəsi üçün inteqrasiya nümunəsi hər iki nəsildə eyni idi, bar geninin bir inteqrasiya sahəsi və neo genin heç biri yox idi (Şəkil 3). PHV122 vəziyyətində bar və neo genlərin iki inteqrasiya yeri var idi. [T.sub.1] nəslinin Southern blot təhlili hər iki zond üçün eyni nümunəni göstərdi, inteqrasiya olunmuş nüsxələrin müstəqil şəkildə ayrıldığını (Şəkil 3) və neo və bar genlərinin əlaqəli olduğunu ortaya qoydu. Qeyri-transgen bitkilərdən təcrid olunmuş DNT nə bar, nə də neo-zondlarla hibridləşməmişdir (şək. 3).

[T.sub.0] PHV119 və PHV122 öz-özünə mayalandı və onların nəsli bar geninin olması üçün PCR analizi ilə yoxlanıldı, həm PHV119, həm də PHV122 xarici geni [T.sub.1] nəslinə köçürdü. Mendel modasına görə. Seqreqasiya PHV119 üçün 3:1 və PHV122 üçün 15:1 idi (Cədvəl 3), nəticələr Southern blot analizləri ilə uyğun gəlir. Bar geninin hər iki nüsxəsini ehtiva edən bitkilər daha yüksək GA tolerantlığı göstərdi və bu, hər iki nüsxənin funksional olduğunu göstərir.

Hansı ardıcıllığın effektiv şəkildə tətbiq olunduğunu müəyyən etmək üçün bir neçə primer cütü ilə PCR analizləri aparılmışdır. PHV119-da plazmid ardıcıllığı bp 3937 və 637 və bp 870 və 1217 arasında kəsildi, PHV122-də isə plazmidin iki ardıcıllığı müstəqil olaraq, bp 1217 və 2100 arasında boşluqla birləşdirildi. Southern blot analizi hadisənin PHV12 analizini ortaya qoydu. həm bar, həm də neo zondlar üçün eyni model (Şəkil 1). Bu nəticələr daxiletmənin transformasiyası, inteqrasiyası və ya sabitləşməsi zamanı plazmid vektorunun yenidən qurulmasını göstərə bilər (De Block, 1993). PHV119 ilə aparılan ilkin çöl sınaqlarının qiymətləndirilməsi göstərdi ki, bitkilər 400 q GA [ha.sup.-1]-ə qədər yüksək tolerantlıq nümayiş etdirir, görünən simptomlar yoxdur. Bununla belə, bitkilərə 800 q GA [ha.sup.-1] konsentrasiyası ilə səpildikdə, herbisidin fitotoksisite əlamətləri, yəni müalicə olunan yarpaqların saralması aşkar edilmişdir. Tipik olaraq, bütün qeyri-transgen bitkilər 400 q GA [ha.sup.-1] tətbiq edildikdən 1 həftə sonra öldü (Şəkil 2).

Bu təcrübənin birinci mərhələsində [R.sub.0] nəslinin embrion oxlarının becərilməsi zamanı mühitə heç bir seçici agent əlavə olunmadığı üçün çoxlu sayda transgen və qeyri-transgen bitkilər əldə edilmişdir. Bundan əlavə, bəzi kimerik bitkilər müşahidə edilmişdir. PZR analizində istifadə edilən bitkilərin sayını idarə edilə bilən sayda azaltmaq üçün GA-həssas bitkiləri aradan qaldırmaq üçün 100 q GA [ha.sup.-1]-ə ekvivalent olan son herbisid konsentrasiyasının 1/5-i tətbiq edilməklə bitkilər əvvəlcədən seçilmişdir. . Protokolun birinci mərhələsində in vitro yaranan tumurcuqlara herbisid tətbiqi qeyri-transgen və ya kimerik bitkilərin sayını minimuma endirə bilər.

100 q GA [ha.sup.-1] ekvivalentinə tolerant olan 24 transgen [R.sub.0] hadisəsindən yalnız iki [R.sub.1] hadisəsi GA konsentrasiyası 5 dəfə artırıldıqda tolerant idi. . PCR analizi bütün 24 hadisənin bar geninin ən azı bir nüsxəsini ehtiva etdiyini göstərdiyi üçün bu iki hadisədə müqavimət səviyyəsi kifayət qədər transgen ifadəsinin olmaması ilə əlaqədar ola bilər. Dörd [T.sub.0] transgen hadisəsi istisna olmaqla, 100 q GA [ha.sup.-1] üçün tolerant olan bütün hadisələr transgenləri [T.sub.1] nəslinə köçürdü. [T.sub.1] nəslinə ötürülməmə fenomeni əvvəllər transgen P. vulgaris (Aragao və başqaları, 1996), petuniya (Petunia x hybrida Vilm., Ulian et al., 1994) və qarğıdalıda (Zea) müşahidə edilmişdir. mays L., Register et al., 1994).

Transgen bitkilərdə antibiotik müqaviməti üçün genlərin olması səbəbindən (Dale, 1999) biotəhlükəsizlik məsələləri ilə bağlı suallar son vaxtlar qaldırılmışdır və nəticədə yeni sortların inkişafı üçün antibiotik müqavimətini kodlayan ardıcıllıqlardan qaçınmaq olar. Nəticə etibarilə, biz ilkin sahə izi qiymətləndirməsi üçün antibiotik müqavimət genini daşımayan PHV119 hadisəsini seçdik. Bu hadisə istixana və tarla şəraitində oxşar şəkildə davrandı və EMBRAPA düyü və lobya yetişdirmə proqramına daxil edilib.

İxtisarlar: bp, əsas cüt(lər) GA, qlufosinat ammonium PAT, fosfinotrisin asetil transferaz PCR, polimeraza zəncirvari reaksiya PPT, fosfinotrisin.

Müəlliflər texniki yardıma görə Josue Ignacio Lemos və Warley Silva Almeidaya minnətdardırlar. Bu tədqiqat Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuaria (EMBRAPA), Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientifico e Tecnologico (CNPq) və Aventis tərəfindən dəstəkləndi.

Aragao, F.J.L., L.M.G. Barros, A.C.M. Brasileiro, S.G. Ribeiro, F.D. Smith, J.C. Sanford, J.C. Faria və E.L. Rech. 1996. Transgen lobyada (Phaseolus vulgaris L.) yad genlərin irsiyyəti, hissəciklərin bombardmanı ilə cotransformasiya edilmişdir. Teor. Tətbiq. Genet. 93: 142-150.

Aragao, F.J.L., L.M.G. Barros, M.V. Sousa, M.F. Grossi-de-Sa, E.R.P. Almeyda, E.S. Qander və E.L. Rech. 1999. Transgen lobya bitkilərində (Phaseolus vulgaris L., Fabaceae) Braziliya qozundan (Bertholletia excelsa H.B.K., Lecythidaceae) metioninlə zəngin saxlama albuminin ifadəsi. General Mol. Biol. 22:445-449.

Aragao, F.J.L., S.G. Ribeiro, L.M.G. Barros, A.C.M. Brasileiro, D.P. Maksvell, E.L. Rech və J.C. Faria. 1998. Viral antisens RNT-lərini ifadə etmək üçün hazırlanmış transgen lobya (Phaseolus vulgaris L.) lobya qızılı mozaika geminivirusuna gecikmiş və zəifləmiş simptomlar göstərir. Mol. Cins. 4:491-499.

Araqao, F. J. L., L. Sarokin, G.R. Vianna və E.L. Rech. 2000. Herbisid molekulundan istifadə edən transgen meristematik hüceyrələrin seçilməsi yüksək tezlikdə münbit transgen soya (Glycine max (L.) Merrill) bitkilərinin bərpası ilə nəticələnir. Teor. Tətbiq. Genet. 101:1-6.

Brasileiro, A.C.M., C. Tourneur, J.-C. Leple, V. Combes və L. Jouanin. 1992. Mutant Arabidopsis thaliana asetolaktat sintaza geninin ifadəsi transgen qovaq bitkilərinə xlorsulfuron müqavimətini təmin edir. Transg. Res. 1:133-141.

Dale, P.J. 1999. Transgen bitkilərlə bağlı ictimai narahatlıqlar. Genom Res. 9:1159-1162.

De Block, M. 1993. Transformasiyanın hüceyrə biologiyası: bitki yetişdirilməsi üçün mövcud vəziyyət, problemlər, perspektivlər və təsirlər. Evfitika 71:1-14.

Carpenter, J. və L. Gianessi. 2000. Hazır məhsullarda herbisidlərin istifadəsi. Elm 287:803-804.

Dellaporta, S.L., J. Vud və J.B. Hiks. 1983. Bitki DNT mini-preparatı: II versiya. Bitki Mol. Biol. Nümayəndə 1:19-21.

Edvards, K., C. Johnstone və C. Tompson. 1991. PCR analizi üçün bitki genomik DNT-nin hazırlanması üçün sadə və sürətli üsul. Nuklein turşuları Res. 19:1349.

Enrikes-Obreqon, G.A., R.İ.Vazkes-Padron, D.L. Prieto-Samsonov, G.A. De la Riva və G. Selman-Housein. 1998. Herbisidlərə davamlı şəkər qamışı (Saccharum officinarum L.) bitkiləri Agrobacterium vasitəçiliyi ilə transformasiya Planta 206:20-27.

Mohapatra, ABŞ, M.S. McCabe, J.B. Power, F. Schepers, A. Van der Arend və M.R. Davey. 1999. Bar geninin ifadəsi transgen kahıda herbisid müqavimətini təmin edir Transgenic Res. 8:33-44.

Murashige, T. və F. Skoog. 1962. Tütün toxuması kulturaları ilə sürətli böyümə və bioanaliz üçün yenidən işlənmiş mühit. Physiol Bitki 15: 473-497.

Paddette, S.R., K.H. Kolacz, X. Delannay, D.B. Re, B.J.LaValli, C.N. Tinius, W.K. Rodos, Y.I. Otero, G.F. Barry, D.A. Eichholtz, V.M. Peşke, D.L. Nida, N.B. Taylor və G.M. Kişor. 1995. Glifosata tolerant soya hadisəsinin inkişafı, identifikasiyası və xarakteristikası. Bitki Sci. 35:1451-1461.

Qeydiyyatdan keçin, J.C., D.J. Peterson, P.J.Bell, W.P. Bullock, I.J. Evans, B. Frame, A.J. Qrenlandiya, N.S. Higgs, I. Jepson, S. Jiao, C.J. Lewnau, J.M. Sillick və H.M. Wilson. 1994. Qarğıdalıda hissəcik bombardmanı ilə introduksiyadan sonra seçilə bilən və seçilməyən transgenlərin strukturu və funksiyası. bitki. Mol. Biol. 25:951-961.

Russel, D.R., K.M. Wallace, J.H. Bathe, B.J. Martinell və D.E. MacCabe. 1993. Phaseolus vulgaris-in elektrik boşalması vasitəsi ilə hissəciklərin sürətləndirilməsi ilə sabit çevrilməsi. Bitki Hüceyrəsinin nümayəndəsi 12:165-169.

Sambrook, J., E.F. Fritsch və T. Maniatis. 1989. Molekulyar klonlaşdırma: Laboratoriya təlimatı. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York.

Steel, R.G.D. və J.H. Torrie. 1980. Statistikanın prinsipləri və prosedurları. McGraw-Hill, Nyu-York.

Tompson, C.J., N.R. Movva, R. Tizard, R. Crameri, J. E. Davies, M. Lauwereys və J. Botterman. 1987. Streptomyces hygroscopicus-dan herbisidlərə davamlılıq gen barının xarakteristikası. EMBO J. 6:2519-2523.

Ulian, E.C., J.M.Magill və R.H.Smith. 1994. Petuniyada iki yad genin ekspressiyası və irsiyyət nümunəsi. Teor. Tətbiq. Genet. 88:433-440.

Fransisko J. L. Araqao, * Giovanni R. Vianna, Marqaret M. C. Albino və Elibio L. Reç


Transgen Bitkilərin Tətbiqləri: 6 Tətbiq

Bu məqalə transgen bitkilərin altı tətbiqinə işıq salır.

Altı tətbiq aşağıdakılardır: (1) Biotik Stresslərə Müqavimət (2) Abiotik Stresslərə Müqavimət (3) Məhsulun Məhsuldarlığının və Keyfiyyətinin Təkmilləşdirilməsi (4) Təkmil Qidalanma ilə Transgen Bitkilər (5) Kommersiya Transgen Bitki Bitkiləri və (6) Transgen Bitkilər Bioreaktorlar.

Transgen bitkilərin istehsalı üçün bitkilərdə aparılan genetik manipulyasiyalar təsvir edilmişdir. Transgeniklərin (xarici genlərin introduksiyası, inteqrasiyası və ifadəsini əhatə edən) son məqsədi məhsulu arzu olunan əlamətlərlə təkmilləşdirməkdir.

Əhəmiyyətli olanlardan bəziləri sadalanır:

i. Biotik stresslərə qarşı müqavimət, yəni həşəratların, virusların, göbələklərin və bakteriyaların yaratdığı xəstəliklərə qarşı müqavimət.

ii. Abiotik stresslərə - herbisidlərə, temperatura (istilik, soyutma, donma), quraqlıq, duzluluq, ozon, intensiv işığa qarşı müqavimət.

iii. Məhsulun məhsuldarlığının və keyfiyyətinin yaxşılaşdırılması, məs. saxlama, meyvə və çiçəklərin daha uzun saxlama müddəti.

iv. Təkmilləşdirilmiş qidalanma ilə transgen bitkilər.

v. Kommersiya məhsullarının istehsalı üçün bioreaktor kimi transgen bitkilər, məs. zülallar, peyvəndlər və bioloji parçalana bilən plastiklər.

Bitkilər üçün ekoloji stresslər:

Bitkilərin böyüməsinə və inkişafına təsir edən müxtəlif növ xarici gərginliklər Şəkil 50.1-də təsvir edilmişdir. Biotik stresslərə həşəratlar, patogenlər (viruslar, göbələklər, bakteriyalar) və yaralar səbəb olur. Abiotik stresslər herbisidlər, su çatışmazlığı (quraqlıq, temperatur və duzluluq), ozon və sıx işıq səbəbindən yaranır.

Demək olar ki, bütün stresslər birbaşa və ya dolayı yolla bitkilərdə oksidləşdirici stress yaradan reaktiv oksigen növlərinin (ROS) istehsalına gətirib çıxarır. Bu, bitki məhsuldarlığının azalması ilə əlaqəli olan bitkilərin hüceyrə komponentlərinə zərər verir.

Bitki biotexnologiyasının əsas məqsədi biotik və abiotik stresslərə davamlı bitkilər hazırlamaqdır.

Tətbiq № 1. Biotik Stresslərə Müqavimət:

Bitkilərin genetik mühəndisliyi üç əsas kateqoriyada təsvir olunan biotik streslərə artan müqaviməti olan məhsulların inkişafına səbəb oldu:

3. Mantar və bakterial xəstəliklərə qarşı müqavimət

1. Həşərat (Zərərverici) Müqaviməti:

Təxmin edilir ki, dünya məhsulunun təxminən 15%-i həşəratlar və ya zərərvericilər tərəfindən itirilir. Ümumi həşəratların və zədələnmiş məhsulların seçilmiş siyahısı Cədvəl 50.1-də verilmişdir.

Əkinlərə zərər əsasən həşərat sürfələri və müəyyən dərəcədə yetkin həşəratlar tərəfindən törədilir.

Bitkilərə zərər verən həşəratların əksəriyyəti aşağıdakı sıralara aiddir (nümunələrlə):

iii. Ortoptera (çəyirtkələr).

Bir müddət əvvəl kimyəvi pestisidlər zərərvericilərə qarşı mübarizənin yeganə vasitəsi idi.

Alimlər aşağıdakı səbəblərə görə zərərvericilərə qarşı mübarizənin alternativ üsullarını axtarırdılar (məsələn, pestisidlərin istifadəsinə məhdudiyyətlər):

i. Püskürtülmüş pestisidin təxminən 95%-i bitki səthindən yuyulur və torpaqda toplanır.

ii. Pestisidləri bitkilərin kökləri, gövdələri və meyvələri kimi həssas hissələrinə çatdırmaq çətindir.

iii. Kimyəvi pestisidlər torpaqda səmərəli şəkildə parçalanmır, ətraf mühitin çirklənməsinə səbəb olur.

iv. Pestisidlər, ümumiyyətlə, hədəf olmayan orqanizmlər, xüsusən də insanlar və heyvanlar üçün zəhərlidir.

Təəssüf ki, elm adamları kimyəvi pestisidlərə yeni biotexnoloji alternativlər kəşf edə bildilər və bununla da məhsul bitkilərinə həşərat müqavimətini təmin etdilər. Həşəratlara qarşı müqavimət transgenləri olan transgen bitkilər hazırlanmışdır. Bitki bitkilərində həşəratlara davamlılığı təmin etmək üçün ali bitki və heyvanların mikroorqanizmlərindən alınan 40-a yaxın gendən istifadə edilmişdir. Həşəratların bio-nəzarəti üçün bəzi yanaşmalar qısaca təsvir edilmişdir.

Mikroorqanizmlərdən Müqavimət Genləri:

Bacillus thuringiensis (Bt) toksin:

Bacillus thuringiensis ilk dəfə 1901-ci ildə İşiwaki tərəfindən kəşf edilib, baxmayaraq ki, onun kommersiya əhəmiyyəti 1951-ci ilə qədər nəzərə alınmayıb. B. thuringiensis qram mənfi, torpaq bakteriyasıdır. Bu bakteriya insektisid fəaliyyəti olan parasporal kristal zülallı toksin istehsal edir. B .thuringiensis tərəfindən istehsal olunan zülal insektisid kristal zülal (ICP) adlanır. ICP-lər sporlaşdırıcı bakteriyalar tərəfindən istehsal olunan endotoksinlər arasındadır və əvvəlcə δ-endotoksinlər kimi təsnif edilirdi (onları digər α-, β- və ƴ-endotoksinlər siniflərindən fərqləndirmək üçün).

B. thuringiensis-in geniş spektrli kristal (cry) zülalları istehsal edən bir neçə ştammı müəyyən edilmişdir. Bundan əlavə, cry genlərinin strukturu və onlara uyğun toksin (δ-endotoksin) məhsulları xarakterizə edilmişdir. Ağlama genləri ölçüləri və ardıcıllıq oxşarlıqlarına əsasən ağlama genləri (1998-ci ildə ən son) çoxlu sayda fərqli ailələrə (təxminən 40) cry 1……cry 40 kimi təyin edilir. Və hər bir ailənin daxilində alt ailələr ola bilər. Beləliklə, Bt toksinləri (Cry proteinləri) istehsal edən genlərin ümumi sayı 100-dən çoxdur.

Müxtəlif Cry zülallarının strukturunda müəyyən ardıcıllıq oxşarlıqları ilə yanaşı, fərqliliklər də var. Cry zülallarının molekulyar çəkiləri ya böyük ola bilər (

70KDa). Cry zülallarındakı fərqlərə baxmayaraq, üç domendən ibarət ümumi aktiv nüvəni paylaşırlar.

Cry zülallarının fəaliyyət rejimi:

Bt toksinlərinin əksəriyyəti (Cry zülalları) Lepidoptera sürfələrinə qarşı aktivdir, bəziləri isə Dipteran və Coleopteran həşəratlarına qarşı spesifikdir. Cry I toksin qrupunun pro-toksini 130 kilo Dalton (130 KDa) molekulyar kütləyə malikdir.

Bu parasporal kristal hədəf həşərat tərəfindən qəbul edildikdə, pro-toksin onun bağırsaqlarında qələvi pH (7,5-8,5) və proteolitik fermentlərin birləşməsi ilə aktivləşir. Bu, pro-toksinin molekulyar çəkisi 68 KDa olan aktiv toksinə çevrilməsi ilə nəticələnir (şək. 50.2).

Toksin zülalının aktiv forması həşəratın bağırsaq epitel hüceyrələrinin membranına daxil olur. Bu, hüceyrə ATP-nin həddindən artıq itkisi baş verən ion kanallarının meydana gəlməsi ilə nəticələnir. Nəticədə hüceyrə metabolizmi dayanır, həşərat qidalanmağı dayandırır və susuzlaşır və nəhayət ölür.

Son illərdə bəzi işçilər hesab edirlər ki, Bt toksini membranlarda kation-selektiv məsamələri açır, bu da osmotik lizisə və epitel hüceyrələrinin məhvinə (və nəhayət həşərat sürfələrinin ölümünə) səbəb olan kationların hüceyrələrə daxil olmasına səbəb olur. Bt toksini insanlar və heyvanlar üçün zəhərli deyil, çünki protoksinin toksinə çevrilməsi qələvi pH və spesifik proteazlar tələb edir (Bunlar insanlar və heyvanlarda yoxdur).

Bt toksini bio-pestisid kimi:

Bt sporlarının və ya təcrid olunmuş kristalların preparatları təxminən 50 ildir ki, üzvi bio-pestisid kimi istifadə olunur.

Bu yanaşma aşağıdakı səbəblərə görə çox uğur qazanmadı:

i. Bitkilərin səthində toksinin aşağı davamlılığı və sabitliyi (günəş işığı toksini parçalayır).

ii. Bt toksini bitkilərin müxtəlif hissələrinə, xüsusən də köklərə təsirli şəkildə nüfuz edə bilmir.

iii. İstehsalın maya dəyəri yüksəkdir.

Bitkilərin Bt əsaslı genetik transformasiyası:

Bt genlərini daxil etməklə bitkilərin genetik modifikasiyası (CM) mümkün olmuşdur və bu transformasiya olunmuş bitkilərə zərərvericilərə qarşı müqavimət təmin edilmişdir. Zərərvericilərə qarşı effektiv müqavimət üçün transgen bitkilərdəki bakterial gen yüksək səviyyəli ifadəyə malik olmalıdır. Bu, açıq şəkildə o deməkdir ki, transgen transkripsiyası promotor və terminator ardıcıllığının effektiv nəzarəti altında olmalıdır. CaMV 35S və ya Agrobacterium T-DNT promotorlarının nəzarəti altında ağlama 1A və ağlama 3A zülallarını ifadə etmək üçün ilk cəhdlər tütün, pomidor və kartof bitkilərində çox aşağı ifadə ilə nəticələndi.

Bt cry 1A geninin modifikasiyası:

Vəhşi tip transgen Bt cry 1A(b) transgen bitkilərdə çox aşağı səviyyədə ifadə olunduğu aşkar edilmişdir. Bu genin nukleotid ardıcıllığı dəyişdirildi (G + C məzmunu dəyişdirildi, bir neçə poliadenilasiya siqnalı silindi, ATTTA ardıcıllığı silindi və s.). Müvafiq ardıcıllıq dəyişiklikləri ilə Bt toksin məhsulunun formalaşmasında böyük artım (təxminən 100 dəfə) müşahidə edildi.

Həşəratların zədələnməsinə qarşı effektiv qorunma təmin etdiyi aşkar edilmiş transgen Bt bitkiləri 1990-cı illərin ortalarında ABŞ tərəfindən kommersiya əkilməsi üçün icazə verilmişdir (Cədvəl 50.2). Öz ticarət adları olan bəzi biotexnoloji şirkətlər tarlalara bir neçə transgen məhsul təqdim etdilər. Bunların arasında hazırda ABŞ-da yalnız qarğıdalı və pambıq Bt bitkiləri istifadə olunur. Digər geni dəyişdirilmiş bitkilər müxtəlif səbəblərdən uğursuzluqla üzləşdi.

Transgen bitkilərin üstünlükləri Bt genləri:

i. Bt genləri gövdə və meyvələrin kökləri və daxili bölgələri də daxil olmaqla bitkilərin bütün hissələrində ifadə oluna bilər. Bu, heç bir kimyəvi pestisidlə mümkün deyil.

ii. Zəhərli zülallar bitkilərin içərisində istehsal olunur, buna görə də ekoloji cəhətdən təmizdirlər.

iii. Bt toksinləri ətraf mühitdə sürətlə parçalanır.

Həşəratlara qarşı müqavimət problemi Bt bitkiləri:

Transgen bitkilərə sahib olan Bf-geninin əsas məhdudiyyəti Bt-yə davamlı həşəratların inkişafıdır. Bf toksini zülaldır və toksinin təsirinə vasitəçilik etdiyi membran reseptoru (bağırsaq) da zülaldır. Mümkündür ki, reseptor zülalını kodlayan böcək genindəki uyğun mutasiyalar toksin bağlanmasını azalda və onu təsirsiz hala gətirə bilər. Bu, Bt məhsullarının təkrar becərilməsi ilə bir neçə nəsil ərzində baş verə bilər.

Həşəratlarda müqavimətin inkişafının qarşısını almaq üçün bir neçə yanaşma tətbiq olunur:

i. Eyni hədəf həşərat üçün iki fərqli Bf toksin geninin tətbiqi.

ii. İki növ həşərat müqavimət genləri ilə transgen bitkilərin inkişafı məs. Bt geni və proteinaz inhibitor geni.

iii. Bt bitkilərinin qeyri-Bf bitkiləri ilə fırlanması həşərat populyasiyasında müqavimətin yaranmasının qarşısını ala bilər.

Ətraf mühitə təsiri Bt bitkiləri:

Bt bitkilərinin ətraf mühitə ən ciddi təsiri zərərverici populyasiyada müqavimətin artmasıdır. 1999-cu ildə Bt məhsulları ilə bağlı başqa bir məsələ gündəmə gətirildi. Bildirilib ki, Bt qarğıdalıdan olan polen Monarch kəpənəyinin sürfələri üçün zəhərli ola bilər. Monarx kəpənəyi ABŞ-ın ən rəngarəng yerli sakinlərindən biri olduğu üçün bu, ictimaiyyət tərəfindən Bt əkinlərinə ciddi etiraz yaratdı.

Sonralar sübut olundu ki, Bt məhsullarının monarx kəpənəklərə təsiri ilə bağlı qorxular lazımi elmi dəlillər olmadan idi. Monarx kəpənəyi epizodundan öyrənilən dərs ondan ibarətdir ki, CM məhsullarının riskləri xəbər verilməzdən əvvəl hərtərəfli qiymətləndirilməlidir.

İstifadə Bt adətən cry geni olan transgen məhsul üçün istifadə olunur, məsələn. Bt pambıq. Eyni şəkildə, Cry zülallarına Bt zülalları da deyilir. Burada həmçinin qeyd oluna bilər ki, müəlliflər eyni qrup zülallar üçün dörd fərqli addan istifadə edirlər-δ-endotoksin, insektisid kristal zülal (ICP), Cry və indi Bt.

Digər mikroorqanizmlərin müqavimət genləri:

Digər mikroorqanizmlərdən müəyyən digər həşəratlara davamlı genlər var. Əhəmiyyətli olanlardan bəziləri sadalanır.

1. Strepotmyces kultura filtratının xolesterin oksidazının buğa sürfələri üçün zəhərli olduğu müəyyən edilmişdir. Xolesterol oksidaz geni transgen bitkinin inkişafı üçün tütünə daxil edilmişdir.

2. Agrobacterium tumefaciens-dən olan izopentenil transferaza geni tütünə və pomidora daxil edilmişdir. Bu gen sitokinin sintezində mühüm fermenti kodlayır. Bu transgenə malik transgen bitkilərin tütün buynuz qurdunun yarpaq istehlakını azaltdığı və şaftalı kartof aphidinin sağ qalmasını azaltdığı aşkar edilmişdir.

Yüksək Bitkilərdən Müqavimət Genləri:

Yüksək bitkilərin müəyyən genlərinin insektisid fəaliyyəti olan məhsulların sintezi ilə nəticələndiyi də aşkar edilmişdir. Bəzi müəlliflər onları qeyri-Bt insektisid zülalları hesab edirlər. Həşəratlara davamlı transgen bitkilərin inkişafı üçün istifadə edilən bitki insektisid (qeyri-Bt) genlərinin seçilmiş siyahısı Cədvəl 50.3-də verilmişdir. Onlardan bəziləri qısaca təsvir edilmişdir.

Proteinaz (proteaz) inhibitorları:

Proteinaz inhibitorları proteinaz fermentlərinin fəaliyyətini maneə törədən zülallardır. Bəzi bitkilər təbii olaraq bitki mənşəli həşəratlara qarşı müdafiəni təmin etmək üçün proteinaz inhibitorları istehsal edirlər. Bu, həşəratlar tərəfindən qəbul edilən inhibitorların həşəratın həzm fermentlərinə müdaxilə etdiyi üçün mümkündür. Bu, həşəratların ölümünə səbəb olan qida çatışmazlığı ilə nəticələnir. Normalda bu zülalları istehsal etməyən bitki bitkilərinə proteinaz inhibitor genlərini daxil etməklə həşəratlara nəzarət etmək mümkündür.

Cowpea tripsin inhibitor geni:

Afrikada bitən yabanı növ böcəklərin geniş həşəratların hücumuna davamlı olduğu müşahidə edilmişdir. Tədqiqatın nəticələrinə görə, insektisid zülal Lepidoptera (məsələn, Heliothis virescans), Orthaptera (məsələn, Locusta migratoria) və Coleoptera (məsələn, Anthonous grandis) dəstələrinə aid həşəratları məhv etməyə qadir olan bir tripsin inhibitorudur.

Cownoxud tripsin inhibitorunun (CpTi) məməlilər üçün heç bir təsiri yoxdur, buna görə də məməlilər üçün zəhərli deyil. Transgen bitkiləri inkişaf etdirmək üçün CpTi geni tütün, kartof və yağlı toxumlara daxil edilmişdir. CpTi geninə malik olan bitkilərdə həşəratların sağ qalması və bitkilərə ziyan vurması xeyli aşağı olmuşdur.

Proteinaz inhibitorlarının üstünlükləri:

i. Bt tərəfindən idarə olunmayan bir çox həşərat effektiv şəkildə idarə oluna bilər.

ii. Bt geni ilə birlikdə proteinaz geninin istifadəsi bitkilərdə Bt müqavimətinin inkişafının qarşısını almağa kömək edəcəkdir.

Proteinaz inhibitorlarının məhdudiyyətləri:

i. Bt toksinindən fərqli olaraq həşəratları öldürmək üçün yüksək səviyyədə proteinaz inhibitorları tələb olunur.

ii. İnsanların istehlak etdiyi bitki hissələrində proteinaz inhibitorlarının ifadəsinin çox aşağı, həşəratların istifadə etdiyi bitki hissələrində isə yüksək olması lazımdır.

α-amilaza inhibitorları:

Həşərat sürfələri nişastanı həzm etmək üçün bağırsaq fermenti a-amilaza ifraz edir. Bu fermentin fəaliyyətini α-amilaza inhibitoru ilə bloklamaqla sürfələri ac qalmaq və öldürmək olar. Paxladan təcrid olunmuş α-Amilaza inhibitor geni (α-AI-Pv) tütündə uğurla köçürülüb və ifadə edilib. Koleopteraya qarşı müqavimət təmin edir (məsələn, Zabrotes sub-fasciatus).

Lektinlər bitki qlikoproteinləridir və toksin rolunu oynayaraq həşəratlara qarşı müqavimət göstərirlər. Qar dənəsindən (Calanthus nivalis) lektin geni (CNA) köçürülüb və kartof və pomidorda ifadə edilib. Lektinin əsas məhdudiyyətləri yalnız pirsinq və əmici həşəratlara qarşı hərəkət etməsidir və yüksək dozalar tələb olunur.

Heyvanlardan Müqavimət Genləri:

Məməlilərdən olan proteinaz inhibitor genləri də həşəratlara qarşı müqavimət göstərmək üçün bitkilərə köçürülmüş və ifadə edilmişdir, baxmayaraq ki, bu istiqamətdə uğur çox məhduddur. Mal-qara pankreas tripsin inhibitoru (BPTI) və α1– antitripsin genləri transgen bitkilərə həşərat müqaviməti təklif etmək üçün ümidverici görünür.

Təbiətin surətini çıxarmaq strategiyası ilə həşəratlara qarşı müqavimət:

İnsektisid genlərinin (xüsusilə Bt) ötürülməsi və transgen bitkilərin inkişafı ilə yaşanan bəzi məhdudiyyətlər alimləri daha yaxşı alternativlər axtarmağa sövq etmişdir. Kopiya təbiət strategiyası 1993-cü ildə (Boulter tərəfindən) nisbətən davamlı və ekoloji cəhətdən təmiz olan həşərat zərərvericilərinə qarşı mübarizə məqsədi ilə tətbiq edilmişdir.

Həşəratlara davamlı transgen bitkilərin inkişafı üçün kopya təbiət strategiyası aşağıdakı mərhələlərdən ibarətdir:

1. Aparıcıların müəyyən edilməsi:

Təbiət nüsxəsi strategiyasında ilk addım həşəratların zədələnməsinə təbii olaraq davamlı olan bitkiləri (dünyanın hər yerindən) müəyyən etməkdir.

2. Zülalın ayrılması və təmizlənməsi:

İnsektisid xüsusiyyətləri olan zülal (davamlı bitkilərdən) təcrid olunur və təmizlənir. Zülalın ardıcıllığı müəyyən edilir və onun istehsalına cavabdeh olan gen müəyyən edilir.

3. İzolyasiya edilmiş zülalın bioanalizi:

Zülalın hədəf həşəratlara qarşı aktivliyi laboratoriyada bioanaliz aparılmaqla müəyyən edilir.

4. Məməlilərdə toksikliyin yoxlanılması:

Zülalın məməlilərə, xüsusən də insanlara qarşı toksikliyini yoxlamaq mütləq lazımdır. Əgər zülalın hər hansı bir mənfi təsiri aşkar edilərsə, surəti təbiət strategiyası dayandırılmalıdır.

Adi gen mühəndisliyi üsulları ilə zülal toksininə uyğun gələn təcrid olunmuş gen məhsul bitkilərinə daxil edilir.

6. Transgen bitkilərin seçilməsi:

Gen transferindən sonra inkişaf etdirilən transgen bitkilər transgenin irsiyyəti və uyğun ifadəsi üçün sınaqdan keçirilməlidir. Həşəratları məhv etmək üçün insektisid zülalının effektivliyi də qiymətləndirilir.

7. Biotəhlükəsizliyin qiymətləndirilməsi:

Transgen bitki ilə bağlı məhsul məhsuldarlığını, həşəratlara dəyən zərəri, ətraf mühitə təsirini qiymətləndirmək üçün tarla izləri aparılmalıdır. Kopiya təbiət strategiyası, vaxt aparan və bir çox dəfə uğursuz olsa da, bioloji birliklər (bitki heyvanları, mikroorqanizmlər arasında) və fiziki mühitdəki mürəkkəb qarşılıqlı əlaqəni nəzərə alır.

2. Viruslara qarşı müqavimət:

Bitkilərin virus infeksiyaları hüceyrə bölünməsinin ləngiməsi (hipoplaziya), həddindən artıq hüceyrə bölünməsi (hiperplaziya) və hüceyrə ölümü (nekroz) ilə nəticələnə bilər. Virus infeksiyalarının ümumi təsirləri böyümənin geriləməsi, aşağı məhsul məhsuldarlığı və bəzən tam məhsul çatışmazlığıdır. Müxtəlif bitki patogenləri ilə mübarizə aparmaq üçün istifadə olunan kimyəvi üsullar bitki viruslarına münasibətdə təsirsiz olacaq, çünki viruslar hüceyrədaxili məcburi parazitlərdir.

Bununla belə, bitkilərə virus infeksiyalarına nəzarət etmək/azaltmaq üçün müəyyən təhlükəsiz kənd təsərrüfatı təcrübələri mövcuddur:

i. Virus olmayan toxumların istifadəsi –.

ii. Bitki viruslarını yayan həşəratlara nəzarət edin.

iii. Viruslar üçün alternativ ev sahibi kimi xidmət edən alaq otlarına nəzarət edin.

iv. Viruslara davamlı olan sortlardan istifadə edin.

