BioScience Blog – Научный Биологический блог

На сегодняшний день только в России каждый год в сельском хозяйстве используется более миллиона тонн азотных удобрений. Нахождение альтернативного источника азота позволило бы существенно удешевить производство сельскохозяйственной продукции и, наконец, решить экологические проблемы, связанные с применением азотных удобрений. Интересным решением этой задачи является создание небобовых трансгенных растений, вступающих в азотфиксирующий симбиоз с ризобиями.

Одним из критических факторов на пути формирования бобово-ризобиального симбиоза являются лектины, которые обеспечивают узнавание растением-хозяином специфической для него бактерии. Эксперименты с трансгенными растениями, несущими различные гены лектинов бобовых, позволяют расширять круг микросимбионтов растения и являются важным этапом для достижения цели, которая заключается в переносе способности к азотфиксирующему симбиозу с ризобиями на небобовые растения.

В последние годы за рубежом рапсовое масло все шире используется для производства биотоплива. В перспективе и в России этот ресурсовозобновляемый и экологически чистый источник энергии должен занять соответствующее место в общем объеме потребляемого моторного топлива. В ряде статей описывается образование клубеньков ризобиями при обработке целлюлазой и пектолиазой корневых волосков проростков рапса. Эти клубеньки обладали незначительной нитрогеназной активностью и были морфологически и структурно подобны клубенькам бобовых растений. Следовательно, если обеспечить специфическое взаимодействие ризобий с трансгенными по гену лектина корневыми волосками рапса, то можно добиться получения настоящих клубеньков без разрушения корневых волосков.

Полноразмерный ген лектина гороха посевного (PisumsativumL.) был клонирован под управлением 358-промотора вируса мозаики цветной капусты в составе Т-ДНК вектора pCAMBIA 1305.1. Полученная конструкция была перенесена из Е. coli методом электропорации в клетки Agrobacteriumtumefaciensштамма AGLO, которые в дальнейшем были использованы для трансформации рапса сорта Наппа. В качестве селективного антибиотика применяли гигромицин. В качестве эксплантов использовали семядоли 5-дневных проростков, растущих invitro. Трансгенность полученных растений была подтверждена активностью гена P-D-глюкоуронидазы, а также ПЦР с использованием праймеров, фланкирующих участок гена лектина гороха.

После обработки корней трансгенных растений рапса несколькими видами ризобий гороха были выявлены искривления корневых волосков, что является одной из первых симбиотических реакций. Подобные реакции отсутствовали у контрольных нетрансгенных растений рапса.

Возможность симбиотических взаимодействий между ризобиями и рапсом открывает новые горизонты на пути рационализации азотного питания этой сельскохозяйственной культуры. Дальнейшие исследования будут непосредственно связаны с получением на корнях рапса клубеньков и измерением их азотфиксирующей активности.