BioScience Blog – Научный Биологический блог

Одним из важных направлений селекционного процесса является создание сортов растений, устойчивых к насекомым-вредителям. Достаточно эффективным является подход, основанный на переносе в геном растений генов, кодирующих дельта-эндотоксины (Cry-белки). В нашей работе использован ген сгуЗаМ Bacillusthuringiensis, белковый продукт которого проявляет инсектицидные свойства в отношении личинок колорадского жука и последовательность которого была модифицирована для эффективной экспрессии в растениях. Поскольку ген сгуЗа кодирует белок, не обладающий ферментативной активностью, для анализа его экспрессии использовали новый подход, который заключатся в конструировании и переносе гибридного гена, в котором последовательность целевого гена сгуЗаМ слита в рамке считывания с последовательностью репортерного гена, кодирующего термостабильную лихеназу Clostridiumthermocellum. В ходе работы были сконструированы растительные системы экспрессии, которые содержат нативный и гибридный ген сгуЗаМ под контролем различных регуляторных элементов, а именно: конститутивного промотора 35SPHK CAMV и светоиндуцибельного промотора малой субъединицы гена РБФК. Для различной компартментализации белкового продукта гена сгуЗаМ в растительных клетках использовали слияние последовательности целевого гена с последовательностью лидерного пептида гена rbcsгороха, обеспечивающего локализацию генных продуктов в хлоропластах растений, а также с последовательностью лидерного пептида гена экстенсина моркови, обеспечивающего перенос генных продуктов в апопласт. Полученные растительные вектора были использованы для трансформации растений картофеля сорта Скарб.

Сравнительные результаты молекулярно-генетического анализа и биотестов первичных транс формантов растений картофеля позволили сделать следующие заключения: целевые гены более эффективно экспрессируются под контролем светоиндуцибельного промотора; лучшие показатели по результатам биотестов получены на линии трансформантов, у которых последовательности целевых генов, слитых с последовательностью, кодирующей лидерный сигнал для выноса в апопласт, контролируются светоиндуцибельным промотором; в трансформантах картофеля, у которых экспрессия целевых генов контролируется светоиндуцибельным промотором, белковые продукты образуются только в листьях трансгенных растений.

На основании полученных результатов предложена новая система экспрессии cryгенов в растениях. Эта система основана на экспрессии гибридных генов, в состав которых входит последовательность репортерного гена лихеназы, и использовании в качестве регуляторного элемента светоиндуцибельного промотора, который обеспечивает преимущественную экспрессии контролируемых генов только в зеленых тканях растения (листьях) – органах-мишенях для насекомых-вредителей. Основываясь на свойствах репортерного белка лихеназы, входящего в состав гибридных белков, представляется возможным использовать эту репортерную систему для мониторинга трансгенов в агроценозах, поскольку эта система является достаточно простой и точной, и не требует больших материальных и временных затрат.