Bitki hüceyrələrində viral zülalları ifadə etməklə bitkiləri virus zərərlərinə qarşı immunizasiya etmək mümkündür. Genetik mühəndislikdə əldə edilən irəliləyişlərlə virusa davamlı transgen bitkilərin inkişafı reallığa çevrildi.

Bu, əsasən, virusla kodlanmış genlərdən istifadə etməklə həyata keçirilir. Son illərdə heyvan genlərindən istifadə etməklə bitkilərin virusa davamlılığını təmin etmək üçün də bəzi cəhdlər edilir. Bəzi inkişaflar qısaca təsvir edilmişdir.

Virus örtüyü zülal vasitəçiliyi ilə yanaşma bitkilərə virus müqavimətini təmin etmək üçün ən uğurlu üsuldur. İlk dəfə 1986-cı ildə tütün mozaika virusunun (TMV) qabıq protein genini ifadə edən transgen tütün bitkiləri yaradılmışdır. Bu bitkilər TMV-yə yüksək səviyyədə müqavimət göstərdilər. Bu əlamətdar uğurdan həyəcanlanan elm adamları daha çox virusla (təxminən 30-a yaxın) işləmiş və virus örtüyü zülal vasitəçiliyi ilə qorunan məhsullar hazırlamışlar.

Virus qabığı zülal genlərinin mənbələri olan virusa davamlı transgen bitkilərin seçilmiş siyahısı Cədvəl 50.4-də verilmişdir. Viruslara zülal vasitəsi ilə müqavimət göstərən transgen bitki düyü, kartof, buğda, tütün, yerfıstığı, şəkər çuğunduru, yonca və s.-dir. İstifadə edilən viruslara yonca mozaik virusu (AIMV), xiyar mozaik virusu (CMV), kartof daxildir. virus X (PVX), kartof virusu Y (PVY), sitrus tristeza virusu (CTV) və R düyü zolaq virusu (RSV).

Virus örtük zülallarının üstünlükləri:

Bir virusdan olan örtük protein geni bəzən əlaqəsi olmayan bəzi digər viruslara qarşı müqavimət (çarpaz qoruma) təmin edir, məsələn. Tütün bitkisinin TMV-si kartof X virusuna, yonca mozaika virusuna və xiyar mozaika virusuna qarşı müqaviməti təmin edir.

Virus örtük zülallarının məhdudlaşdırılması:

Virus örtüyü zülal vasitəsi ilə qorunma tək zəncirli RNT genomları olan viruslar üçün uğurludur. Bununla belə, bu yanaşma ikizəncirli RNT və tək zəncirli DNT ehtiva edən genomları olan viruslar üçün çox istifadə olunmur.

Virus örtüyü zülallarının təsir mexanizmi:

Transgen bitki müəyyən bir virusun örtük zülalının genini ifadə etdiyi üçün eyni virusun bitkiləri yenidən yoluxdurmaq qabiliyyəti kəskin şəkildə azalır. Virus qabığının zülal vasitəçiliyi ilə qorunmasında nəzərəçarpacaq müvəffəqiyyətə baxmayaraq, qorunmanın molekulyar mexanizmi dəqiq məlum deyil.

Hərəkət zülalları:

Virus bitki hüceyrələrini yoluxdurduğu üçün damar toxumasının hüceyrələrarası birləşmələri (plazmadesmata) vasitəsilə sürətlə yayılması virusların yaratdığı hərəkət zülallarının iştirakı ilə baş verir. Hərəkət zülallarının yaxşı nümunələri tütün mozaika virusunun (TMV) 30KDa proteini və brom mozaik virusunun (BMV) 32KDa proteinidir.

Mutasyona uğramış 30KDa hərəkət zülalını ifadə edən transgen tütün bitkiləri hazırlanmışdır. Bu bitkilərə TMV infeksiyası daha azdır. Güman edilir ki, mutasiyaya uğramış hərəkət zülalı vəhşi tipli TMV kodlu zülalla rəqabət aparır və bununla da virusun (TMV) yayılmasını azaldır.

Son illərdə qızıl mozaika virusu və Afrika manokonu mozaika virusunun komponentləri olan rekombinant hərəkət zülalı hazırlanmışdır. Bu protein hər iki virusun yayılmasına təsirli şəkildə müdaxilə edir. Hərəkət zülalı strategiyasının üstünlüyü ondan ibarətdir ki, o, tək zəncirli DNT viruslarına da (Əkizlər virusları) tətbiq oluna bilər.

Transmissiya zülalları:

Virusların bir bitkidən digərinə yayılması üçün bitki virusları ilə həşərat vektorları arasında yaxşı koordinasiya və qarşılıqlı əlaqə mövcuddur. Bəzi viral kodlu ötürücü zülallar bu işi effektiv şəkildə yerinə yetirirlər. Mutasiya olunmuş ötürücü zülallar istehsal etmək və virusların yayılmasının qarşısını almaq mümkündür. Beləliklə, qüsurlu bir virus ötürücü zülal ifadə etmək üçün mühəndislik bitkiləri ilə həşəratlarla ötürülən virusların yayılmasının qarşısını almaq olar.

Bitki viral peyk RNT-ləri xüsusi köməkçi virusların köməyi ilə ev sahibi hüceyrələrdə çoxaldan kiçik RNT molekullarıdır. Bu peyk RNT-ləri müvafiq köməkçi viruslarla birlikdə kapsullaşdırılır. Ümumiyyətlə, peyk RNT-lərin olması virus xəstəliyinin şiddətini və əlamətlərini azaldır və beləliklə də virusun təsirini azaldır.

Virus xəstəliklərinə qarşı müqaviməti təmin etmək üçün peyk ardıcıllığı olan transgen bitkilər hazırlanmışdır. Burada bir misal verilmişdir. Xiyar mozaika virusu (CMV) bibər bitkilərinə yoluxduqda, ağır simptomlar görünür. CMV peyk RNT ilə birgə peyvənd edildikdə bu simptomlar daha yüksək bitki məhsuldarlığı ilə minimuma endirilə bilər.

Peyk RNT yanaşması bir sıra məhdudiyyətlərə görə geniş istifadə olunmur:

i. Peyk RNT-nin bəziləri bəzi bitkilərdə xəstəlik əlamətlərinin şiddətini artıra bilər.

ii. Peyk RNT-ləri çox sürətlə mutasiyaya uğrayır, bu da bəzən yüksək virulent agentlə nəticələnə bilər.

iii. Peyk RNT-ləri arasında yenidən birləşmələr aşkar edilmişdir. Bu, ciddi nəticələrə səbəb ola bilər.

Antisens RNT yanaşması xüsusi olaraq virusun təkrarlanmasına müdaxilə etmək üçün nəzərdə tutulmuşdur.Genetik mühəndisliyin istifadəsi ilə bir genin tamamlayıcı DNT zəncirini (DNT ardıcıllığı) tərs oriyentasiyada (5′ → 3′ əvəzinə 3′ → 5′) daxil etmək olar və buna antisens gen deyilir. .

Antisens geni tərəfindən istehsal olunan mRNT normal gen tərəfindən sintez edilən mRNT-yə tamamlayıcıdır. Nəticədə, hər iki mRNT hibridləşir və beləliklə, mRNT-nin normal tərcüməsi bloklanır. Hüceyrəyə antisens geninin tətbiqinin xalis təsiri onun müəyyən bir gen ifadəsini bloklamasıdır.

Bitkilərə viral antisens genlərini təqdim etmək və virusun təkrarlanmasında iştirak edən viral ardıcıllıqları tamamlayan mRNA istehsal etmək mümkündür. Antisens mRNA-lar virusların təkrarlanmasına mane ola bilər (Şəkil 50.3). Əvvəlcə antisens RNT yanaşması tək zəncirli RNT viruslarında həyata keçirildi. Lakin bu yanaşmanın uğuru, ehtimal ki, aşağıdakı səbəblərə görə məhdud idi.

i. Antisens mRNT-nin yüksək konsentrasiyası tələb oluna bilər.

ii. mRNT ilə zülal assosiasiyası hibridləşməyə mane olur (hiss mRNT və antisens mRNT arasında).

Antisens RNT yanaşması DNT virusları üçün daha faydalı ola bilər. Əslində, pomidor qızıl mozaika virusu (TGMV) replikaz kodlaşdırma ardıcıllığı antisens oriyentasiyada klonlanmış və tütün bitkilərinə daxil edilmişdir. Transgen tütün bitkiləri TGMV replikazının antisens RNT-sini ifadə etdi. Bu bitkilər TGMV infeksiyasına davamlı idi.

Ribozimlər RNT-nin katalitik parçalanmasını təşviq edən kiçik RNT molekullarıdır. Virus müqavimətini təmin etmək üçün hədəf viral (sens) RNT-ləri parçalaya bilən antisens RNT şəklində ribozimlər hazırlanmışdır. Ribozim (antisens RNT) viral RNT-nin kiçik bir ardıcıllığına bağlanır və parçalanır (Şəkil 50.4).

Bu yolla virus RNT-nin təkrarlanmasının qarşısını almaq olar. Bununla belə, ribozimlər yanaşması bitkilərdə çox uğurlu olmamışdır.

3. Göbələk və Bakterial Xəstəliklərə Müqavimət:

Bitkilər işğalçı patogenlərə qarşı ümumi müdafiə sistemlərinə malikdir. Ancaq bu, heyvanların immunitet sistemi ilə həqiqətən müqayisə edilə bilməz. Patojenlərin (göbələklərin, bakteriyaların) və bitki zərərvericilərinin səbəb olduğu hüceyrə zədələnməsi olduqda, bitkilərin ümumi müdafiə sistemi bitkini müəyyən miqdarda mühafizə etmək üçün hazırlanır. Bitkilərin bu təbii xəstəliyə qarşı müqaviməti qeyri-kafidir.

Bununla belə, bitki müqavimətinin təbii sistemləri haqqında biliklər xəstəliklərə davamlılığı inkişaf etdirmək üçün biotexnoloji yanaşmalar üçün faydalıdır. Bitkilərin bəzi müdafiələri və biotexnoloji yanaşmalar qısaca təsvir edilmişdir.

Patogenezlə əlaqəli (Pr) zülallar:

İşğalçı patogenlərdən (göbələk və bakteriyalardan) qorunmaq üçün bitkilər birlikdə patogenezlə əlaqəli (PR) zülallar kimi qəbul edilən aşağı molekulyar çəki zülalları toplayırlar. PR zülallarının müxtəlif növləri və onların xassələri Cədvəl 50.5-də verilmişdir. Ən vaciblərindən bəziləri təsvir edilmişdir.

Chitin, xitinaz fermenti tərəfindən hidroliz oluna bilən göbələk hüceyrə divarlarının tərkib hissəsidir. Bitkilərdən müəyyən xitinaz genləri təcrid olunmuş və xarakterizə edilmişdir. Torpaq bakteriyasından (Serratia marcescens) əldə edilən bakterial xitinaz geni təqdim edildi və tütün yarpaqlarında ifadə edildi. Bəzi digər işçilər paxladan (Phaseolus vulgaris) xitinaz genini təcrid etdilər və bu genlə tütün və Brassica napusun transgen bitkilərini inkişaf etdirdilər. Transformasiya edilmiş tütün bitkilərinin Rhizoctonia solani patogeninin infeksiyasına davamlı olduğu müəyyən edilmişdir. B. napus vəziyyətində isə qorunma nisbətən az idi.

Qlükanaza bir çox göbələklərin hüceyrə divarını parçalayan başqa bir fermentdir. Ən çox istifadə edilən qlükanaza β-1, 4-qlükanazadır. β-1, 4-qlükanazı kodlayan gen arpadan təcrid olunmuş, introduksiya edilmiş və transgen tütün bitkilərində ifadə edilmişdir. Bu gen torpaqdan gələn göbələk patogen Rhizoctonia solani qarşı yaxşı qorunma təmin etdi.

Transgen bitkilərdə həm xitinaz, həm də qlükanaza istehsal edən genlər varsa, göbələk patogenlərinə qarşı müqavimət daha yüksəkdir. Bu yanaşma ilə göbələklərə davamlı tütün, pomidor və yerkökü yetişdirilmişdir.

Ribosomda Aktivləşdirən Zülallar (RIPs):

Ribosomları təsirsiz hala gətirən zülallar göbələk infeksiyalarına qarşı qorunma təmin edir. Onlar eukariot və prokaryot ribosomlarının böyük rRNT-si üzərində hərəkət edir (müəyyən bir sahədən adenin qalığını çıxarır) və beləliklə, protein biosintezini maneə törədir.

Bitki ribosomlarını maneə törətməyən müəyyən RIP-lər müəyyən edildi və müvafiq genlər transgen bitkiləri inkişaf etdirmək üçün istifadə edilmişdir, məsələn. Tip-I arpa RIP göbələk infeksiyalarına qarşı müqavimət göstərmək üçün istifadə olunur. Bəzi müəlliflər RIP-lərə antimikrob zülallar terminindən istifadə edirlər. Antimikrobiyal zülalların digər nümunələri lektinlər, defensinlər, lizozim, tioninlər və s.

Lizozim hüceyrə divarının xitin və peptidoqlikanı parçalayır və bu yolla göbələk infeksiyası azalır. Eswinia carotovora-ya qarşı müqavimət göstərən lizozim geninə malik transgen kartof bitkiləri hazırlanmışdır.

Defensinlər bütün bitki hüceyrələrində olan antimikrob peptidlərdir (26-50 amin turşusu qalığı). Mikrob plazma membranına hücum edirlər, lakin bu, patogenlərə qarşı müqavimət göstərmək üçün adekvat deyil. Son illərdə süni defensin geni hazırlanıb və kartofa daxil edilib. Bu kartoflar Eswinia carotovora bakteriyasına qarşı müqavimət göstərdilər.

Thionin zülalları da bakteriyalara qarşı qorunma təmin edir. Thionin kodlaşdıran genlər tütünə daxil edildi və beləcə inkişaf etdirilən transgen bitki Pseudomonas syringae-yə qarşı müqavimət göstərdi.

Fitoaleksinlər infeksiyaya cavab olaraq bitkilərdə istehsal olunan ikincil metabolitlərdir. Onlar aşağı molekulyar çəkiyə malikdirlər və təbiətdə antimikrobiyaldırlar. Adətən xüsusi hüceyrələrdə və ya orqanellələrdə olan fitoaleksinlər infeksiya baş verdikdə səfərbər olunur. Bundan əlavə, infeksiya zamanı fitoaleksinlərin istehsalının artması üçün genlərin induksiyası baş verir.

Stilben sintaza ümumi bir fitoaleksinin sintezi üçün əsas fermentdir. Stilben sintazasını kodlayan gen fıstıqdan təcrid olunub və tütün, düyü və Brassica napusuna daxil edilib. Stilben sintaza genini daşıyan transgen bitkilər bəzi göbələklərə qarşı davamlı idi. Köçürülən genlər və nəzarət edilən patogenlər ilə birlikdə hazırlanmış transgen bitkilərin seçilmiş siyahısı Cədvəl 50.6-da verilmişdir.

Nematodlara qarşı müqavimət:

Nematodlar torpaqda rast gəlinən sadə qurdlardır. Tam bir həzm sisteminə sahibdirlər. Nematod (yumru qurd) ilə yoluxma səbəbindən dünyada illik məhsul itkisi çox yüksəkdir. Bəzi işçilər yabanı çuğundur bitkilərindən nematoda müqavimət genini müəyyən edib klonlaşdırmışlar.

Bu genin zərərvericiləri (nematodları) aşkar edən və bitkidə müdafiə reaksiyalarına səbəb olan zülalı kodlaması təklif edilir. Güman edilir ki, nematodun bağırsaqlarını məhv edən bəzi kimyəvi birləşmələr istehsal olunur. Nematoda müqavimət geninin şəkər çuğunduruna köçürülməsinə də cəhdlər edilmişdir. Çox uğur əldə edilməmişdir, əsas məhdudiyyət şəkər çuğundurunun gen dəyişdirilmiş hüceyrələrinin becərilməsinin çətinliyidir.

Tətbiq № 2. Abiotik Stresslərə Müqavimət:

Bitkilər daim ekoloji stresslərə məruz qalırlar ki, bu da məhsul bitkilərinin pisləşməsinə və çox aşağı və ya hətta heç bir məhsula səbəb ola bilməz. Bitkilər müxtəlif streslərə dözümlülük üçün incə daxili mexanizmlərdən asılıdır.

Bitki bitkilərinin in situ dözümlülüyü, mövcud olduqda, qeyri-adekvatdır və buna görə də stresslərdən qoruya bilməz. Müəyyən bir stresə dözümlülük növünə qarşı bitkilərin mühəndisliyi üçün geniş strategiyalar tələb olunur. Bəzi abiotik stresslər və onları aradan qaldırmaq üçün hazırlanmış rekombinant strategiyalar təsvir edilmişdir.

Herbisidlərə qarşı müqavimət:

Yabanı otlar (yabanı otlar) məhsul bitkiləri ilə birlikdə bitən arzuolunmaz və yararsız bitkilərdir. Yabanı otlar müxtəlif patogenləri saxlamaqla yanaşı, işıq və qida maddələri üçün tələlərlə rəqabət aparır. Alaq otlarının olması səbəbindən dünya məhsuldarlığının 10-15% azaldığı təxmin edilir.

Alaq otları problemini həll etmək üçün müasir kənd təsərrüfatı geniş çeşiddə alaq otlarını öldürən vasitələr hazırlamışdır ki, bunlara birlikdə herbisidlər deyilir. Ümumiyyətlə, herbisidlərin əksəriyyəti geniş spektrlidir, çünki onlar geniş spektrli alaq otlarını öldürə bilirlər.

Yaxşı və ya ideal bir herbisidin aşağıdakı xüsusiyyətlərə malik olması gözlənilir:

i. Bitki bitkilərinə təsir etmədən alaq otlarını öldürməyə qadirdir.

ii. Heyvanlar və mikroorqanizmlər üçün zəhərli deyil.

iii. Hədəf bitki daxilində sürətlə köçürülür.

iv. Torpaqda sürətlə parçalanır.

Ticarətdə mövcud olan herbisidlərin heç biri yuxarıda göstərilən bütün meyarlara cavab vermir. Herbisidlərin əsas məhdudiyyəti alaq otlarını əkin bitkilərindən ayıra bilməmələridir. Bu səbəbdən bitkilər də herbisidlərdən təsirlənir, ona görə də herbisidlərə davamlı bitkilərin yetişdirilməsi zərurəti yaranır. Beləliklə, bu bitkilər məhsul bitkilərinə zərər vermədən alaq otlarını (herbisidlərlə) effektiv şəkildə məhv etmək imkanı verir.

Mühəndislik herbisid müqaviməti strategiyaları:

Herbisidlərə davamlı bitkilərin inkişafı üçün, xüsusən də gen mühəndisliyi ilə bağlı bir sıra bioloji manipulyasiyalar istifadə olunur.

1. Hədəf zülalın həddindən artıq ifadəsi:

Herbisidin təsir etdiyi hədəf zülal çox miqdarda istehsal oluna bilər ki, herbisidin təsiri əhəmiyyətsiz olur. Həddindən artıq ifadə genlərin çoxsaylı nüsxələrini birləşdirməklə və/və ya güclü promotordan istifadə etməklə əldə edilə bilər.

2. Təkmilləşdirilmiş bitki detoksifikasiyası:

Bitkilər zəhərli birləşmələrə (herbisidlərə) qarşı təbii müdafiə sistemlərinə malikdir. Detoksifikasiya zəhərli herbisidin toksik olmayan və ya daha az zəhərli birləşməyə çevrilməsini nəzərdə tutur. Bitki detoksifikasiya sistemini gücləndirməklə, herbisidin təsirini azaltmaq olar.

3. Xarici gendən istifadə etməklə herbisidin detoksifikasiyası:

Bitki bitkisinə yad gen daxil etməklə, herbisid effektiv şəkildə zərərsizləşdirilə bilər.

4. Hədəf zülalın mutasiyası:

Herbisidin təsirinə məruz qalan hədəf protein uyğun şəkildə dəyişdirilə bilər. Dəyişdirilmiş zülal yerli zülalın funksiyalarını yerinə yetirmək qabiliyyətinə malik olmalıdır, lakin herbisidin inhibəsinə davamlıdır.

Dayanıqlı hədəf protein geni müəyyən edildikdən sonra bitki genomlarına daxil edilə bilər və beləliklə, herbisidlərə davamlı bitkilər inkişaf etdirilə bilər. Herbisidlərə davamlı bitkilərin inkişafında uğur əldə etmək üçün hədəf zülal və herbisidlərin təsirini yaxşı bilmək lazımdır.

Bitkinin herbisid müqavimətində edilən bəzi inkişaflar qısaca təsvir edilmişdir:

Glifosata Müqavimət:

Glifosat, qlisin törəməsidir. O, geniş spektrli herbisid kimi fəaliyyət göstərir və dünyanın ən pis 78 alaq otunun 76-sına qarşı təsirlidir. Glifosat heyvanlar üçün daha az zəhərlidir və mikroorqanizmlər tərəfindən sürətlə parçalanır. Bundan əlavə, qısa bir yarım ömrü var. Amerikanın Monsanto kimya şirkəti qlifosatı Round up kimi satır.

Qlifosatın təsir mexanizmi:

Glifosat sürətlə bitkilərin böyümə nöqtələrinə nəql olunur. Hətta aşağı konsentrasiyada da bitkiləri öldürməyə qadirdir. Glifosat 5-enoilpiruvilşikimat 3-fosfat sintaza (EPSPS) fermentinin rəqabətli inhibitoru kimi çıxış edir. Bu, aromatik amin turşularının (triptofan, fenilalanin və tirozin), fenolların və bəzi ikincil metabolitlərin əmələ gəlməsi ilə nəticələnən şikimik turşu yolunda əsas fermentdir (Şəkil 50.5).

EPSPS fermenti şikimat 3-fosfat və fosfoenilpiruvatdan 5-enoilpiruvilşikimat 3-fosfatın sintezini kataliz edir. Glifosat, fosfoenol piruvat substratı ilə oxşar struktura malikdir (Şəkil 50.6). Nəticədə, qlifosat EPSPS ilə daha sıx birləşir və normal şikimik turşu yolunu bloklayır. Beləliklə, herbisid qlifosat aromatik amin turşularının və digər vacib məhsulların biosintezini maneə törədir.

Bu, zülal biosintezinin inhibəsi ilə nəticələnir (aromatik amin turşularının olmaması səbəbindən). Nəticədə hüceyrə bölünməsi və bitki böyüməsi bloklanır. Bundan əlavə, bitki böyümə tənzimləyicisi indol sirkə turşusu (auksin) də triptofandan istehsal olunur. Glifosatın xalis nəticəsi bitkilərin ölümüdür. Qlifosat mikroorqanizmlər üçün zəhərlidir, çünki onlar da şikimat yoluna malikdirlər.

Glifosat heyvanlar (insanlar da daxil olmaqla) üçün zəhərli deyil, çünki onlar şikimat yoluna malik deyillər. Üç aromatik amin turşusundan (bu yolda sintez olunur) triptofan və fenilalanin vacibdir və onlar pəhrizlə təmin edilməlidir, tirozin isə fenilalanindən əmələ gələ bilər.

Glifosata qarşı müqavimət strategiyaları:

Bitkilərə qlifosfat müqavimətini təmin etmək üçün üç fərqli strategiya var:

1. Bitki bitkisi EPSPS geninin həddindən artıq ifadəsi:

Petuniyada EPSPS-nin həddindən artıq ifadəli geni aşkar edilmişdir. Bu ifadənin genin artan ifadəsi ilə deyil, gen amplifikasiyası ilə bağlı olduğu aşkar edilmişdir. Petunyadan EPSPS geni təcrid olundu və digər bitkilərə təqdim edildi. Transgen bitkilərdə artan EPSPS sintezi (təxminən 40 dəfə) qlifosata qarşı müqaviməti təmin edir. Bu bitkilər yabanı tipli bitkiləri öldürmək üçün tələb olunandan 2-4 dəfə yüksək dozada qlifosata dözə bilirlər.

2. Mutant EPSPS genlərinin istifadəsi:

Qlifosata müqavimət göstərən EPSPS mutant geni ilk dəfə Salmonella typhimurium bakteriyasında aşkar edilmişdir. Müəyyən edilmişdir ki, tək əsas əvəzetmə (C-dən 7) EPSPS-də amin turşusunun prolindən serinə dəyişməsi ilə nəticələnir. Bu dəyişdirilmiş ferment qlifosata bağlana bilmir və bununla da müqavimət təmin edir.

Mutant EPSPS geni Agrobacterium Ti plazmid vektorlarından istifadə etməklə tütün bitkilərinə daxil edilmişdir. Transgen yüksək miqdarda EPSPS fermenti istehsal etdi. Bununla belə, transformasiya edilmiş tütün bitkiləri qlifosata yalnız marjinal müqavimət göstərmişdir. Bunun səbəbi dərhal müəyyən edilməyib.

Sonradan məlum oldu ki, şikimat yolu xloroplastlarda baş verir, qlifosata davamlı EPSPS isə yalnız sitoplazmada istehsal olunur. Bu ferment xloroplastlara daşınmadı, buna görə də müqavimət təmin etmək problemi yarandı. Bu epizod alimləri xloroplastların gen mühəndisliyində əhəmiyyətini dərk etməyə məcbur etdi.

Sonrakı illərdə mutant EPSPS geni xloroplasta xas tranzit peptid ardıcıllığı ilə işarələnmişdir. Bu yanaşma ilə qlifosata davamlı EPSPS fermenti sərbəst şəkildə xloroplasta daxil olmağa və herbisidə qarşı müqavimət göstərməyə yönəldilmişdir.

3. Qlifosatın detoksifikasiyası:

Torpaq mikroorqanizmləri qlifosatı qlikoksilat və aminometilfospon turşusuna çevirən qlifosat oksidaz fermentinə malikdir. Qlifosat oksidazı kodlayan gen torpaq orqanizmi Ochrobactrum anthropi-dən təcrid edilmişdir. Müvafiq modifikasiyalarla bu gen məhsul bitkilərinə daxil edilmişdir, məsələn. yağlı raps. Transgen bitkilərin sahədə çox yaxşı qlifosata qarşı müqavimət göstərdiyi aşkar edilmişdir.

Birləşdirilmiş strategiyanın istifadəsi:

Bitkilərin qlifosata qarşı daha effektiv müqaviməti birləşmiş strategiyadan istifadə etməklə təmin edilə bilər. Beləliklə, qlifosat oksidaz geni ilə birlikdə davamlı (yəni mutant) EPSPS geni istifadə olunur. Bu yanaşma ilə qlifosata qarşı müqavimət (mutant EPSPS geninə görə), həmçinin onun detoksifikasiyası (qlifosat oksidaz geninə görə) baş verir.

Fosfinotrisinə qarşı müqavimət:

Fosfinotrisin (və ya qlufosinat) da qlifosat kimi geniş spektrli herbisiddir. Fosfinotrisin enliyarpaqlı alaq otlarına qarşı daha təsirlidir, lakin çoxilliklərə qarşı ən az təsirlidir. (Qeyd: Fosfinotrisin və qlufosinat eyni herbisidin iki adıdır. Bununla belə, qlifosat və qlufosinat arasında qarışıqlığın qarşısını almaq üçün fosfinotrisin daha çox istifadə olunur. Basta Aventis və Liberty fosfinotrisinin ticarət adlarıdır).

Fosfinotrisin - təbii herbisid:

Fosfinotrisin qeyri-adi herbisiddir, təbii məhsulun, yəni bialafosun törəməsidir. Streptomyces-in müəyyən növləri bialafos istehsal edir ki, bu da iki alanin qalığına bağlı fosfinotrisinin birləşməsindən ibarətdir və tripeptid əmələ gətirir. Peptidazın təsiri ilə bialafos aktiv fosfinotrisinə çevrilir (Şəkil 50.7).

Fosfinotrisinin təsir mexanizmi:

Fosfinotrisin qlutamin sintaza fermentinin rəqabətli inhibitoru kimi çıxış edir (Şəkil 50.7). Bu, fosfinotrisinin qlutamat substratı ilə müəyyən struktur oxşarlığına malik olduğu üçün mümkündür. Qlutamin sintazasının inhibəsi nəticəsində ammonyak yığılır və bitki hüceyrələrini öldürür. Bundan əlavə, qlutamin sintezinin pozulması da fotosintezi maneə törədir. Beləliklə, fosfinotrisinin herbisid fəaliyyəti ammiak toksikliyinin və fotosintezin inhibəsinin birgə təsiri ilə bağlıdır.

Fosfinotrisin müqaviməti üçün strategiya:

Streptomyces sp-də müşahidə edilən fosfinotrisinin təbii detoksifikasiya mexanizmi alimləri bu herbisidə qarşı davamlı bitkilər yaratmağa sövq etmişdir. Fosfinotrisin asetil transferaza fermenti (Streptomyces sp) fosfinotrisini asetilatlayır və beləliklə, herbisidi təsirsiz hala gətirir.

Streptomyces hygroscopicus-da fosfinotrisin asetil transferazının (bar gen) kodlaşdırılmasından məsul olan gen müəyyən edilmişdir. Çubuq geninin tətbiqi ilə transgen qarğıdalı və yağlı toxumların yetişdirilməsində müəyyən uğurlar əldə edilmişdir. Bu bitkilərin fosfinotrisinə qarşı müqavimət göstərdiyi aşkar edilmişdir.

Sülfonilürelər və imidazolinonlara qarşı müqavimət:

Herbisidlər, yəni sulfonilürealar və imidazolinonlar şaxələnmiş zəncirli amin turşularının, yəni izolösin, lösin və valin sintezində əsas ferment olan asetolaktat sintaza (ALS) fermentini maneə törədir. Bu fermentin mutant formaları və müvafiq genlər təcrid olunmuş, müəyyən edilmiş və səciyyələndirilmişdir. ALS-nin mutant genlərinə malik transgen bitkilərin sulfonilüre törəmələrə və imidazolinonlara, məs. qarğıdalı, pomidor, şəkər çuğunduru.

Digər herbisidlərə qarşı müqavimət:

Yuxarıda göstərilənlərlə yanaşı, bəzi digər herbisidlərə davamlı bitkilər də hazırlanmışdır, məsələn. bromoksinil, atrazin, fenokarboksilik turşular, siyanamid. Gen ötürülən herbisidlərə davamlı bitkilərin seçilmiş nümunələrinin siyahısı Cədvəl 50.7-də verilmişdir.

Bununla belə, qeyd etmək olar ki, bəzi herbisidlərə davamlı transgen bitkilər tarla sınaq mərhələsindədir. Ətraf mühitlə bağlı narahatlıq səbəbindən bu bitkilərin bir neçəsi geri çəkilir, məs. atrazinə davamlı bitkilər.

Herbisidlərə davamlı bitkilərin ətraf mühitə təsiri:

Genetik cəhətdən dəyişdirilmiş (GM) herbisidlərə davamlı bitkilərin inkişafı, şübhəsiz ki, bitkilərin məhsuldarlığının artmasına kömək etdi. Bu səbəbdən, xüsusilə inkişaf etmiş ölkələrdə (məsələn, ABŞ) fermerlər bu GM bitkilərindən istifadə etməyə başladılar. Beləliklə, ABŞ-da yetişdirilən herbisidlərə davamlı soya bitkilərinin nisbəti 1997-ci ildəki 17%-dən 2001-ci ildə 68%-ə yüksəlmişdir.

Herbisidlərin istifadəsinin qiymətində azalma olduğu üçün fermer böyük fayda əldə edir. Hesab edilir ki, herbisidlərə davamlı bitkilərin ətraf mühitə təsiri herbisidlərin böyük miqdarda birbaşa istifadəsindən xeyli aşağıdır.

Bununla belə, digər ekoloji narahatlıqlar var:

i. Alaq otlarının aradan qaldırılması səbəbindən biomüxtəlifliyin pozulması.

ii. Herbisidlərə davamlı alaq otlarının sürətli inkişafı, nəhayət super alaq otlarının istehsalına səbəb ola bilər.

Su çatışmazlığı stresslərinə dözümlülük:

Temperatur (istilik, donma, soyutma), suyun mövcudluğu (quraqlıq səbəbindən qıtlıq) və şoranlıq kimi ətraf mühit şəraiti bitkilərin böyüməsinə, inkişafına və məhsuldarlığına təsir göstərir.Temperatur, quraqlıq və duzluluq nəticəsində yaranan abiotik gərginliklər birlikdə su çatışmazlığı stressləri kimi qəbul edilir (Bax Şəkil 50.1).

Su çatışmazlığının səbəbləri:

Su çatışmazlığı aşağıdakı səbəblərə görə baş verə bilər:

i. Torpağın su potensialının azalması.

ii. Suyun buxarlanmasının artması (quru, isti və küləkli şəraitdə).

iii. Torpaqda yüksək duz konsentrasiyası (torpağın su potensialını azaldır).

iv. Buz kristallarının əmələ gəlməsi ilə nəticələnən aşağı temperatur.

Su çatışmazlığının təsiri:

i. Osmotik stress ilə nəticələnir.

ii. Fotosintezi maneə törədir.

iii. Hüceyrələrdə zəhərli ionların (reaktiv oksigen növləri) konsentrasiyasını artırır.

iv. Hüceyrədən su itkisi plazmoliz və nəhayət hüceyrə ölümünə səbəb olur.

Osmotik stresə dözümlülük:

Bitki hüceyrələri su çatışmazlığı səbəbindən ağır osmotik stresə məruz qalır. Bununla birlikdə, osmotik stressi aradan qaldırmaq üçün birlikdə osmoprotektorlar və ya osmolitlər adlandırılan müəyyən birləşmələr istehsal edirlər. Osmoprotektorlar toksik olmayan uyğun məhlullardır və iki qrupa bölünürlər.

1. Şəkər və şəkər spirtləri məs. mannitol, sorbitol, pinitol, ononitol, trehalose, fruktans.

2. Zwitterion birləşmələri: Bu osmoprotektorlar müsbət və mənfi yüklər daşıyır, məs. prolin, glisin betain.

Verilmiş osmoprotektorun istehsalı növdən asılıdır. Mannitol, prolin və qlisin betainin əmələ gəlməsi osmotik tolerantlıqla daha sıx bağlıdır.

Su çatışmazlığına dözümlü bitkilərin inkişaf etdirilməsi strategiyaları:

Yuxarıda izah edildiyi kimi osmoprotektorlar bitkiləri osmotik stresdən və buna görə də su çatışmazlığından yaxşı qoruyur. Buna görə də, osmoprotektorların artan istehsalı üçün genetik mühəndislik strategiyaları haqqında düşünmək məntiqlidir.

Bu istiqamətdə müəyyən irəliləyişlər əldə edilmişdir. Bir çox osmoprotektorların istehsalı üçün biosintetik yollar qurulmuş və əsas fermentləri kodlayan genlər təcrid edilmişdir. Əslində, osmoprotektorların yüksək istehsalına malik transgen bitkilərin inkişafında müəyyən irəliləyişlər əldə edilmişdir.

Glisin toetain istehsalı ilə transgen bitkilər:

Glisin betain dördüncü ammonium birləşməsidir və elektrik cəhətdən neytraldır. Hüceyrə osmolitləri kimi fəaliyyət göstərməklə yanaşı, qlisin betain zülalları və membran strukturlarını stabilləşdirir. Glisin betain istehsalı üçün əsas fermentlərdən bəziləri müəyyən edilmişdir, məsələn. xolin mono-oksigenaza, xolin dehidrogenaz, betain aldehid dehidrogenaz.

Bu fermentləri kodlayan genlər transgen bitkiləri inkişaf etdirmək üçün köçürüldü. Arthrobacter sp-dən olan xolin oksidaz genindən istifadə edərək, daha yüksək qlisin betain (su çatışmazlığı stresinə qarşı dözümlülük təklif edən) istehsal edən transgen düyü hazırlanmışdır.

Buz nüvəli bakteriyalara qarşı müqavimət:

Bitki hüceyrələrində (xarici membran) buzun əmələ gəlməsi mürəkkəb kimyəvi prosesdir. Buz nüvəli bakteriyaların əhəmiyyəti son illərdə qəbul edilir. Bu bakteriyaların baş verməsi əksər bitkilərdə - taxıl, meyvə və tərəvəz bitkilərində qeydə alınıb. Buz nüvəli bakteriyalar su molekulları ilə birləşərək təxminən 32°F temperaturda buz kristallarını əmələ gətirən zülalları sintez edir. Buz kristalları böyüdükcə bitki hüceyrələrini deşərək bitkilərə ciddi ziyan vura bilər.

Buz əmələ gəlməsindən qorumaq üçün bitkilərin kimyəvi müalicəsi:

Bakteriyaları öldürmək üçün bitkiləri mis tərkibli birləşmələrlə müalicə etmək olar. Başqa bir yanaşma, buz əmələ gəlməsinin minimuma endirilməsi üçün karbamid məhlulundan istifadə etməkdir.

Bitkilərə soyuq temperaturdan müqavimət göstərən buz-minus bakteriyaları:

Pseudomonas syringae bakteriyası təbiətdə çox yayılmış buz əmələ gətirən orqanizmlərdən biridir. Genetik manipulyasiyalarla P.syringae-də buzla əlaqəli bakteriya zülallarının sintezini idarə edən gen çıxarılıb. Bu yeni inkişaf etmiş bakteriyalara buz minus bakteriyaları deyilir.

Tədqiqatçılar transgen buz-minus bakteriyalarını gənc bitkilərə səpməyi təklif ediblər. Məqsəd bu bakteriyaların bitkilərə şaxtaya davamlılıq verməsi və beləliklə də məhsulun məhsuldarlığını artırması idi. DNT texnologiyasının əleyhdarları bu yanaşmaya qarşı idilər - əsas qorxu bakterial mutantların insanlarda bəzi sağlamlıq fəsadları yarada bilməsi idi.

Tədqiqatçılar iddia etdi və əsaslandırdılar ki, P. syringae-yə heç bir yeni genetik məlumat daxil edilmir və bu, artıq ətraf mühitdə olan ana ilə bütün aspektlərdə sıx bağlıdır. ABŞ-da uzun sürən məhkəmə proseslərindən sonra buz-mənfi bakteriyaların əkin sahələrinə səpilməsinə icazə verilib.

1987-ci ildə kartof və çiyələk bitkilərinin tarlasına buz-minus bakteriyaları səpildi. P. syringae-nin başqa bir növü ticari olaraq etiketlənmişdir, çünki Frostban sonradan əkin sahələrində işlənib hazırlanmışdır. Burada qeyd etmək olar ki, P.syringae-nin buz-mənfi bakteriyaları laboratoriyadan kənarda istifadə edilən ilk transgen bakteriyalardır. Xoşbəxtlikdən, təcrübələr ümidverici nəticələr verdi, çünki şaxtanın əmələ gəlməsi nəticəsində məhsulun zərərinin azaldığı aşkar edildi.

Soyuğa dözümlü genlərə malik ərəbidopsis:

Bu bitki yavaş-yavaş azalan temperaturlara məruz qaldıqda, elm adamları Arabidopsisdə soyuğa dözümlü genləri (təxminən 20) inkişaf etdirməyə müvəffəq oldular. Onlar həmçinin soyuğa dözümlü genlərin ifadəsini tənzimləmək üçün transkripsiya faktoru kimi çıxış edən zülalı kodlayan koordinasiya genini müəyyən ediblər. Koordinasiya geninin tətbiqi ilə soyuğa dözümlü genlərin ifadəsi işə salındı ​​və bu, bitkiləri soyuq temperaturdan qorudu. Bu istiqamətdə daha çox işlər görülür.

Tətbiq № 3. Məhsul məhsuldarlığının və keyfiyyətinin yaxşılaşdırılması:

Bitki genetik mühəndisliyində əldə edilən irəliləyişlərlə məhsuldarlığın və keyfiyyətin yaxşılaşdırılması reallığa çevrildi. Məhsulun məhsuldarlığı ilk növbədə fotosintetik səmərəlilikdən və məhsul indeksindən (məhsulun yığılmış hissəsinə ayrılan quru maddənin payı) asılıdır. Məhsulun keyfiyyəti müxtəlif arzuolunan xüsusiyyətlərdən asılıdır - yeməli hissələrin qida tərkibi, dad, emal keyfiyyəti, saxlama müddəti və s.

Yaşıl İnqilab:

Borlauq, Svaminathan və Khusun rəhbərlik etdiyi “Yaşıl İnqilab” 20-ci əsrin son üç onilliyi ərzində dünyanın ərzaq ehtiyatını üç dəfə artırmağa imkan verdi. Bu, genetik cəhətdən təkmilləşdirilmiş məhsul sortlarının mənimsənilməsi və məhsulun idarə edilməsində irəliləyişlər sayəsində mümkün olmuşdur.

Yüksək məhsuldar buğda və düyü sortlarının inkişafı bir sıra inkişaf etməkdə olan ölkələrə (Hindistan buna yaxşı nümunədir) ərzaq qıtlığı mövqeyindən bu dənli bitkilərin xalis ixracatçısına çevrilməyə imkan verdi.

Yaşıl İnqilab fermerlərin yeni taxıl toxumlarına mənimsəməsi, kənd təsərrüfatının yüksək məhsuldarlıq üsullarından - azot gübrələrinin, herbisidlərin, pestisidlərin, kənd təsərrüfatının müasir avadanlıqlarının və s.

Keyfiyyət və məhsuldarlıq üçün seçilmiş məhsul nümunələri:

Məhsuldarlığın və keyfiyyətin yaxşılaşdırılması üçün alimlər tərəfindən manipulyasiya edilmiş geniş çeşidli məhsullar var. Yalnız seçilmiş nümunələr qısaca təsvir edilmişdir.

Meyvələrin uzadılmış raf ömrü üçün genetik mühəndislik:

Meyvənin yetişməsinin genetik manipulyasiyası bitki genetik mühəndisliyində mühüm kommersiya aspektinə çevrilmişdir.

Meyvə yetişmənin gecikməsi bir çox üstünlüklərə malikdir:

i. Meyvənin keyfiyyətini qoruyub saxlayaraq raf ömrünü uzadır.

ii. Uzun məsafələrə daşınma meyvələrə zərər vermədən asanlaşır.

iii. Yavaş yetişmə dadı yaxşılaşdırır.

Pomidorlarda gen mühəndisliyi işləri geniş şəkildə aparılmışdır və bəzi inkişaflar təsvir edilmişdir.

Pomidorun yetişməsi zamanı biokimyəvi dəyişikliklər:

Meyvələrin yetişməsi aktiv bir prosesdir. Etilen sintezinin sürətli artması ilə müşayiət olunan tənəffüsün artması ilə xarakterizə olunur. Xlorofil parçalandıqca meyvənin yaşıl rəngi yox olur və qırmızı piqment olan likopen sintez olunur (şək. 50.8).

Meyvə hüceyrə divarını parçalayan fermentlərin, yəni poliqalakturonaza (PG) və pektin metil esterazanın fəaliyyəti nəticəsində yumşalır. Fitohormon etilen istehsalı meyvənin yetişməsi ilə sıx bağlıdır, çünki meyvənin yetişmə prosesini tetikler. Ekzogen etilenin əlavə edilməsi meyvələrin yetişməsinə kömək edir, etilen biosintezinin qarşısının alınması isə yetişməni kəskin şəkildə azaldır.

Nişastanın şəkərə parçalanması və çoxlu sayda ikinci dərəcəli məhsulların yığılması meyvənin dadını, dadını və iyini yaxşılaşdırır. Pomidorun yetişməsində iştirak edən üç fərqli gen təcrid olunmuş və klonlaşdırılmışdır. Bu genlər tərəfindən kodlaşdırılan fermentlər və onların meyvələrin yetişməsində müvafiq rolu Cədvəl 50.8-də verilmişdir.

Meyvə yetişməsinin genetik manipulyasiyaları:

Alimlər meyvələrin yetişmə prosesini genetik manipulyasiya etməyə və gecikdirməyə çalışırlar. Demək olar ki, bütün cəhdlər antisens RNT yanaşmasını əhatə edir.

Poliqalakturonaza fermentinin manipulyasiyası (Flavr Savr pomidorunun inkişafı):

Artıq qeyd edildiyi kimi, meyvənin yumşalması əsasən poliqalakturonaza (PG) fermenti tərəfindən hüceyrə divarının (pektin) deqradasiyası ilə bağlıdır. Çürüyən ferment olan PG üçün məsul olan gen klonlaşdırılıb (pTOM 6). Flavr Savr pomidorunun (ABŞ-da Calgene şirkəti tərəfindən) inkişafı üçün antisens RNT yanaşması ilə poliqalakturonazanın genetik manipulyasiyası Şəkil 50.9-da təsvir edilmişdir və əsasən aşağıdakı mərhələləri əhatə edir.

1. Poliqalakturonaza (PG) fermentini kodlayan pomidor bitkisindən DNT-nin ayrılması.

2. PG geninin vektor bakteriyasına köçürülməsi və tamamlayıcı DNT molekullarının istehsalı.

3. Transgen bitki istehsal etmək üçün təzə pomidor bitkisinə tamamlayıcı DNT-nin daxil edilməsi.

PG antisens RNT-nin mexanizmi yanaşma:

Normal pomidor bitkisində PG geni meyvələrin yetişməsində fəal iştirak edən poliqalakturonaza fermentini istehsal edən normal (hiss) mRNT-ni kodlayır. PG-nin tamamlayıcı DNT-si normal (sens) mRNT-yə tamamlayıcı olan antisens mRNT-ni kodlayır. Hiss və antisens mRNA-lar arasında hibridləşmə hissi mRNT-ni təsirsiz edir. Nəticədə, poliqalakturonaza istehsal olunmur, buna görə də meyvələrin yetişməsi gecikir.

Flavr Savr Pomidorunun yüksəlişi və enişi:

PC antisens RNT-dən istifadə etməklə Flavr Savr (ləzzət qoruyucusu) kimi tanınan genetik cəhətdən dəyişdirilmiş pomidor, 18 may 1994-cü ildə ABŞ Qida və Dərman İdarəsi tərəfindən təsdiq edilmişdir. FDA Flavr Savr pomidorlarının ənənəvi pomidorlarla yetişdirilən pomidorlar qədər təhlükəsiz olduğuna qərar verdi. deməkdir və buna görə də xüsusi etiketləmə tələb olunmur. Yeni pomidor soyuducu olmadan çox uzaq yerlərə göndərilə bilərdi, çünki o, üç həftədən çox çürüməyə qarşı dura bilirdi (adi pomidorun vaxtını iki dəfə artırır).

Flavr Savr 1995-ci ildə böyük səs-küylə təqdim edilsə də, aşağıdakı səbəblərə görə gözləntiləri doğrultmadı:

i. Transgen pomidorları ABŞ-ın müxtəlif yerlərində düzgün yetişdirmək mümkün deyildi.

ii. Pomidorun məhsuldarlığı aşağı idi.

iii. Flavr Savrın qiyməti yüksək idi.

İddia olunur ki, Flavr Savrı inkişaf etdirən şirkət, biomühəndislik üsulu ilə hazırlanmış qida məhsullarını bazara çıxaran ilk Biotexnoloji Şirkət olmaq həvəsi ilə transgen bitkinin inkişafına lazımi qayğı göstərməyib. Təəssüf ki, daxil olduqdan bir il sonra Flavr Savr geri çəkildi və indi demək olar ki, unuduldu!

Etilen biosintezinin manipulyasiyası:

Etilenin meyvələrin yetişməsində əsas rol oynadığı aydın şəkildə müəyyən edilmişdir. Etilenin biosintetik yolu Şəkil 50.10-da təsvir edilmişdir. Etilen, ACC sintaza fermenti ilə katalizləşən ara məhsulun, yəni 1-aminosiklopropan-1 karboksilik turşunun (ACC) əmələ gəlməsi yolu ilə S-adenozil metonindən sintez olunur. Növbəti addım ACC oksidazı ilə ACC-nin etilenə çevrilməsidir.

Etilen biosintezini bloklamaq və bununla da meyvələrin yetişməsini azaltmaq üçün üç fərqli strategiya işlənib hazırlanmışdır.

1. ACC oksidazın antisens geni:

ACC oksidazın antisens geninə malik transgen bitkilər hazırlanmışdır. Bu zavodlarda etilen istehsalı meyvələrin yetişməsində əhəmiyyətli gecikmə ilə təxminən 97% azalmışdır.

2. ACC sintazasının antisens geni:

ACC sintazasının antisens geninin daxil edilməsi ilə etilen biosintezi 99,5% inhibə edildi və pomidorun yetişməsi nəzərəçarpacaq dərəcədə ləngidi.

3. ACC deaminaz geninin daxil edilməsi:

ACC deaminaza bakterial fermentdir. ACC üzərində işləyir (amin qrupunu çıxarır) və nəticədə etilen biosintezi üçün substratın mövcudluğu azalır. ACC deaminazı kodlayan bakterial gen pomidor bitkilərində köçürülmüş və ifadə edilmişdir. Bu transgen bitkilər etilen biosintezinin təxminən 90%-ni maneə törədir. Meyvənin yetişməsi təxminən altı həftə gecikdi. 1 və 2-ci strategiyalara antisens etilen texnologiyası aid edilə bilər.

Meyvə və tərəvəzlərin daha uzun raf ömrü:

Meyvələrin, tərəvəzlərin xarab olması və yığılmış çiçəklərin qocalması kənd təsərrüfatında əsas narahatlıq doğurur. Bu, xüsusilə uzaq yerlərə daşınma zamanı paylama sisteminə mane olur. Müxtəlif qidaların yetişməsini, qocalmasını və xarab olmasını gecikdirmək üçün aparılan uğurlu manipulyasiyalar qidanın müvafiq paylanmasına və beləliklə, kənd təsərrüfatında yaxşı iqtisadi təcrübələrə əhəmiyyətli dərəcədə kömək edəcəkdir.

Etilenin biosintezinin boğulması meyvələrin, tərəvəzlərin xarab olmasını və çiçəklərin qocalmasını azaltmaq üçün perspektivli sahə kimi görünür. Pomidorda etilen sintezinin qarşısını almaq üçün üç fərqli strategiya təsvir edilmişdir. Eyni yanaşmalar əslində daha uzun raf ömrünə nail olmaq üçün digər meyvələr, tərəvəzlər və s. üçün uğurla istifadə edilə bilər.

Rəng dəyişməsinin qarşısının alınması üçün genetik mühəndislik:

Meyvə və tərəvəzlərin rənginin dəyişməsi qida sənayesində məhsul yığımından sonra rast gəlinən əsas problemdir. Rəngsizləşmənin qarşısını almaq üçün müəyyən qida əlavələri əlavə olunur. Bununla belə, bu əlavələr insanlarda sağlamlıq fəsadlarına səbəb ola bilər.

Biokimyəvi cəhətdən meyvə və tərəvəzlərin rənginin dəyişməsi əsasən fenolların (mono- və difenolların) bir qrup ferment, yəni polifenol oksidazlar tərəfindən katalizləşən kinonlara oksidləşməsi ilə əlaqədardır. Bu fermentlər mitoxondrilərin və xloroplastların membranlarında lokallaşdırılmışdır. Polifenol oksidazanın sintezini maneə törətmək üçün antisens yanaşmadan istifadə edərək genetik manipulyasiyalar aparılmışdır. Bu strategiya ilə kartofun rənginin dəyişməsinin qarşısının alınmasında müəyyən uğurlar əldə edilmişdir.

Çiçəklərin Piqmentasiyası üçün Genetika Mühəndisliyi:

Çiçək sənayesində məhsul yığımından sonrakı ömrü uzatmaqla yanaşı, dekorativ çiçəkləri daha cəlbedici etmək (yeni rəngləri təkmilləşdirmək və ya yaratmaqla) üçün davamlı cəhdlər edilir. Kəsmə çiçək sənayesində əsasən (təxminən 70%) dörd bitki - qızılgül, lalə, xrizantema və qərənfillər üstünlük təşkil edir.

Çiçək piqmentlərinin ən çox yayılmış növü flavonoidlər qrupu olan antosiyaninlərdir. Onlar amin turşusu fenilalanindən başlayaraq bir sıra reaksiyalarla sintez olunur (Şəkil 50.11). Çiçəyin rəngi istehsal olunan antosiyaninin kimyəvi təbiətindən asılıdır.

i. Pelaqonidin 3-qlükozid — kərpic qırmızı/narıncı.

ii. Sianidin 3-qlükozid - qırmızı.

iii. Delphinidin 3-qlükozid - mavidən bənövşəyə qədər.

Antosiyanin yolunun manipulyasiyası fermentlər:

Antosiyanin yolunda müxtəlif reaksiyalara cavabdeh olan fermentlər müəyyən edilmişdir. Genetik manipulyasiyalar və mutasiyalarla istənilən rəngdə çiçəklər yaratmaq mümkündür. Çiçəklərin əksəriyyətində (qızılgül, qərənfil xrizantemləri) delfinid 3 qlükozidini əmələ gətirən əsas ferment flavonoidlər 3', 5' hidroksilazanın (F 3' ' 5' 5' H) olmaması səbəbindən mavi rəng yoxdur. Florigene adlı bir şirkət F 3′ 5′ H (Petunya hibridasından) fermentini kodlayan geni aşağıdakı bitkilərə genetik olaraq manipulyasiya etdi və təqdim etdi.

Dünyanın ilk geni dəyişdirilmiş (GM) çiçəyi 1996-cı ildə təqdim edilib. Bu, Moondust™ ticarət adı ilə bənövşəyi (mavi) rəngli qərənfil idi. Sonradan bir çox başqa güllər istehsal edilərək satışa çıxarıldı.

GM-çiçəkləri yemək olarmı?

Əksər ölkələrdə çiçəklər bəzək məqsədləri üçün istifadə olunur və adətən yeyilmir. Ancaq Yaponiya kimi bəzi ölkələrdə çiçək ləçəklərindən yeməklərin bəzədilməsi üçün istifadə olunur və tez-tez yeyilir. Bu, GM çiçəklərinin təhlükəsizliyi ilə bağlı mühüm sual doğurur, çünki onlar insan istehlakı üçün hərtərəfli yoxlanılmır. Amma indiki inam ondan ibarətdir ki, antosiyaninlər (rəngləndirici kimyəvi molekullar) təbii bitki materiallarıdır və onların istehlakı əslində sağlamlıq üçün faydalı ola bilər.

Kişi sterilliyi üçün genetik mühəndislik:

Bitkilər kişi sterilliyini ya nüvədən, ya da sitoplazmadan miras ala bilər, sitoplazmik kişi sterilliyi (cms) mitoxondrial genomun qüsurları ilə əlaqədardır. Dişi bitkilər məhsuldarlığı qoruyarkən, genetik manipulyasiyalar vasitəsilə kişi sonsuzluğunu təqdim etmək mümkündür.

Tütün bitkilərində ribonukleaza fermentini kodlayan mitoxondrial mutasiyaya uğramış gendən istifadə etməklə kişi sterilliyi tətbiq edilmişdir. Bacillus amyloliquefaciens-dən olan ribonukleazanı kodlayan gen, yəni barnaza geni tütün bitkilərinə köçürüldü.

Ribonükleaza tapetal hüceyrələr üçün toksikdir və beləliklə, polenin inkişafına mane olur və nəticədə kişi sterilliyinə səbəb olur. Bu yanaşma ilə tütün, gül kələm, pambıq, pomidor, qarğıdalı, kahı və s., erkək sterilliyinə malik transgen bitkilər yaradılmışdır. Yuxarıda göstərilən bitkilərdə ribonukleaza inhibitor genini ehtiva edən ikinci transgen bitkilər dəsti ilə kəsişdirməklə kişi sterilliyini bərpa etmək mümkündür.

Tətbiq № 4. Təkmil Qidalanma ilə Transgen Bitkilər:

Bitki məhsullarının qida keyfiyyətinin yaxşılaşdırılması üçün genetik manipulyasiyalar bitki biotexnologiyasında böyük əhəmiyyət kəsb edir. Bitkilərin ənənəvi çarpazlaşdırılması yolu ilə bu istiqamətdə müəyyən uğurlar əldə edilmişdir. Bununla belə, bu yanaşma çox yavaş və çətindir və bir çox dəfə qida keyfiyyətində arzuolunan təkmilləşdirmələrlə əlamətlər verməyəcəkdir. Təkmilləşdirilmiş qida tərkibli genetik mühəndisliyin seçilmiş nümunələri təsvir edilmişdir.

Toxum Saxlama Zülallarının Amin Turşuları:

İnsanlarda mövcud olan 20 amin turşusundan 10-u vacibdir, qalan 10-u isə bədən tərəfindən sintez edilə bilər. 10 əsas amin turşusu (EAA) pəhriz vasitəsilə təmin edilməlidir. Taxıllar (düyü, buğda, qarğıdalı, qarğıdalı) EAA-ların üstünlük təşkil edən təchizatçılarıdır. Bununla belə, taxıllarda lazımi miqdarda əsas amin turşusu lizin yoxdur.

Digər tərəfdən, paxlalılar (benqal qramı, qırmızı qram, soya) lizinlə zəngindir və kükürdlü amin turşuları ilə məhdudlaşır (əsas olan metionindir). Müxtəlif bitki bitkilərinin toxum saxlama zülallarında əsas amin turşularının tərkibini yaxşılaşdırmaq üçün transgen marşrutlar işlənib hazırlanmışdır.

Deregulyasiya ilə lizinin həddindən artıq istehsalı:

Dörd əvəzolunmaz amin turşusu, yəni lizin, metionin, treonin və izolösin əsas olmayan bir amin turşusu aspartik turşudan istehsal olunur (Şəkil 50.12). Lizin meydana gəlməsi aspartokinaz (AK) və dihidrodipikolinat sintaza (DHDPS) fermentlərinin əks əlaqə inhibəsi ilə tənzimlənir. Teorik olaraq, əks əlaqə tənzimlənməsini ləğv etməklə lizin həddindən artıq istehsal etmək mümkündür. Bu, əldə ediləndir.

AK və DHPDS fermentlərini kodlayan lizin rəyinə həssas olmayan genlər müvafiq genetik manipulyasiyalarla E.coli və Cornynebacterium-dan təcrid olunmuş, bu genlər soya və kanola bitkilərinə daxil edilmişdir. Belə inkişaf etmiş transgen bitkilər yüksək miqdarda lizin istehsal edirdi.

Metioninlə zəngin zülalları kodlayan genlərin köçürülməsi:

Metoninlə zəngin zülalları kodlayan bir neçə gen müəyyən edilmişdir:

i. Qarğıdalıda 28% metionin ilə 21 KDa zein.

ii. Düyüdə 20% metionin ilə 10 KDa prolamin.

iii. Günəbaxanda 16% metionin olan toxum albumin.

Bu genlər soya, qarğıdalı və kanola kimi bəzi bitkilərə daxil edilmişdir.

Transgen bitkilər yüksək miqdarda kükürdlü amin turşuları olan zülallar istehsal etdilər.

Düyüdə lizinlə zəngin qlisinin istehsalı:

Glycinin soya paxlasının lizinlə zəngin bir proteinidir. Glisinini kodlayan gen düyüyə daxil edildi və uğurla ifadə edildi. Transgen düyü bitkiləri yüksək miqdarda lizin olan qlisinin istehsal edirdi. Qlisinin digər əlavə üstünlüyü ondan ibarətdir ki, insanlarda onun istehlakı qanda xolesterinin azalması ilə əlaqələndirilir (hipokolesterin təsir).

EAA-larla zəngin zülallar istehsal etmək üçün süni genlərin qurulması:

İstənilən nisbətdə əsas amin turşularını ehtiva edən zülalları kodlayan süni genlərin yaradılmasına cəhdlər edilir. Tərkibində 13% metionin qalıqları olan bir sintetik zülalın istehsalında müəyyən uğurlar əldə edilmişdir.

Qidaların Dadlılığını Yaxşılaşdırmaq üçün Genetik Mühəndislik:

İnsanı özünə cəlb etmək üçün yeməyin qida dəyərindən daha çox dadı önəmlidir. Duz, şəkər, ləzzətlər və bir çox başqa inqrediyentlər əlavə etməklə yeməyi dadlı etmək adətdir. Yemək mahiyyətcə iştahaaçan xüsusiyyətə malik olsa, yaxşı olardı.

Afrika bitkisindən (Dioscorephyllum cumminsii) təcrid olunmuş protein monellin molar əsasda saxarozadan təxminən 100.000 şirindir. Monellin geni pomidor və kahı bitkilərinə daxil edilmişdir. Bu bitkilərdə dadlılığı yaxşılaşdıran monellin istehsalında müəyyən uğurlar əldə edilmişdir.

Qızıl Düyü - Provitamin A zənginləşdirilmiş düyü:

Dünya əhalisinin təxminən üçdə biri əsas qida kimi düyüdən asılıdır. Adətən istehlak edilən üyüdülmüş düyüdə demək olar ki, P-karotin, pro-vitamin A çatışmazlığı var. Belə ki, A vitamini çatışmazlığı (gecə korluğuna səbəb olur) dünyada, xüsusən də düyü ilə dolanan insanlarda əsas qidalanma pozğunluğudur.

A vitamini çatışmazlığını aradan qaldırmaq üçün düyü endospermində β-karotin istehsal etmək üçün düyü ilə genetik manipulyasiya etmək təklif edildi. Düyüdə β-karotinin olması xarakterik sarı/narıncı rəng verir, ona görə də provitamin A ilə zənginləşdirilmiş düyü müvafiq olaraq Qızıl Düyü olaraq qəbul edilir.

Şəkil 50.13-də P-karotinin əmələ gəlməsinin biosintetik yolunun konturu verilmişdir. Qızıl düyü əldə etmək üçün genetik manipulyasiya fitoesintaza, karotin desaturaz və likopen β-siklaza fermentlərini kodlayan üç genin tətbiqini tələb edirdi. Qızıl düyü inkişaf etdirmək üçün üç genin daxil edilməsi təxminən 7 il çəkdi.

Golden Rice, GM qidalarına qarşı çıxanların demək olar ki, bütün etirazlarını qarşıladı. Bununla belə, bir çox insan hələ də Qızıl Düyünün geniş miqyaslı istehsalına qarşıdır, çünki bu, bir çox digər GM qidalarının girişinə qapı açacaq.

Qızıl düyü istehlakına qarşı irəli sürülən başqa bir arqument odur ki, o, A vitamininin gündəlik tələbatının yalnız 20%-ni təmin edə bilər. Lakin tərəfdarlar əsaslandırırlar ki, düyü istehlak edilən qarışıq pəhrizin bir hissəsi olduğundan (bir çox başqa qidalarla birlikdə) Qızıl Düyü vasitəsilə provitamin A-nın töhfəsi olduqca əhəmiyyətlidir.

Bu yaxınlarda (2004-cü ildə) bir qrup britaniyalı alim “Qızıl düyü”nün təkmilləşdirilmiş variantını hazırlayıb. Yeni ştam, Golden Rice 2, sələfindən 20 dəfə çox pro-vitamin A ehtiva edir. Gündəlik 70 q düyü istehlakının A vitamini üçün tövsiyə olunan pəhriz ehtiyatını qarşılaya biləcəyi iddia edilir.

Vitamin və Mineralları Artırmaq üçün Genetik Mühəndislik:

Yüksək provitamin A tərkibi ilə hazırlanmış transgen düyü (Qızıl düyü) yuxarıda təsvir edilmişdir. Digər vitamin və mineralların istehsalının artırılması üçün transgen bitki bitkiləri də hazırlanır. Doğma bitkidən on dəfə çox E vitamini (α-tokoferol) istehsal edə bilən transgen Arabidopsis thaliana hazırlanmışdır. Bu, yeni bir yanaşma ilə edildi. A. thaliana, quruluşca α-tokoferola yaxın bir birləşmə istehsal etmək üçün biokimyəvi mexanizmə malikdir.

Nəhayət, α-tokoferol istehsal edə bilən bir gen də mövcuddur, lakin ifadə edilmir. Bu hərəkətsiz gen bir bakteriyadan tənzimləyici genin daxil edilməsi ilə aktivləşdirilib. Bu, E vitamininin səmərəli istehsalı ilə nəticələndi. Bəzi işçilər torpaqdan udmaq qabiliyyətini artırmaqla yeməli bitkilərin mineral tərkibini artırmağa çalışırlar. Artan dəmir konsentrasiyası ilə bağlı bəzi müvəffəqiyyətlər bildirildi.

Tətbiq № 5. Kommersiya Transgen Bitki Bitkiləri:

Transgen bitkilərin istehsalının əsas məqsədi onların yüksək məhsuldarlığı ilə kommersiya əhəmiyyətinə malik olmasıdır. 1995-96-cı illərdə transgen bitkilər (kartof və pambıq) ilk dəfə olaraq ABŞ-da fermerlərin istifadəsinə verildi. 1998-99-cu illərdə beş əsas transgen bitki (pambıq, qarğıdalı, soya, kolza və kartof) geniş istifadə olunurdu. Onlar ABŞ-da əkin sahələrinin təxminən 75%-ni təşkil edirdi.

Kommersiya məqsədləri üçün transgen bitki bitkilərinin seçilmiş siyahısı (ABŞ-da təsdiq edilmişdir) Cədvəl 50.9-da verilmişdir. İnkişaf mərhələsində olan transgen bitki bitkilərinin bəzi nümunələri Cədvəl 50.10-da verilmişdir. Bu bitkilər insan sağlamlığını yaxşılaşdıracaq və məhsul məhsuldarlığını artıracaq məhsullar vermək üçün diqqətlə hazırlanmışdır.

Bitkilərdə biotexnoloji təkmilləşdirmənin məqsədləri:

Təxminən 30-40-a yaxın geni dəyişdirilmiş məhsul var və daha çoxları əlavə olunur. Bununla belə, onlardan çox azı kommersiya istifadəsinə icazə alıb. Seçilmiş siyahı artıq Cədvəl 50.9-da verilmişdir.

Genetik cəhətdən dəyişdirilmiş (CM) bitki bitkilərinin son məqsədləri aşağıda verilmişdir:

i. Xəstəliklərə qarşı müqavimət (böcəklər, mikroorqanizmlər).

ii. Təkmilləşdirilmiş azot fiksasiya qabiliyyəti.

iii. Daha yüksək məhsuldarlıq.

iv. Quraqlığa və torpağın şoranlığına qarşı müqavimət.

v. Daha yaxşı qidalanma xüsusiyyətləri.

vi. Təkmilləşdirilmiş saxlama keyfiyyəti.

vii. Əczaçılıq baxımından əhəmiyyətli birləşmələrin istehsalı.

viii. Allergenlərin olmaması.

ix. Dəyişdirilmiş sensor atributlar, məsələn. taumatində olduğu kimi artan şirinlik.

Transgen bitkilərlə bağlı narahatlıqlar:

Transgen bitkilərin ətraf mühitə və sağlamlığa zərərli təsirləri ilə bağlı qorxular hələ də mövcuddur, baxmayaraq ki, bununla bağlı indiyə qədər heç bir məlumat yoxdur. Demək olar ki, bütün transgen bitkilərin laboratoriyadan əkin sahələrinə köçürülməsi sosial və iqtisadi problemlərlə yanaşı, hər zaman hüquqi və tənzimləyici maneələrlə əlaqələndirilir.

İctimaiyyət tərəfindən (biotexnoloqlar tərəfindən də etiraf olunur) əsas narahatlıq həşəratlarda müqavimət genlərinin inkişafı, super alaq otlarının əmələ gəlməsi və s.dir. Bu problemlərin aradan qaldırılması üçün bir sıra bərpaedici tədbirlər təklif olunur.

İnkişaf etməkdə olan ölkələrin fermerləri hər yeni məhsul üçün toxum almağa məcbur edən toxum terminator texnologiyasından çox narahatdırlar. Bu fermerlər ənənəvi olaraq əvvəlki məhsulun toxumlarından istifadə etməyə vərdiş edirlər ki, bu da toxum terminator texnologiyasına görə indi mümkün deyil.

Tətbiq № 6. Transgen bitkilər bioreaktor kimi:

Genetik cəhətdən dəyişdirilmiş bitkilərin digər mühüm tətbiqi onların geniş çeşiddə metabolik və sənaye məhsulları istehsal etmək üçün bioreaktor kimi faydalı olmasıdır.


Bitkilərdə Həşərat Müqaviməti | Genetika

Bu yazıda bitkilərdə həşərat müqaviməti haqqında danışacağıq.

Həşəratlarla mübarizə kənd təsərrüfatı bitkiləri üçün ciddi və ən böyük problemdir. Həşəratların məhsula vurduğu ziyanın qlobal mənzərəsi və şinariyası ciddi narahatlıq doğurur. Müasir kənd təsərrüfatı köhnə problemlərə yeni həllər təqdim edir. Geniş çeşidli insektisidlərin istifadəsinə baxmayaraq, zərərin miqyası çox böyük nəticələrə səbəb olur.

Zərərvericilərə qarşı mübarizə və həşəratların kimyəvi mübarizəsi ildə 12 milyard dollardan çox məbləğə çatır və ümumi itki ümumi istehsalın 25-30%-ni təşkil edir. Bundan əlavə, zərərvericilərə qarşı müqavimət göstərən həşərat infestanları məhsulun mümkün məhvinə səbəb ola bilər. Bundan əlavə, ekoloji problemlər həşərat və şitisidlərin fərqsiz istifadəsi ilə də əlaqələndirilir.

Bu hədsiz məşqdə bəzi diqqətəlayiq istisnalar həşəratlarla mübarizənin bioloji üsullarının, yəni Bacillus thuringiensis tərəfindən istehsal olunan həşərat toksinlərinin faydasıdır. B. thuringiensis-in həşəratlarla mübarizədə istifadəsi yeni yanaşma kimi görünsə də, əslində bu köhnə təcrübədir, çünki bunlar 40 ildən artıqdır ki, bioloji insektisid kimi istifadə olunur.

Həşəratların müqaviməti üçün Ge&Shinetic mühəndisliyi cəlbedici bir yanaşma təklif edir və bütün ənənəvi nəzarət üsullarını əvəz edə bilər. Bt kristal zülallarından başqa, proteaz inhibitoru, α-amilaza inhibitorları, xitinaz və xolesterin oksidaz kimi bir sıra digər biotexnoloji yanaşmalar transgen bitkilərlə həşəratlarla mübarizə strategiyasında kifayət qədər uğur qazanmışdır.

Bt toksinlərini ifadə edən transgen qarğıdalı, pambıq kartofu olan bir neçə kommersiya və utancaq gen mühəndisliyi ilə həşəratlara davamlı məhsullar buraxılmışdır. Şimali Amerikada bu məhsullar artıq geniş ərazidə böyüyür və daha bir çox transgen bitkilər digər ölkələrdə buraxılmaq üçün boru kəmərindədir.

