Глава 8. Фантастика и реальность

Полученное в счет не идет, любят лишь будущие щедроты.

Монтень

Поговорим теперь о нескольких проектах, которые только лишь начали воплощаться в жизнь или относятся сегодня еще к области фантастики.

Один из них - создание растений, устойчивых к вирусам. Эти наиболее примитивные формы живого, состоящие только из молекулы ДНК либо РНК, окруженной белковой оболочкой, и видимые лишь под электронным микроскопом, составляют одну из основных по вредоносности группу вредителей растений. Многие из них поражают ценнейшие культуры. Вирусы, как и фитопатогенные грибы, отличаются большой изменчивостью и приспособляемостью, что сильно усложняет жизнь селекционерам, работающим над созданием устойчивых к этим патогенам сортов.

Очень сильно страдает из-за вирусной инфекции картофель. Повсеместно вирусологи растений выявляют либо новые разновидности уже известных вирусов, атакующих картофель, либо совершенно новые виды, которые ранее вроде бы никогда на картофеле не обнаруживались. Вот почему селекционерам каждый раз приходится начинать заново, ведь сорт, еще в прошлом году считавшийся устойчивым, в нынешнем уже болеет. Значит, снова надо искать дикие виды, устойчивые к новому вирусу или к новой разновидности старого, и снова проводить селекцию. Получается замкнутый круг: новый сорт - новый вирус - новый сорт и т. д. У селекционеров уже сложилось печальное убеждение - вирус все равно победит. Англичанин Р. Гибсон сформулировал подобные настроения наиболее определенно: стоит ли вообще бороться с вирусами, коль скоро не успеешь победить один из них, как устойчивое, казалось бы, растение поражается новыми. В общем-то ученым пессимизм не свойствен. Как правило, они не верят в существование нерешаемых задач (разве что вечный двигатель нельзя создать). Поэтому генные инженеры растений также решили поработать над созданием вирусоустойчивых сортов.

Еще полвека назад Х. МакКинней обнаружил, что растения табака, инфицированные одним видом вируса, становятся устойчивыми к другому, родственному вирусу. Это явление, называемое перекрестной защитой, было использовано для создания метода защиты растений от вирусов. Суть метода в том, что растения заражают ослабленным штаммом вируса, чтобы предотвратить его поражение более вирулентным штаммом того же или близкородственного вируса. Метод успешно показал себя на томатах, цитрусовых, картофеле, тропическом растении папайе и некоторых других культурах. И все же для широкого распространения метод перекрестной защиты не слишком подходит из-за ряда возможных нежелательных осложнений и трудностей. Во-первых, нужно еще суметь выделить ослабленный вирус. Во-вторых, попав в растение, этот мутантный вирус может вступить во взаимодействие с вирусом, уже присутствующим в растении, а усилив друг друга, оба вируса вместе сумеют "справиться" со своей жертвой. В-третьих, ослабленный вирус может стать нормально-патогенным в результате возвратных мутаций к исходному типу. В-четвертых, вирус, являющийся ослабленным в отношении одного сорта растений, может распространиться на другой сорт того же вида растений и вызвать его поражение. И, наконец, отмечено, что заражение даже ослабленным вирусом может привести к снижению урожайности.

Оказалось, что всех этих недостатков можно избежать, если вместо целого вируса в растение вводить лишь какой-то определенный его ген. Именно такая задача решалась в университете имени Джорджа Вашингтона в Сент Луисе Роджером Бичи и его коллегами из компании "Монсанто". Они обнаружили, что таким геном-защитником может служить ген, кодирующий синтез белка оболочки, окружающей вирусную нуклеиновую кислоту. Трансформированные растения табака и томата, содержащие химерный ген белка оболочки вируса табачной мозаики (TMV), работающий под контролем сильного промотора, взятого от вируса CaMV, либо вовсе не заражаются частицами TMV, либо дают слабую и запоздалую реакцию на вирусную инфекцию. Подобный же результат был достигнут и в отношении вируса мозаики люцерны, а также вируса огуречной мозаики, существенно отличающихся по многим чертам строения от TMV. Механизм обнаруженного защитного действия введенного вирусного гена не вполне ясен. Предполагается, что появившийся в растениях вирусный белок оболочки препятствует прикреплению вирусных частиц к специфическим рецепторам на клеточной поверхности. Если избежать этапа прикрепления вируса, заражая растения не целыми вирусными частицами, а лишь вирусной РНК, то инфекция происходит нормально.

Интересные результаты получены в нашей стране членом-корреспондентом ВАСХНИЛ К. Г. Скрябиным и его сотрудниками в Институте молекулярной биологии АН СССР в содружестве с известным специалистом по вирусам растений членом-корреспондентом АН СССР И. Г. Атабековым. Эти исследователи работают над получением картофеля, устойчивого к вирусу X. Детальный анализ этого вируса позволил выявить в нем пять генов. Один из них кодирует белок оболочки. Этот вирусный ген был подставлен под контроль сильного промотора вируса мозаики цветной капусты, включен в вектор и перенесен в табак. Полученные трансгенные растения оказались устойчивее к вирусу, чем контрольные. Для того чтобы заставить вирусный ген работать, испытывали и другие сигнальные элементы. Например, ген оболочки "подшивали" к промотору гена моркови, кодирующего белок экстенсии, который защищает растения от микробных патогенов. Когда болезнетворные микробы атакуют растения, ген экстенсина активизируется, и защитный белок появляется в клетке. Другим сигнальным элементом, способным взять под свою опеку вирусный ген, оказался один из промоторов плодовой мушки дрозофилы. В этом случае использовали промотор генов теплового шока, активирующийся под действием повышенной температуры, а это значит, что работа генов, подставленных под его контроль, регулируется температурой. Это открывает возможность конструирования растений, у которых устойчивость к вирусам можно включать либо выключать по желанию экспериментатора. Для практических нужд, наверное, такое свойство не нужно, но оно позволяет ученым детально изучать, каким образом введенный вирусный ген обеспечивает устойчивость растений к вирусной инфекции.

Генными инженерами ведутся исследования, направленные на обнаружение иных способов защиты растений от вирусов. Известно, что под оболочкой многих вирусов скрыта не только геномная РНК, кодирующая белки, необходимые для жизнедеятельности вирусных частиц в зараженной клетке, но и дополнительная, так называемая сателлитная (спутниковая) РНК. Недавно удалось сконструировать трансгенные растения, в геном которых была внедрена ДНК-копия сателлитной РНК некоторых вирусов. Таким путем получили трансгенные растения табака, устойчивые сразу к двум вирусам: кольцевой пятнистости табака и вирусу огуречной мозаики. Синтез сателлитной РНК в растительных клетках не позволяет размножаться в них основной вирусной РНК и формирования вирусных частиц не происходит. Множество молекул РНК-спутников как бы "забивают", блокируют механизм репликации геномной РНК вируса. В результате такого конкретного подавления начальные симптомы вирусной инфекции на листьях оказались сильно стертыми, а вновь отросшие листья были и вовсе чистыми.

Идут поиски и других генно-инженерных путей создания устойчивых к вирусам растений. Например, профессор Питер ван ден Эльзен с сотрудниками, работающие в голландской биотехнологической компании "Моген", активно изучают резервные механизмы растений, отвечающих на вирусную инфекцию выработкой специальных белков, вызывающих некроз (омертвление) тканей в месте инфекции. Растение расплачивается за встречу с вирусом отторжением части своей ткани, но и вирус погибает вместе с пораженными им растительными клетками. В клетках табака, например, обнаружено около десятка подобных белков, их синтез, как и продукция антител, является индуцируемой функцией клетки. Это значит, что в растительной клетке есть "спящие" гены. Пока клетке ничего не угрожает, эти гены не работают. Однако уже вскоре после заражения они "просыпаются", и белки некроза тканей начинают вырабатываться. Проект, разрабатываемый исследователями компании "Моген", направлен на использование потенциала таких генов и повышения эффективности их работы до уровня, который смог бы надежно защитить растение от вирусной инфекции.

Получить вирусоустойчивые растения можно и по-другому, например, вводя в растения гены животных и даже человека, кодирующие антивирусные белки-интерфероны либо с помощью антисенс РНК. Анти-сенс означает буквально "против смысла". В чем суть такого подхода? В 1984 году американские ученые Дж. Изант и Х. Вейтрауб показали, что если в клетку ввести РНК, комплементарную какой-то из присутствующих в клетке "смысловой" мРНК, то, встретившись, эти две РНК замкнутся друг на друге с образованием двухцепочечной структуры подобно тому, как происходит спаривание комплементарных цепей ДНК, разошедшихся при кипячении и вновь сплавляющихся в двухцепочечную структуру при медленном охлаждении раствора. Для образования гибрида двух молекул РНК ничего расплавлять, а потом сплавлять не нужно, важно лишь, чтобы одна из молекул была зеркальным отражением другой. В результате смысловая мРНК "сплавится" со своим антиподом и будет выведена из игры, то есть клетка перестанет синтезировать направляемый этой мРНК белок. Тем самым инактивируется работа нежелательных генов. Антисенс РНК используют качестве блокаторов размножения РНК-содержащих вирусов, поражающих человека и животных. В нашей стране подобные работы успешно проводит со своими сотрудниками член-корреспондент ВАСХНИЛ профессор Т. И. Тихоненко. Тот же подход в принципе годится и для подавления вирусной инфекции растений. Насколько он перспективен, выяснится уже в скором будущем.

В этой и предыдущей главах мы рассмотрели три главных направления нынешних усилий генных инженеров растений. Они связаны с созданием форм, устойчивых к насекомым, гербицидам, вирусам. Но есть не менее важная задача, которую также очень хотелось бы решить с помощью генной инженерии. Речь идет о важнейшей проблеме земледелия - повышении качества пищи, ценности растительного белка. Из злаков и бобовых люди получают около 70 процентов необходимого им для жизни белка. Но полноценного питания эти культуры обеспечить не могут. Их белок беден по некоторым аминокислотам.

Не секрет, что на производство каждого килограмма свинины и птицы в СССР расходуется почти в два раза больше кормовых единиц, чем в США. Связано это с тем, что накапливающийся в зернах основных злаковых культур запасной белок не сбалансирован по составу наиболее ценных аминокислот, называемых незаменимыми, поскольку они не могут быть синтезированы самостоятельно большинством живых организмов. В особенности ощущается дефицит лизина. Если к кормовому рациону прибавить лизин, прибавка в весе животных увеличивается сразу на 25 - 50 процентов. В странах с более теплым климатом, вроде США, эта проблема решается добавкой в корма сои, белок которой богат лизином. В наших условиях ту же проблему в принципе можно было бы решить путем создания сортов зерновых с полноценным по содержанию лизина белком.

В 60-е годы появились первые мутантные формы кукурузы, ячменя и сорго, богатые лизином, положившие начало новым ценным сортам. Хотя у таких сортов и произошло обогащение лизином за счет мутаций в генах, кодирующих наиболее ценные в кормовом отношении белки, но эти белки составляют лишь около половины общего содержания запасного белка в зернах. Другая половина приходится на белки проламины, имеющие меньшую кормовую ценность, но необходимые для обеспечения прорастающих семян азотом. Подавление синтеза проламинов в результате мутаций улучшает пищевое качество зерна кормовых культур, но неблагоприятно сказывается на росте и развитии растений. Каков же выход из этого положения? На помощь призваны генная инженерия и молекулярная генетика. Цель ученых - так изменить гены проламинов, чтобы в них содержалось побольше троек нуклеотидов, кодирующих лизин. Успех работы зависит от того, насколько полны знания о генах запасных белков, их регуляции и нуклеотидном составе. Довольно подробно в этом отношении изучены зеин кукурузы, фазеолин фасоли, глицинии сои. Большой вклад в изучение генов глицининов внесли работы профессора Ю. П. Винецкого и его сотрудников, работающих во ВНИИ генетики и селекции промышленных микроорганизмов Главмедмикробиопрома. Эти исследователи сумели получить банк структурных генов сои и выявить в нем последовательности, кодирующие отдельные компоненты глицинов и определить их нуклеотидное строение. Ученые надеются, что эти исследования помогут им решить очень важную в практическом отношении задачу - создать микробы-продуценты растительного кормового белка.

Подправить растительный ген таким образом, чтобы он кодировал запасной белок семян, сбалансированный по аминокислотному составу, можно с помощью сравнительно недавно разработанной технологии сайт-специфического мутагенеза. Само название мутагенеза этого типа говорит о том, что он обеспечивает возникновение мутаций в каком-то определенном, специфичном участке (сайте) гена. Ученые из Института по изучению генетики культурных растений в Гатерслебене (ГДР) профессор Клаус Мюнц с сотрудниками решили обогатить запасной белок бобового растения Vicia faba, обладающего двумя типами запасного белка семян - легумином А и В. Тип А богат метионином, в легумине В его мало. Это различие решено было использовать в качестве модели того, как можно заставить растительный ген кодировать более ценный в пищевом отношении белок. Для решения этой задачи привлекли все новейшие достижения молекулярной биологии и генетики. Обнаружилось, что на конце гена легумина В находятся две тройки нуклеотидов, определяющих включение в синтезирующуюся белковую цепочку двух молекул аминокислоты метионина, расположенных друг за другом, а за триплетами метионина располагаются два стоп-кодона, определяющих окончание синтеза белка. Ученые сумели сдвинуть стоп-сигнал вправо, а стоп-кодоны изменить таким образом, что они тоже начали кодировать метионин. В результате на конце белка легумина В вместо двух оказалось целых четыре метионина. Измененный таким способом ген включили в промежуточный вектор, поставили под контроль нопалинового промотора для усиленной экспрессии в растениях и перенесли в клетки A. tumefaciens, несущие "обезоруженную" Ti-плазмиду, уже знакомую нам pGV3850. В результате рекомбинации между нею и промежуточным вектором ген легумина В бобов оказался включенным в Т-район Ti-плазмиды. Дальнейший ход событий нам уже понятен. Культивируя совместно агробактерии с клетками табака, в последние удалось перенести ген легумина В. Семена регенерированных растений содержали модифицированный легумин В, обогащенный метионином. Этот модельный опыт открыл ясную перспективу для получения семян различных культур с улучшенным по своей ценности запасным белком. Работая в таком направлении далее, ученые из ГДР достигли определенных успехов: например, ген обогащенного метионином легумина В они объединяли с геном богатого лизином глицидина сои. Подобные комбинации могут резко усиливать питательную ценность кормового зерна, а значит, снизить себестоимость производства мяса.

Стоит упомянуть и о других подходах к повышению уровня сбалансированности кормов. Так, появилось сообщение о работе австралийских ученых, которые решили увеличить настриг шерсти, скармливая овцам люцерну с введенным геном гороха, кодирующим белок n-альбумин. Дело в том, что скорость роста шерсти зависит от содержания в корме аминокислот метионина и цистеина, которых очень мало в люцерне, но довольно много в белке n-альбумине гороха. Расчеты показывают, что кормление гибридной люцерной приведет к 10 - 100%-ному увеличению роста шерсти у овец. Ученые уже сумели выделить из гороха требующийся ген и ввести его в составе рекомбинантной плазмиды в табак в качестве модельного растения.

Рис. 34

Вот еще один пример, как можно улучшить качество запасного растительного белка генно-инженерными методами. Внимание ученых привлек бразильский орех. Запасной белок этого гиганта богат цистеином и метионином. Напротив, запасной белок фасоли беден этими аминокислотами. Как исправить эту "несправедливость"? Вот действительно случай, когда классическая селекция не поможет; слона с мышью не скрестишь. Зато эта задача решается генными инженерами. Они уже смогли выделить из бразильского ореха ген запасного белка и осуществили его перенос в фасоль. Белок в бобах трансгенных растений оказался заметно богаче метионином, чем в контрольных.

Возможности генной инженерии поистине безграничны, поэтому ученые сейчас берутся за самые разнообразные проекты, способные внести коренные перемены в современное сельское хозяйство. Один из них - получение сортов, устойчивых к повышенному содержанию солей в почвах. Выведение растений, способных произрастать на почвах с повышенной засоленностью, - задача очень важная, ведь только в нашей стране такие почвы занимают около 100 миллионов гектаров. Это почти половина всей пахотной земли, используемой в стране. Солеустойчивость клеток - это, в сущности, их повышенная осмотическая устойчивость, препятствующая обезвоживанию. В микробном мире существует целое семейство галобактерий, которые не только не боятся высоких концентраций соли, но даже жить без нее не могут. Эти бактерии встречаются повсюду, где соль (хлористый натрий) находится в избытке. Их находят в бассейнах для выпаривания соли из морской воды, в некоторых соленых озерах, в наиболее соленом на земле водоеме - Мертвом море. Изучение причин солеустойчивости этих и других бактерий, в том числе и кишечной палочки, показало, что в ее основе лежит накопление в клетках аминокислоты пролина. Биосинтез пролина кодируется не одним, а группой координирование работающих генов. В Калифорнийском университете, в США, осуществлен перенос пролиновых генов из E. coli в клетки растений. Ученые надеются, что таким путем уже в ближайшие годы удастся наладить промышленное производство солеустойчивых трансгенных растений различных видов. В какой степени эти надежды оправданы - покажет будущее.

Еще одна задача - создание морозоустойчивых растений. Ясно, что в наших климатических условиях это особенно важно.

Недавние открытия выявили удивительные вещи. Известно, что губительное действие холода объясняется тем, что вода замерзает и кристаллизуется внутри клеток, разрушая их. Почему это происходит? В чем причина гибели растений даже при сравнительно умеренном, не достигающем точки замерзания воды на поверхности растения снижении температуры (при - 4°С)? Ответ на этот вопрос был найден сравнительно недавно. Оказалось, что во всем виноваты некоторые виды повсеместно встречающихся бактерий из рода псевдомонад. Они вырабатывают и выделяют наружу особый белок, служащий центром кристаллизации льда при понижении температуры воды до 0°С. Ученые из Калифорнийского университета в Беркли научились удалять ген этого белка из бактерий. Они рассчитывают, что смогут снизить огромные убытки фермеров от заморозков, "выпустив" измененные бактерии в сады и на поля в надежде, что те сумеют вытеснить обычные псевдомонады.

Рис. 35

Этот грандиозный по своей оригинальности и масштабам проект встречает, однако, серьезные трудности для своего осуществления, поскольку в США и ряде других стран очень остро дебатируется вопрос о том, не приведет ли столь серьезное вмешательство в природу к нежелательным последствиям.

Таков вполне реальный, но весьма рискованный путь защиты растений от морозов. Но есть и иной, связанный с переделкой наследственных свойств самих растений. Известно, что чем выше в клетке содержание аминокислот, Сахаров и других веществ, тем при более низкой температуре произойдет ее замерзание. В технике давно научились защищать от мороза двигатели автомобилей, тракторов и самолетов, заливая в них вместо воды антифризы - водные растворы некоторых веществ, например глицерина, неорганических солей, этиленгликоля, не замерзающие при низких температурах. Нет ли подобных систем защиты в природе? "Конечно, есть", - сказали себе ученые, вспомнив о рыбах, обитающих в холодных северных морях. Почему бы не попробовать перенести "антифризовые" гены из рыб в растения? Фантастика? Нет, реальность, над которой генные инженеры уже работают.

Завершая этот раздел, расскажем об одном почти универсальном подходе к решению проблемы защиты растений от стрессовых воздействий - холода, повышенной концентрации солей, засухи, различных патогенов. Выявить растительные гены, отвечающие за устойчивость к этим факторам, далеко не просто. Поэтому исследователи, возглавляемые профессором М. ван Монтегю, решили, что проще искать не гены устойчивости, а кодируемые ими белки и, уже изучив эти белки, искусственно синтезировать и сами гены. Сегодня эта вообще-то совершенно фантастическая задача рассматривается как вполне реальная. Мы уже говорили о том, что на многие стрессовые воздействия клетка реагирует активацией "спящих" генов и появлением в клетке их продуктов - защитных белков. С помощью специальных методов удается сравнить белковый состав нормальных и подвергнутых стрессу клеток. Обнаружив у последних новый или измененный белок, его выделяют и определяют аминокислотный состав. Зная аминокислотный состав белка и генетический код, можно искусственно синтезировать ДНК, кодирующую данный белок, ввести ее в вектор и переносить в клетки и ткани тех растений, которые экспериментатор захочет сделать устойчивыми к засухе, морозам, патогенам и другим стрессам.

Еще один проект, над которым работают сейчас ученые: в растения хотят ввести ген, кодирующий "сладкий пептид" тауматин. Он в десятки тысяч раз слаще сахара и несравненно менее калориен. "Тауматиновые" фрукты будут не опасны ни для диабетиков, ни для людей, склонных к полноте. Более того, сам вкус таких фруктов заметно улучшится.

Расширение промышленного производства резко увеличило содержание в окружающей среде ионов тяжелых металлов - цинка, меди, кадмия. Последний особенно токсичен, и хотя растения обладают белками - фитохелатинами, способными связываться с металлами и укрывать их белковым чехлом, как саркофагом, все же в отношении кадмия этот механизм работает неэффективно. Защитить растения от губительного действия кадмия было решено путем введения в них маленького, длиной менее 200 пар нуклеотидов (напомним, что длина среднего гена 1000 - 1500 пар,) гена, выделенного из клеток хорошо многим знакомого животного - китайского хомячка. Ген, кодирующий синтез фермента металлотионина, сходного по функции с описанными выше фитохелатинами, включили в состав вектора на основе вируса мозаики цветной капусты и ввели в один из видов капусты. Ген хомячка эффективно функционировал в трансгенных тканях растений, увеличивая устойчивость листьев, регенерировавших из трансформированного каллуса к концентрациям кадмия, убивающим нетрансформированные листья. Так впервые появилась надежда, что генетические ресурсы растений можно с помощью генной инженерии расширить не только за счет введения в них генов микроорганизмов, но и в результате использования генов млекопитающих. Что же касается практического значения подобной работы, то ученые надеются, что таким путем в будущем удастся создать трансгенные растения, способные расти на бросовых (вследствие избыточного содержания кадмия и других тяжелых металлов) землях.

Рис. 36

С развитием методов культивирования клеток и тканей различных растений in vitro и регенерации из них зрелых плодовитых растений возможности генных инженеров расширяются. В настоящее время чужеродные гены удалось ввести и "прижить" примерно у 40 видов растений, а если включить сюда и виды, которые пока не удается регенерировать из трансформированных протопластов или каллусной ткани, то и более того. По-видимому, недалеко то время, когда с помощью генно-инженерных подходов удастся получить новые ценные формы хлопчатника, устойчивые к болезням либо к засухе. Такие работы начаты у нас в лаборатории Я. И. Бурьянова в Институте биохимии и физиологии микроорганизмов АН СССР в Академгородке Пущино-на-Оке, вблизи Москвы и в некоторых других научно-исследовательских коллективах. Упомянем также о проекте, над которым работает автор этой книги со своими сотрудниками - учеными Института химической физики АН СССР в содружестве с сотрудниками лабораторий Т. И. Тихоненко в НИИ сельскохозяйственной биотехнологии ВАСХНИЛ, Е. В. Ананьева в Институте общей генетики имени Н. И. Вавилова АН СССР и Н. А. Картеля в НИИ генетики и цитологии АН БССР. Цель этого проекта - создание винограда и других растений, устойчивых к корончато-галловой болезни введением в них генов некоторых бактериальных плазмид, подавляющих онкогенные свойства агробактерий. Известно, что бактериальный рак наносит немалый ущерб урожайности винограда (и прежде всего его столовых сортов, под которые у нас теперь планируется отвести значительную часть площадей, занимаемых виноградниками), плодовых деревьев, цветочно-декоративных и ряда других ценных сельскохозяйственных культур.

Рассказ о планах генных инженеров растений на ближайшее будущее будет неполным, если не коснуться еще двух более или менее фантастических проектов. Цель одного из них - повышение продуктивности масличных культур. Вообще-то говоря, нельзя считать, что их не хватает. На мировом рынке за литр соевого масла платят всего 50 центов. Сказывается и то, что во многих развитых странах люди стали больше ограничивать себя в потреблении жира, даже растительного происхождения. И все же ученые обдумывают возможности использования генной инженерии как для повышения урожайности некоторых особо ценных масличных культур, так и для улучшения качества растительного масла. Основными его компонентами являются липиды - нерастворимые в воде органические вещества, строительными блоками которых служат жирные кислоты и глицерин. Растительное масло используется не только в пище, оно - важное промышленное сырье для производства мыла и детергентов, лаков и красителей, смазочных материалов и различной косметики.

В принципе к масличным культурам могут быть приложены уже известные приемы получения трансгенных растений. Разработаны методы культивирования клеток и тканей сои, подсолнечника, рапса и хлопчатника. Однако трансгенные растения получены пока только у подсолнечника и рапса, масло которых входит в состав смазочных материалов. На этих культурах показана возможность переноса генов в растительные ткани из агробактерий либо в протопласты путем прямого переноса ДНК методом электропорации. Для других масличных культур обе эти возможности имеют пока ограниченное применение. Первая - потому что многие масличные не заражаются агробактериями, вторая - потому что протопласты клеток большинства масличных культур не удается регенерировать в зрелые растения. Показано все же, что, помимо подсолнечника и рапса, агробактерии могут переносить гены в клетки сои, турнепса, некоторых других масличных двудольных культур, включая арахис и оливы. Теперь дело за тем, чтобы добиться получения трансгенных растений. К сожалению, методы регенерации одной из важнейших таких культур - сои пока не созданы.

Предположим, однако, что все же удалось преодолеть трудности, связанные с переносом генов в масличные культуры и получением трансгенных растений. Очевидно, люди заинтересованы в том, чтобы эти культуры давали больше масла и чтобы масло было лучшего качества. Как добиться решения этих задач? Рассматриваются различные подходы. Один из них - увеличение скорости синтеза жирных кислот, другой - изменение их состава, третий - изменение состава растительных липидов триацилглицеролов, для которых жирные кислоты служат основными строительными белками. Для того чтобы достигнуть успеха на первом из этих путей, нужно так изменить ферменты, ответственные за синтез жирных кислот, чтобы они стали работать быстрее. Для этого нужно более детально изучить процессы биосинтеза липидов. Конечная цель здесь стоит затрат и усилий, поскольку резкое увеличение продуктивности масличных культур позволит использовать растительное масло вместо дизельного.

Много обещает и изменение состава жирных кислот. Например, повышение доли так называемых ненасыщенных жирных кислот в масле подсолнечника улучшит его пищевую ценность, а в семенах какао позволит увеличить выпуск твердых сортов шоколада. Увеличение содержания пальмитиновой кислоты в семенах рапса приведет к расширению использования добываемого из этих семян масла для производства маргарина. Получение генно-инженерными методами новых по своему составу триацилглицеролов также рассматривается как перспективная задача.

Нам остается рассказать, пожалуй, о наиболее фантастическом проекте. Хотя он и замыкает смотр целей, стоящих сейчас перед генной инженерией растений, но на самом деле по притягательности и важности его бесспорно нужно было бы поставить на первое место. Речь идет о резком сокращении потребности в азотных удобрениях.

Еще на заре появления генной инженерии растений (которая была, правда, не сотню, а всего десяток лет назад, поэтому зачин этой фразы, возможно, слишком торжествен) обсуждались проекты переноса генов фиксации атмосферного азота из природных азотфиксаторов - бобовых в злаковые растения. Что мог бы дать успех подобной работы, ясно - человечество смогло бы резко ограничить использование азотных удобрений, стоимость ценнейшей сельскохозяйственной продукции оказалась бы сниженной, заметно уменьшилось бы и связанное с применением химических удобрений загрязнение окружающей среды. Рассказ об этом грандиозном по своим возможным последствиям проекте начнем все же с истории.

В середине прошлого века немецкий химик Юстус фон Либих обнаружил, что вещества, потребляемые растениями для роста, следует вводить в почву для поддержания и увеличения урожайности и разработав первые искусственные минеральные удобрения. Современное земледелие невозможно представить себе без использования все возрастающих количеств разнообразных минеральных удобрений. Одни только азотные, к примеру, вносятся в огромных масштабах: нынешние сорта пшеницы требуют до 90 килограммов на гектар, а всего в мире производится более 70 миллионов тонн в год, и ожидается, что к 2000 году это количество удвоится. Несмотря на все плюсы, азотные удобрения обладают двумя существенными недостатками: их производство обходится дорого, а кроме того, и это, пожалуй, главное, большая часть нитратов не успевает попасть в растения, а вымывается дождями, попадает в пресные водоемы, вызывая бурное размножение питающихся ими одноклеточных водорослей, так называемое "цветение воды". При этом водоросли "съедают" весь содержащийся в воде кислород, в результате вода становится мертвой, разрываются существующие экологические связи, и она теряет способность к самоочищению. Нитраты могут также превращаться в нитрозамины, обладающие канцерогенными свойствами. К сожалению, нет возможности подкармливать растения так, чтобы они поглощали азот полностью, не давая удобрениям попасть в питьевую воду.

Конечно, хорошо бы вообще избавиться от использования удобрений, создав самоудобряющиеся растения, но для этого нужно понять и использовать молекулярный механизм усвоения азота живыми организмами и контролирующие его гены. Лучше изучены в этом отношении бобовые растения. Они синтезируют из атмосферного азота и водорода аммиак и более сложные азотсодержащие соединения - нитраты. Это свойство получило название азотфиксации, или диазотрофии. Способностью к азотфиксации бобовые обязаны живущими с ними в симбиозе бактериям из рода ризобий. Бактерии поставляют в растения нитраты, так что те могут жить на бедных почвах, а растения обеспечивают бактерии водой и органическими веществами - продуктами фотосинтеза. Бактерии эти строго специфичны - один вид существует в симбиозе с клевером, другой с люцерной, третий - с горохом и т. д.

Каким же образом осуществляется процесс азотфиксации бобовыми? Вначале обитающие в почве ризобий должны прикрепиться к волоску на корне растения "своего" вида и проникнуть в него. Начинается разрастание ткани растения и одновременно размножение ризобий. Образуются утолщения, превращающиеся в клубенек. Этот процесс контролируется программой, записанной в nod-генах (от английского nodule - клубенек) бактерий. Интересно, что растение само выделяет определенные вещества из группы флавонов, например лютеолин, стимулирующие активность таких генов. В клубеньках бактерии преобразуются, формируя так называемые бактероиды. В них происходит связывание азота и образование аммиака и нитратов. Часть получившихся при этом нитратов потребляется растениями сразу, остальные выходят в почву и накапливаются в ней. За один год бобовые растения связывают до 100 и более килограммов азота на гектар.

Существуют и другие бактерии-азотфиксаторы, способные к симбиозу с растениями. Таковы взаимоотношения, например, между цианобактериями, азоспириллами и некоторыми видами трав. Фиксируют азот и свободноживущие (то есть не находящиеся в симбиозе) бактерии родов клостридиум, клебсиелла и азотобактер. Подсчитано, что все бактерии-азотфиксаторы связывают около 350 миллионов тонн атмосферного азота в год. Что же обеспечивает столь грандиозные источники естественных удобрений? Катализатором синтеза аммиака из молекулярного азота служит фермент нитрогеназа. Ее строение и свойства сходны по крайней мере у 30 исследованных видов диазотрофных бактерий. Нитрогеназа является высокомолекулярным комплексным белком, содержащим ионы молибдена и железа. Ее деятельность останавливается в присутствии кислорода, поэтому природа создала несколько вариантов защиты от него нитрогеназы. У бобовых, в частности, такой защитой служит растительный белок леггемоглобин, связывающий кислород и выводящий его из клубеньков. Нитрогеназа чувствительна к кислороду даже у аэробных азотфиксаторов, таких как азотобактер. Деятельность нитрогеназы регулируется ее продуктом: при накоплении в почве определенных количеств нитратов фиксация азота прекращается. