Генетически модифицированные зерновые растения передают свои свойства дикорастущим

Исследователи показали, что метод генетической модификации, широко использующийся для выведения устойчивых к гербицидам злаковых растений, придает преимущества дикорастущей форме риса даже в отсутствие гербицидов. Открытие позволяет предположить, что влияние подобных модификаций способно распространяться между хозяйствами и попадать в дикую природу.

Несколько сортов злаков были генетически модифицированы для получения устойчивости к глифосату – гербициду, продающемуся под торговой маркой Раундап (Roundup). Устойчивость растений к глифосату позволяет фермерам избавляться от большинства сорняков на полях, не причиняя вреда посевам.

Глифосат ингибирует рост растения, блокируя работу фермента EPSP-синтазы, участвующего в выработке некоторых аминокислот и других веществ, составляющих до 35% массы растения. Техника генетической модификации, использованная, к примеру, в сортах злаков, «готовых» к Раундапу (Roundup Ready) и выведенных биотехнологическим гигантом Monsanto (штат Миссури, США), как правило, представляет собой внедрение генов в геном злаковых для повышения выработки EPSP-синтазы. Гены обычно доставляются через бактерий, которыми инфицируют растения.

Повышенное количество EPSP-синтазы позволяет растению противостоять действию глифосата. Помимо этого биотехнологические лаборатории предпринимают попытки использовать растительные, а не бактериальные гены, для повышения выработки фермента, в частности, используя лазейки в законодательстве США, позволяющие получить от контролирующих организаций одобрение организмов, несущих трансгены, полученные не от бактерий.

В ходе нескольких исследований тестировалась способность трансгенов (подобных тем, что придают устойчивость к глифосату) при попадании в сорные растения или дикорастущие виды путем перекрестного опыления придать этим растениям большую способность к выживанию и репродукции.

«Традиционно предполагается, что наличие какого-либо трансгена негативно скажется на выживании растения в дикой природе в отсутствие давления отбора, поскольку дополнительные процессы в клетке могут снизить приспособляемость», - говорит Норман Эллстранд (Norman Ellstrand), специалист по генетике растений Калифорнийского Университета в Риверсайде (University of California in Riverside, США).

Однако новое исследование под руководством Лу Баоронга (Lu Baorong), эколога из Университета Фундан в Шанхае (Fudan University, Китай) бросило вызов этой точке зрения: в работе показано, что дикая форма обычного риса Oryza sativa приобретает значительную приспособляемость благодаря устойчивости к глифосату, даже в той ситуации, когда глифосат не применяется.

В исследовании, результаты которого опубликованы в журнале New Phytologist, Лу и его коллеги модифицировали сельскохозяйственные виды риса в сторону повышения экспрессии собственной EPSP-синтазы и скрестили модифицированный рис с дикорастущим родственником, получив гибридные растения.

Затем гибриды первого поколения получили возможность перекрестно опыляться, дав начало второму поколению, которое было генетически идентично за исключением числа копий генов, кодирующих EPSP-синтазу. Как ожидалось, растения с бо́льшим числом копий генов вырабатывали повышенный уровень фермента и синтезировали больше аминокислоты триптофана, чем их немодифицированные сородичи.

Кроме того, в ходе исследования было обнаружено, что в отсутствие глифосата трансгенные гибриды обладали повышенной скоростью фотосинтеза, давали больше побегов и цветов и, соответственно, на 48-125% больше семян на одно растение по сравнению с нетрансгенными растениями.

По словам Лу, появление более устойчивого дикого риса может усилить проблемы, с которыми сталкиваются фермеры всего мира, чьи земли захвачены сельскохозяйственными вредителями.

«Если ген EPSP-синтазы внедрить в дикий рис, его генетическое разнообразие, которое действительно важно для сохранения вида, может оказаться под угрозой, поскольку генотип трансгенного растения будет вытеснять нормальные виды, - говорит Брайан Форд-Ллойд (Brian Ford-Lloyd), специалист по генетике растений Университета Бирмингема (University of Birmingham, Великобритания), - Это один из наиболее очевидных примеров особенно вероятного вреда [генетически модифицированных злаков] для окружающей среды».

Кроме того, результаты исследования бросают вызов общественному мнению, состоящему в том, что генетически модифицированные злаки, содержащие повышенное количество копий их собственных генов, безопаснее растений, содержащих гены, полученные от микроорганизмов.

Некоторые исследователи полагают, что полученные результаты призывают переосмыслить будущее стандарты, касающиеся генетически модифицированных растений.

Дикий рис может получить трансгены от генетически модифицированных растений посредством перекрестного опыления. (фото: XIAO YANG)

По материалам NatureNews

Оригинальная статья: Nature doi:10.1038/nature.2013.13517

Литература:
1. Wang, W. et al. New Phytol. http://dx.doi.org/10.1111/nph.12428 (2013).