Bacillus Thuringiensis - Həşəratlarla Mübarizə Silahı:

Bacillus thuringiensis spor əmələ gətirən qram-müsbət bakteriyalar torpaq, bitki səthi, toz və taxıl anbarı kimi bir çox yerlərdə mövcuddur. Bunlar dörd onilliklər ərzində bioinsektisid kimi istifadə olunur. Bakteriyalar ilk dəfə 1901-ci ildə xəstə ipək qurdunun sürfələrindən aşkar edilmişdir. Doktor Berliner bu öldürücü bakteriyaları xəstə un güvə sürfələrindən təcrid etdi. Aralıq dənizi unu güvəsi (Ephestia kuhnella) sürfələri üçün spesifik toksiklik nümayiş etdirirlər, qurd sürfələri üçün deyil.

Bacillus növləri B, thuringiensis varlığına görə sporulyasiya zamanı əmələ gələn əlaqəli parasporal kristallardan və şitallardan fərqləndirilə bilər. Kimyəvi pestisidlərdən ayrı-seçkilik etmədən istifadə və ətraf mühitlə bağlı narahatlıq 1960-cı ildə ilk Bt ştamının kommersiyalaşdırılmasına səbəb oldu.

Bt üçün ticarət adı olan Thuricide, lepidopteron həşəratlarına nəzarət etmək üçün qeyd edildi. Daha sonra bir neçə digər suşlar tamamilə turisidlə yenidən yerləşdirildi və insektisid aktivliyini sübut etmək üçün birbaşa bitkilərə püskürtüldü.

1977-ci ilə qədər Bt-nin yalnız lepidoptera zərərvericisinə qarşı təsir göstərə biləcəyinə inanılırdı. Qoldberq ağcaqanadların geniş şəkildə çoxaldığı gölməçədən Bacillus thuringiensis Israelensis ştamını təcrid etdikdə bu baxış yönləndirildi. Əlavə tədqiqatlar qarağac yarpaq böcəyi və Kolorado kartof böcəyi sürfələri kimi digər həşəratlara potensial insektisid rolunu ortaya qoydu. Bt-nin odeseyində bir neçə yüz suş təcrid olunmuş və uğurla xarakterizə edilmişdir.

B. thuriengensis-in müxtəlif ştamları insektisid fəaliyyət rejiminə görə fərqlənir. Bt-nin əksəriyyəti lepidopteralara qarşı aktivdir və bəzi suşlar Diptora və coleoptera üçün səciyyəvidir. Bt kristal zülal öldürücü proteindir.

Bt-nin bitkilərə səpilməsi kristal zülalının ultrabənövşəyi şüaların təsiri ilə sürətlə parçalanmasına və onların fəaliyyətinin zəifləməsinə gətirib çıxarır. Bu problemlər davamlı olaraq kristal zəhərli zülal ifadə edən və deqradasiyadan qorunan transgen bitkilər istehsal etməklə effektiv və utancaq şəkildə həll edilir.

Bacillus thuringiensis, sporulyasiya zamanı təbiətdə kristal olan insektisid zülallar əmələ gətirir. Kristal zülalının ümumi quru çəkisi sporun quru çəkisinin 30%-ə qədərini tutur. Kristal zülal bir və ya bir neçə protoksindən ibarətdir və onların kütləsi 160.000 daltona çatır. Proteoliz yolu ilə protoksinlərin parçalanması lepidopteran və dipteran həşəratları üçün xüsusi olaraq toksin olan 55.000-70.000 peptidlərlə nəticələnir.

Bacillus thuringiensis parasporal crys­tal bir və ya daha çox 8-endotoksin və ya 130 kDa kristal (cry) zülalından ibarətdir. δ-endotoksinlər qələvi şəraitdə və ya həşəratın orta bağırsağında həll olunur və endotoksinlərin aktiv formalarına çevrilmək üçün Molekulyar Kütləvi 65,000 ½ 160,000 zülalları buraxır, daha sonra epilitik hüceyrələrə bağlanaraq daha kiçik toksin fraqmentləri əldə etmək üçün proteazlar tərəfindən işlənir. və hüceyrə membranında məsamələrin əmələ gəlməsi ilə osmolitik lizisə səbəb olur.

Bt-nin kristal zülalı 130 kD-lik tək polipeptiddən ibarətdir ki, bunun da toksin peptidi bunun yarısı qədərdir. Kristal zülalları kodlayan genlər bakteriya xromosomunda deyil, plazmiddə yerləşir, məsələn, HD-1 ştammında bakteriyada insektisid toksin genini ehtiva edən iki plazmid var. B. thuringiensis toksinləri digər orqanlar üçün zəhərli olmadığı üçün yüksək dərəcədə spesifikdir. Bu unikal xüsusiyyətlərə malik olmaqla, onlar təhlükəsiz insektisidlər və həmçinin kimyəvi insektisidlərə effektiv alternativ kimi istifadə edilə bilər.

İnsektisid kristalları, bir həşərat insektisid kristal zülallarının bir hissəsini qəbul etdikdə mahiyyətcə qeyri-aktiv olan böyük zülallardan ibarətdir. Həşəratın orta bağırsağının qələvi mühiti (pH 7,5-8,0) kristalın əriməsinə və onların tərkib hissəsi olan protoksinin sərbəst buraxılmasına səbəb olur.

Bu mərhələdə kristal zülal qeyri-aktivdir, lakin həşəratların bağırsaq bölgəsində spesifik proteazın olması N-terminal 65-70 kDa kəsilmiş formaya çevrilir və aktiv olmayan zülalı dərhal aktiv proteinə çevirir (Şəkil 20.6).

İşlənmiş aktiv zülal daha sonra orta bağırsağı örtən hüceyrələrin sərhəd membranındakı xüsusi reseptorla bağlanır və həşərat özü hüceyrə membranlarına daxil olur. Bu məcmuların təxminən səkkizi birləşdikdə, bu, membran vasitəsilə bir məsamə və ya kanal meydana gətirir, nəticədə hüceyrə tərkibinin sızması davamlı olaraq hüceyrələrin ölümünə səbəb olur və nəticədə kolloid və ya osmotik lizizlə öldürülür. Bu sistemlər qida maddələrinin udulması üçün əvəzolunmazdır. Zərər baş verdikdə, həşəratlar dərhal qidalanmağı dayandırır və nəhayət, 24 saat ərzində aclıqdan ölürlər.

Bt geninin plazmiddə və ya xromosom DNT-də dəqiq yeri təcrid olunmazdan əvvəl zəruridir. Toksin geninin uyğunlaşması Bt ştammını insektisid fəaliyyəti olmayan digər ştamlarla konjugasiya etməklə əldə edilə bilər. Bt ştammlarının ardınca plazmid və xro&şimosom DNT fraksiyalarının plazmid və xromosom DNT-nin ayrılması ilə ayrılması baş verir.

Əgər toksin geni plazmiddə kodlaşdırılıbsa, o, saxaroza sıxlığı sentrifuqasına məruz qalır və plazmid DNT üçün fraksiyaya bölünür. Media və daha böyük plazmid endonükleazlarla müalicə olunur və pBR322 plazmidinə yönəldilir. Klonlanmış banklar E coli-yə çevrildi. və immunoloji üsulla yoxlanılır.

Kristal zülalların təsnifatı:

Çoxlu sayda Bt insektisid σ endotoksin protein geni e də klonlanmış və ardıcıllıqla verilmişdir. Bu günə qədər 130-dan çox gen müəyyən edilmişdir. Bt insektisid zülalları, zülalındakı amin turşusu ardıcıllığına əsaslanan ağlama genləri kimi tanınır.

Cry I genləri ilə kodlanan zülal yalnız tırtıl üçün zəhərlidir. Zülalları kodlayan cry I genləri lepidopteran və ya dipteran (ağcaqanad milçəkləri) üçün zəhərlidir, cry IV zülalları isə yalnız dipteralara qarşı aktivdir. Bununla belə, cry III geni böcəyə, yəni coleoptera sürfələrinə qarşı silahlandırıla bilən zülallar istehsal edir (Cədvəl 20.2).

Fərqli fəryad qrupu daha da alt ailələrə bölünür, məsələn, fəryad I qrupu cry IA, lb, Ic bölündü və eyni şəkildə ağlama IA üçün beş alt ailə yaradıldı.

Transgenik (Bt) Bitkilərin Birinci Nəsli:

Ən erkən təcrübələrdən bəzilərində həm tam uzunluqlu, həm də kəsilmiş ağlama genləri, konstitutiv promotor, tam uzunluqlu genlər, kəsilmiş genlər və sonlandırılmış genləri ehtiva edən dəyişdirilmiş Agrobacterium tumeifaciens kimi bitki ifadə vektorunu tərtib etməklə tütün və kartof kimi model bitkilərə uğurla və utancaq şəkildə daxil edilmişdir. siqnal, həşərat çağırışına qarşı yaxşı qorunma təmin edin.

Sonrakı araşdırmalar, dəyişdirilməmiş cryA genlərinin ifadəsinin tam qorunma təmin etmək üçün çox aşağı olduğunu açıq şəkildə ortaya qoydu. Bt Odesseydə həşəratlara qarşı müqaviməti artırmaq üçün toksin modifikasiyası tətbiq edildi. B-turingenezdən Bt 2 geninin klonlaşdırılması və bakterial E. coli sistemində ifadə olunan polipeptidin xarakteristikası təhlil edilmişdir.

Təsvir edilən Bt 1155 amin turşusu uzunluğundadır və tütün zərərvericisi (Maduca sexta), pomidor zərərvericisi (Heliothis vivescence və Helicoverpa) kimi bir neçə lepidoptera sürfələri üçün güclü toksindir. Bt2 hələ də NH-də xəritələnmiş tam toksikliyə malik olan ən kiçik fraqment yaradan bir protoksindir.2-amin turşusu mövqeyi 29 və 607 arasında zülalın terminal yarısı. Transgen bitkilərdə insektisid fəaliyyəti transgen bitkilərin yarpaqlarının M. sexta sürfələri üzərində qidalanması ilə sübut edilmişdir və sürfələrin 75-100% ölümünü təsdiqləyir.

Bir neçə qrup tədqiqatçı işlərini davam etdirdilər və Bt zülallarını ifadə edən transgen bitkilərlə çöl sınaqları keçirdilər. Onların tədqiqatının nəticəsi iki vacib və utancaq amilin nümayişi olduğu aşkar edilmişdir. Birincisi, Bt geninin transgen bitkilərdə sistematik şəkildə ifadə oluna biləcəyini nümayiş etdirdilər. Digəri Bt toksin proteininin ifadə səviyyəsidir. Onlar göstərmişlər ki, transgen bitkilərdə insektisid zülalının səviyyəsi bir neçə istisna olmaqla, nisbətən aşağıdır, ümumiyyətlə bitkini həşərat çağırışından qorumaq üçün kifayət deyil.

Bt Cry Genlərinin Mühəndisliyi:

Aşağı Bt gen ifadəsi müəmması həşəratlara qarşı mübarizədə iştirak edən bir çox tədqiqat qrupları üçün hədəfə çevrildi və onun ifadəsini sürətləndirmək və tam mühafizəni təmin etmək üçün Bt geninin mühəndisliyinə daha çox diqqət yetirildi. Bacillus thuringiensis cry genləri adətən bakterial genlərdir. Onların DNT ardıcıllığı, G/C nisbəti, A/T-dən yüksək olan bitki genlərinə nisbətən yüksək A/T tərkibinə malikdir.

Bakteriya genləri üçün A/T-nin ümumi dəyəri 60-70%, bitki genləri isə 40-50% təşkil edir. Nəticədə, ağlama genlərinin kodon istifadəsində GC nisbəti optimal səviyyədə ifadə etmək üçün əhəmiyyətli dərəcədə kifayət deyil. Bundan əlavə, A/T ilə zəngin bölgədə həmçinin transkripsiya sonlanma yerləri (AATAAA poliadenilasiyası), mRNA qeyri-sabitlik motivi (ATTTA) və sirli mRNA birləşməsi yerləri ola bilər.

Bu bölgələr bitki transkripsiya sistemi tərəfindən sabitliyi pozan ardıcıllıq və ya intronlar kimi tanınır. Transgen tütün, pomidor və pambıqda crylAb və crylAc kimi cry genlərinin gen modifikasiyasında bəzi kritik qiymətləndirmə aparılmışdır. Cry IAb-da qismən modifikasiya 18 poliadenilasiya yerindən yeddisinin və 13 ATTTA ardıcıllığından yeddisinin çıxarılmasını nəzərdə tutur.

Nəticədə, dəyişdirilməmiş genlərlə müqayisədə bitkilərin qorunmasında əhəmiyyətli dərəcədə artım və Bt protein konsentrasiyasında on dəfə artım müşahidə edilmişdir. Bt zülalının istehsalının (ümumi həll olunan zülalın 0,2-0,3%-nə qədər) 100 qat səviyyəsinə qədər artırılması, qalan poli-adenilasiya sahələrinin və ATTA ardıcıllığının aradan qaldırılması və 615 kodondan cəmi 356-nın dəyişdirilməsi ilə hazırlanmışdır.

Bəzi ardıcıllığın aradan qaldırılması ilə Bt geninin modifikasiyası ilə yanaşı, genlərin resintezi daha yüksək G/C məzmununu ehtiva edir ki, bu da aşağı ifadənin əsas problemlərindən birini həll etdi. Bu, xüsusi məhsul üçün kodon istifadəsini təmin etməyə imkan verdi. Sintetik modifikasiya edilmiş gen, yerli gen kimi tam üstünlük təşkil edir.

Bu Bt gen ifadəsinin təcrübəsi transgen kartofda cry 3A geninin ifadəsində əhəmiyyətli artım göstərdi və buna onun ümumi G/C tərkibini 36%-dən 49%-ə qədər artırmaqla nail olundu ki, bu da Kolorado kartof böcəyinə qarşı yaxşı qorunma ilə nəticələndi. sürfələr.Cry 1Ab və ya cry 1AC-də 100 dəfə artım ifadə edən transgen pambığın performansı 1990-cı ildə pambıq qurdu kimi pambıq zərərvericilərinə qarşı effektiv mübarizə ilə təsdiq edilmişdir.

Bu yüksək səviyyəli ifadə, proqnozlaşdırılan mRNA ikincil strukturu ilə genin müəyyən bölgələrində təkrarlanan gücləndiricilər və ardıcıllıq modifikasiyası ilə güclü 35S promouterindən istifadə etməklə əldə edilmişdir. Innacone (1997) cry 3B endotoksin geninin ardıcıl modifikasiyasının yüksək səviyyədə ifadə olunduğunu bildirdi. Cry 3B yerli geni yumurta bitkisinə (Solanum melongena) köçürüldükdə toksin zülalının aşağı ifadəsi və heç bir müqavimət qeydə alınmamışdır.

Cry 3 sinfinə aid olan Bt 43, yenidən qurulmuş sintetik fraqmentlərdən istifadə edərək dörd hədəf bölgəni əvəz etməklə, nukleotid ardıcıllığına görə qismən dəyişdirildi. Bt 43 wt (vəhşi tip) kodlaşdırma ardıcıllığı qismən yenidən işlənmiş və doqquz DNT fraqmenti əvəzetmə (modifikasiya) üçün hədəf kimi müəyyən edilmişdir.

Sintetik Bt genləri elə qurulmuşdu ki, onların dəyişdirilmiş bölgəsində tədqiqatçılar ATTA ardıcıllığı, poliadenilləşmə ardıcıllığı və messencer RNT-ni sabitsizləşdirə biləcək birləşmə yerləri kimi ardıcıllıqlardan bilərəkdən qaçsınlar. Bundan əlavə, daha yaxşı ifadə etmək üçün AT-dan yüksək GC nisbətinə qədər kodon istifadəsi yaxşılaşdırıldı.

Modi və utancaq gen dörd versiya ilə nəticələndi (BtE, BtF, BtH və Btl). Btl geninin dəyişdirilmiş versiyasında ümumi G + C nisbəti vəhşi tipli genin 34% -dən 45% -ə yüksəldi (Şəkil 20.7). Dəyişdirilmiş versiyalarla əldə edilən transgen bitkilər. BtH və Btl, Leptinatorsa decemliyə tamamilə davamlı idi.

Nöqtəli qutular nukleotid ardıcıllığının dəyişdirilməsi ilə göstərilir.

Modifikasiya olunmuş sintetik cry IA (b) geni kələm sortuna köçürülmüş və onların ekspressiyası transgen kələm bitkisinin almaz güvə sürfələrinə qarşı əhəmiyyətli insektisid fəaliyyəti ilə nəticələnmişdir. Bu nəticələr həmçinin monokot kodon istifadəsinə əsaslanan sintetik genin həşəratlara qarşı mübarizə üçün ikiotlu bitkilərdə ifadə oluna biləcəyini göstərir.

Güclü CamV 35S-in nəzarəti altında dəyişdirilmiş Bt geninin effektiv ifadəsi yaxşı sənədləşdirilmişdir. Bundan əlavə, digər promotorlar, məsələn, yaraya induksiya olunan promotorlar, kimyəvi olaraq in­ducible promotorlar və toxuma spesifik promotorlar da istifadə edilmişdir. Müəyyən hallarda, Bt pro­tein tütünün xloroplastında plastik siqnal peptidinə birləşdirilmiş rubisco kiçik subunit promotoru ilə ifadə etmək üçün hazırlanmışdır.

Təəccüblü şəkildə xloroplast çevrilməsi hətta dəyişdirilməmiş Bt zülalının daha yaxşı ifadəsi üçün həyata keçirilə bilər. Bu, plastidlərin transkripsiya və tərcümə mexanizmlərinin xloroplasta bənzədiyini göstərir. Buna görə də, bir çox hallarda crylAc se­quence modifikasiyası lazımsız hesab edildi.

İkiotillilərdən başqa, monokotiledonların bir neçə üzvü Bt kristal zülalı ilə çevrilmişdir. Kodonların qarğıdalı kodonları ilə tam dəyişdirilməsi ilə qarğıdalının kəsilmiş cry 1A6 geni ilə transformasiyası genin GC tərkibinin faizinin artması ilə nəticələndi (37%-dən 65%-ə qədər). Nəticədə transgen qarğıdalı Avropa qarğıdalı budaqlarına qarşı əla qoruma təmin etdi.

Monokotlar arasında başqa bir nümunə araşdırması, Indica düyüsindəki sintetik Cry IA (b) geninin ifadəsidir. Transgen düyü bitkiləri yarpaqlarında yüksək səviyyəli ifadə nümayiş etdirmiş və Asiyada düyü zərərvericilərinə qarşı yüksək effektiv mübarizə aparmışdır. Sarı gövdə budaqları (YSB) və zolaqlı gövdə çubuqları (SSB) və iki yarpaq qovluq növünün qidalanmasının qarşısını alır.

Böcəklərə davamlı Transgen Bitkilərin İkinci Nəsli:

Transgen insektisid bitkilərin birinci nəsli hazırda kənd təsərrüfatında geniş miqyasda istifadə olunan δ-endotoksinlərdən ibarətdir. Baxmayaraq ki, Bt toksini bir neçə iqtisadi cəhətdən əhəmiyyətli bitkiləri həşərat problemindən qoruyan əlamətdar bir proteindir.

Onların ümumi performansının şimal və qərb qarğıdalı kök qurdları və həmçinin buğda qurdları kimi bəzi iqtisadi əhəmiyyətli həşərat zərərvericilərinə qarşı effektiv olmadığı müəyyən edilmişdir. Nəticədə, yeni insektisid zülalları xarakterizə etmək üçün alternativ və utancaq strategiyalar işlənib hazırlanmışdır.

Ən yaxşı yol, Bt zülalının istehsalının normal baş verdiyi zülal və sporulyasiya mərhələsini axtarmaqdan başqa, bakterial böyümənin fizioloji mərhələlərində insektisid zülalların bakterial istehsalını yoxlamaqdır. Bundan əlavə, hətta bitki nümunələrində, xüsusən də tropik bitkilərdə insektisid zülalının yeni mənbələri üçün skrininq aparılır. Aşağıda bir sıra zərərvericilərə qarşı qoruma təmin edən qeyri-Bt insektisid zülallarından bəziləri verilmişdir.

VIP-in Toksin Proteini (bitki insektisid proteini):

Bt insektisid zülalına alternativ effektiv olan yeni insektisidlərin axtarışı zamanı müəyyən edilmişdir ki, bəzi Bacillus növləri mədəniyyətdə böyümənin vegetativ mərhələlərində (lag fazası) yeni insektisid zülal istehsal edir. Onların mövcudluğu basillə aydınlaşdırılmış kulturadan alınmış supernatantda təsdiq edilmişdir.

Bacillus cereusun supernatant mayeləri sınaqdan keçirildikdə, qarğıdalı kök qurdlarına qarşı yüksək insektisid fəaliyyət göstərir. İnsektisid zülal VIP olaraq təyin olundu1 və VIP2. Bundan əlavə, VIP3İnsektisid zülalının yeni sinfi məlum Bt cry zülalları ilə heç bir ardıcıllıq homologiyası göstərmir və xüsusi olaraq həşəratın orta bağırsağında qeyri-Bt reseptorlarına bağlanır.

Hazırda VIP3 həşərat müqavimətinin inkişaf sürətini azaltmaqda effektivliyi nəzərdən keçirilir. Bu üç vip zülal müsbət yüklü qalıqların sayını, sonra hidrofobik nüvə bölgəsini nümayiş etdirir. Vip zülallarının həşərat və şisid potensialı kimi effektivliyi göstərir ki, onlar həssas həşəratlara qarşı kəskin bioaktivlik nümayiş etdirirlər (ng/ml pəhriz).

Bt toksin proteini vip zülallarının eyni konsentrasiyası ilə bioaktivlik göstərir. Daha yaxşı həşərat və şitisidal fəaliyyət VIP 2A zülalı ilə əlaqələndirilir, çünki o, çuğundur ordusu qurdu, kəsik qurdu və ordu qurdu kimi geniş spektrli lepidopteran həşəratlara qarşı insektisid fəaliyyət göstərir. Həssas həşəratlarda vip 3A zülalı bağırsaq epitelinə spesifik olaraq bağlandıqdan sonra bağırsaq iflicinə səbəb olur və bu hüceyrələrin tam lizisi baş verir.

Proteinaz inhibitorları:

Bu inhibitor zülallar həzm fermentini təsirsiz hala gətirərək həşəratların qidalanma səmərəliliyini azaldır. Beləliklə, həşəratları qidalanmadan məhrum etdi. Transgen bitkilər ekspress və utancaq proteinaz inhibitorları bitki ilə qidalandıqda, böyümə gecikdiricisi kimi həşəratlara təsir göstərir. Bir sıra bitkilər, xüsusən də paxlalı bitkilər əhəmiyyətli miqdarda inhibitor zülalları ehtiva edir.

Bu pro­teins həşəratların həzm sisteminə daxil olduqdan sonra protein həzm fermentlərini iflic edir. Bitkilərdəki bu zülalların geni həşəratlara davamlı bitkilərin istehsalı üçün transgen texnologiyasında səciyyələndirilmiş və istifadə edilmişdir. Klassik nümunələrdən biri yaxşı xarakterizə olunan tripsin inhibitor geninin klonlaşdırılmasıdır. Bu genin bitkilərə ötürülməsi sev&şirin həşəratlara qarşı əhəmiyyətli qorunma təmin edir.

Xitinaza fermenti insektisid zülalı kimi tədqiq edilmişdir. Tütündə xitinazları çıxaran və utandıran transgen bitkilər böcəklər toxumaları qidalandırmağa başladıqdan sonra tütün qönçəsi qurdlarına qarşı qoruma təmin edir. Chitinase fermenti həşəratların orta bağırsağında mövcud olan peritrofik membran kimi tanınan xitin strukturunu hədəfləyir. Effektiv mübarizə üçün bitkidə böyük miqdarda xitinaz istehsal edilməlidir, çünki böcəklərdə peritrofik membran davamlı olaraq regenerasiyaya meyllidir.

Bunlar, təsirli insektisid xüsusiyyətinə görə həşəratlara nəzarət etmək üçün istifadə olunan bir çox bitkidə mövcud olan heme agglutinin zülallarıdır. Düşünüldükdən sonra lektinlər Bt 6 endotoksininə alternativ ola bilər. Lektinin həşəratın orta bağırsağında qlikosillənmiş zülalları bağlamaq qabiliyyəti yaxşı xarakterizə olunur. Bununla belə, onun insektisid fəaliyyəti yalnız həşəratların pəhrizdə yüksək səviyyəyə məruz qalması ilə təsdiqlənir.

Lektin Kodlaşdıran genləri ifadə edən transgen bitkilər haqqında çoxlu məlumatlar var. Lakin onların insektisid zülal kimi fəaliyyəti minimal ifadə səviyyəsinə görə qeyri-qənaətbəxş olmuşdur. Bununla belə, buğda rüşeyminin lütini, jakalin və ya düyü lektinini ifadə edən transgen qarğıdalı haqqında bir sıra hesabatlar verilmişdir ki, Avropa qarğıdalı üçün sınaqdan keçirildikdə sürfə artımının minimum səviyyəsi nümayiş etdirilmişdir.

Tərkibində xolesterin oksidaz (CO) olan qida ilə qidalanan buğdacı sürfələrinin orta bağırsağın epitel hüceyrələrində struktur dəyişikliyi göstərdiyi bu zülal asisterol oksidazın böyük ailəsinin üzvüdür. ‘CO’-yə məruz qaldıqdan sonra yerli sitolizis ilə müşayiət olunan hüceyrə zəifləməsi. Bu sitoloji simptomlar ‘CO’ membrana daxil olan xolesterolu dəyişdirdiyini göstərir.

Xolesterol bütün hüceyrə membranlarının struktur bütövlüyü və normal funksiyaları üçün əvəzolunmazdır. Xolesterol oksidazı xolesterolun ketosteroidlərə və hidrogen peroksidə oksidləşməsini katalizləyir. Buna görə də, xolesterinin membrana daxil olmasına hər hansı müdaxilə hüceyrə membranının bütövlüyünü və nəticədə hüceyrə lizisini və ölümünə təhlükə yarada bilər.

Aktiv xolesterin oksidazı ifadə edən transgen bitkilər yerli xolesterin oksidaz geni ilə transformasiya olunmuş tütün protoplastında demon­strated edilmişdir. Böcəklər transgen bitkilərlə qidalanmağa başladıqdan sonra onların orta bağırsağın epiteli CO-nun əsas hədəfi kimi görünür və nəticədə həşəratların ölümünə səbəb olur.

Transgen bitkidə fotorabdus lüminissensiyasından A toksininin (TcdA) ifadəsi həşərat problemi üçün yeni yeni genlərin axtarışında mühüm addımdır. Bu, təbiətdəki həşəratların bionəzarətində iştirak edən simbiotik bakteriyaların istismarının klassik nümunəsi oldu.

Photorabdus luminiscence, Heterorhabditis nematodunda simbiotik olaraq yaşayan bir bakteriyadır. Bu nematod həşəratlar üçün parazitdir və çoxlu sayda həşərat üçün yüksək patogendir. Həşəratların patogenliyi əsasən simbi və şiotik bakteriyaların fotorabdus luminissensiyasının olması ilə əlaqədardır.

Numatod bir böcəyi işğal etdikdə və sonra həşəratları öldürən toksin A istehsal edən bakteriyaları regurgitasiya etdikdə. Bakterial törəmə A toksini Bt insektisid fəaliyyəti ilə müqayisə oluna bilən ən azı bir lepidopteron zərərvericisinə (Manduca sexta) qarşı əla aktivliyə malikdir. O, həmçinin qarğıdalının mühüm zərərvericisi olan cənub qarğıdalı kök qurduna qarşı müəyyən fəaliyyət göstərmişdir.

Arabidopsis thaliana-da 283 kDa zülal, toksin A kodlayan tcdA geninin ifadəsi haqqında məlumat verilmişdir. tcdA, geni 7,548 bp kodlayan toksin A-dan ibarətdir, bu günə qədər transgen bitkidə istehsal edilən ən böyük transkriptlərdən biridir.

Tütün osmotin geninin 5' və 3' tərcümə edilməmiş bölgəsinin (UTR) əlavə edilməsi toksin A istehsalını 10 dəfə artıran yüksək doza strategiyasından istifadə edərək ifadə səviyyəsinin yüksəldiyi aşkar edildi. Bu tədqiqatlar müqavimət inkişaf sürətini azaltmağa və nəticədə zərərvericilərə qarşı müqavimətin idarə olunmasına kömək edə bilər.


Materiallar və metodlar

Plazmidlər və klonlaşdırma

Gen montajı həyata keçirildi E. coli BioBrick montaj standartı 23 [26] istifadə edərək DH5α və təsvir olunan bütün hissələr BioBrick Registry-ə təqdim edildi. Arabidopsis pORE seriyalı vektorları Arabidopsis İnformasiya Resursu (TAIR) tərəfindən təmin edilib və PCR əsaslı üsullarla BioBrick klonlamasını dəstəkləmək üçün hazırlanmışdır (bax. Əlavə fayl 1: Cədvəl S1). pORE Açıq Seriya vektorları O1 və O2 SpeI və SacII ilə həzm olundu və V1 və V2 vektorlarını yaratmaq üçün BioBrick Çox Klonlama Saytını (MCS) ehtiva edən NheI və SacII çıxıntıları ilə tavlanmış oliqonukleotid əlavəsi ilə bağlandı. pORE İfadə Seriyası vektorları E3 və E4 HindIII və SpeI ilə həzm olundu və V3 və V4 vektorlarını yaratmaq üçün pENTCUP2 promotorunun və BioBrick MCS-in yuxarı hissəsində HindIII sahəsi və aşağı axınında NheI sahəsi olan ifadə vektorlarından gücləndirilmiş PCR əlavəsi ilə bağlandı. gusA reportyorunu ehtiva edən pORE Reportyor Seriyasının vektorları R1 və smGFP reportyorunu ehtiva edən R3 HindIII və SpeI ilə həzm olundu və məruzəçi genini ehtiva edən əlavələrlə bağlandı, HindIII saytını ehtiva edən primerlərlə PCR gücləndirildi, ardınca BioBrick MCS yuxarı axını və NheI aşağı axın, V5 və V6 vektorlarını verir.

Brazzein və mirakulin Arabidopsisdə ifadə üçün kodon optimallaşdırılıb, kommersiya məqsədilə sintez edilib (Cənab Gene, Regensburg, Almaniya) və pENTCUP2 promotoru və NosT transkripsiya terminatoru ilə yığılıb. Tamamlanmış konstruksiyalar BioBrick montaj vektoru V0120-dən EcoRI və PstI ilə həzm yolu ilə BioBrick dəyişdirilmiş pORE vektorlarına subklonlaşdırıldı.

Bitki baxımı

Vəhşi tipli Col-0 Arabidopsis thaliana toxumlar 70% etanol, 0.1% Triton X-100, ardınca iki 95% etanol yuyulması və iki steril dH ilə yuyularaq sterilizasiya edildi.2O yuyur. Sonra toxumlar 1X Murashige & Skoog (MS) mühitinə 150 ​​uM karbenisilin əlavə edilmiş 0,7% agar ilə örtüldü və 20 ° C və 8 saat 16 saat işıqlandırma ilə inkubatora keçməzdən əvvəl üç gün 4 ° C-də qaranlıqda yerləşdirildi. toxumların cücərməsinə imkan vermək üçün gündə 15 ° C-də qaranlıq. Bitkilər ikincil yarpaqlar əmələ gətirdikdən sonra torpağa köçürülür və yetişməyə və toxum verməyə icazə verilir. Toxumlar toplanır və 4 ° C-də saxlanılır.

Bitki transformasiyası

Aqrobakteriya-vasitəçi transformasiya əvvəllər bildirilmiş üsullara uyğun olaraq həyata keçirilmişdir [23]. Qısaca, Aqrobakteriya soyuq steril suda yuyularaq və 10%-li qliserində yenidən suspenziya edilərək elektrokompetent hala gətirilmişdir. Artıq duzu çıxarmaq üçün vektor DNT dializ edildi və elektroporasiya edildi Aqrobakteriya. YEB mühitində kanamisinə davamlı koloniyalar yetişdirildi, YEB lövhələrinə yayıldı və qazon meydana gətirməyə icazə verildi. Çəmənliklər 20% YEB, 4% saxaroza (ağırlıqda) və 0,024% Silwet L-77 səthi aktiv maddəsinin (Helena Chemical Company, Collierville, TN) məhlulunda sıyrılmış və asılmışdır. Yabanı tipli Col-0 Arabidopsis çiçəkləri daldırıldı Aqrobakteriya həll etdi və toxum qabığının böyüməsinə və inkişafına imkan verdi. Toxumlar yetkin bitkilərdən toplanmış və 5 mq/L qlufosinat və ya 50 mkq/ml kanamisin əlavə edilmiş 0,7% agar ilə 1x MS mühitində seçilmişdir.

E. coli və maya protein ifadəsi

BL21-də(DE3) E. coli, StrepII etiketli brazzein və mirakulin BioBrick ilə dəyişdirilmiş pET-duet vektorunun çoxsaylı klonlama sahəsi 1-ə daxil edilmişdir [31]. Hüceyrələr orta log fazasına qədər böyüdüldü və 1 mM IPTG son konsentrasiyası ilə induksiya edildi. Protein ifadəsi western blot ilə ölçüldü.

PSY580a mayasında S. cerevisiae, StrepII işarəli brazzein konstitutiv TEF promotoru və ya mislə induksiya olunan CUP1 promotoru ilə klonlaşdırılıb və LEU2 lokusunda inteqrasiya olunub. Transformantlar YEPD mühitində 0,3 mM CuSO ilə yetişdirildi4 western blot ilə ölçülən protein ifadəsini induksiya etmək.

Genomik transgenlərin yoxlanılması

Genomik DNT DNEasy dəsti (Qiagen) istifadə edərək Arabidopsisdən çıxarılıb və PCR ilə gücləndirilib (bax. Əlavə fayl 1: Cədvəl S2). Bütün hüceyrə RNT bitki RNEasy dəsti (Qiagen) istifadə edərək toplandı. cDNA SuperScript III First-Strand sintez dəsti (Invitrogen) ilə sintez edilmişdir. qPCR, heteroloji genlərin ifadəsini və ya endogen genin yıxılmasını müəyyən etmək üçün hədəf genlər daxilində 100 əsas cüt amplikonu gücləndirən primer cütləri (bax. Əlavə fayl 1: Cədvəl S2) ilə yerinə yetirildi.

SDS-səhifə və western blotting

Zülal nümunələri Arabidopsisdən çıxarılıb, E. coli, və maya və Bradford analizindən istifadə edərək normallaşdırıldı (Bio-Rad, Hercules, CA). Nümunələr SDS-PAGE yükləmə buferində seyreltildi və 4-20% Tris/glisin/SDS akrilamid gelinə yükləndi. α-Strep-tag II antikoru (HRP ilə birləşdirilmiş, Novagen, Gibbstown, NJ) brazzein və mirakulin protein ifadəsini ölçmək üçün istifadə edilmişdir. E. coli və maya və α-mirakulin antikoru [18] (Yaponiya, Tsukuba Universitetinin Həyat və Ətraf Mühit Elmləri Lisans Məktəbi Tadayoshi Hirai tərəfindən təmin edilmişdir) Arabidopsisdə mirakulin ifadəsinin səviyyələrini aşkar etmək üçün istifadə edilmişdir. Monoklonal Anti-β-Tubulin antikoru (Sigma-Aldrich, St-Louis, MO) Arabidopsisdə tubulini aşkar etmək üçün istifadə edilmişdir.


Videoya baxın: Glufosinate (Yanvar 2022).