ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ИНЖЕНЕРИЯ КАК ИНСТРУМЕНТ МОДИФИКАЦИИ СОСТАВА ЗАПАСНЫХ БЕЛКОВ И ПОВЫШЕНИЯ ПИТАТЕЛЬНОЙ ЦЕННОСТИ ЗЕРНА У ЗЛАКОВ

За последние годы генная инженерия стала одним из методов генетического улучшения возделываемых растений, в том числе эффективным инструментом изменения состава запасных белков зерна у злаковых культур — основного источника продуктов питания для человека. В обзоре описаны разные подходы, используемые в этих исследованиях, а именно введение генетических конструкций, которые обеспечивают синтез белков, отсутствующих у сорта-реципиента; индуцируют РНК-сайленсинг генов, кодирующих белки с низкой питательной ценностью; регулируют пул аминокислот в эндосперме зерновки. Рассматриваются работы, в которых сообщается о введении дополнительных генов высокомолекулярных глютенинов (1Dx5, 1Ax1, 1Bx17, 1By18, 1Dy10 и др.) в геномы различных линий и сортов мягкой пшеницы. В этих работах были созданы трансгенные линии с улучшенными хлебопекарными свойствами зерна (повышенная сила муки и эластичность теста). Помимо прикладного значения, такие исследования позволяют понять роль отдельных генов высоко- и низкомолекулярных глютенинов в формировании признаков качества муки. Приводятся примеры получения безмаркерных трансгенных линий пшеницы, экспрессирующих гены 1Dy10 и 1Bx14, а также переноса генов высокомолекулярных глютенинов в геномы других злаковых культур — ржи, кукурузы, сорго. Обсуждаются возможности использования РНК-интерференции для получения информации о механизмах образования белковых телец, стекловидного эндосперма, а также роли различных классов проламинов и глютенинов в технологических свойствах муки и теста. Приводятся примеры создания трансгенной кукурузы с улучшенной питательной ценностью посредством РНК-сайленсинга генов зеинов, подавление синтеза которых ведет к накоплению других белков с более высоким содержанием лизина и триптофана, трансгенного сорго с улучшенной переваримостью белков за счет сайленсинга гена -кафирина (белка, образующего поверхностный слой белковых телец, устойчивого к действию пепсина), трансгенной пшеницы с подавленным синтезом глиадинов, мука которой обладает низкой токсичностью для людей, подверженных целиакии и вынужденных соблюдать безглютениновую диету. Приводится пример природного РНК-сайленсинга: у мутанта риса со сниженным уровнем глютелина в локусе Lgc1 обнаружена делеция между двумя кодирующими последовательностями, одна из которых имеет инвертированную ориентацию. Описываются генно-инженерные подходы для повышения содержания лизина: введение нечувствительных к ретроингибированию генов дигидропиколин-синтазы (DHPS) и аспартаткиназы, усиливающих синтез лизина; подавление экспрессии гена zlkr/sdh, регулирующего его катаболизм; введение генов, контролирующих синтез белков с высоким содержанием лизина (гистонов и др.). Обсуждаются перспективы использования генно-инженерных методов создания сортов с улучшенной питательной ценностью зерна, которые связаны с применением безмаркерных технологий, повышением точности встраивания генетических конструкций, применением методов редактирования генома с помощью искусственно сконструированных нуклеаз.

• ДОМАНИНА И.В.
• ИТАЛЬЯНСКАЯ Ю.В.
• ЭЛЬКОНИН Л.А.

• Искусство. Декоративно-прикладное искусство. Фотография. Музыка. Игры. Спорт

• Естественные науки
• Сельское хозяйство. Лесоводство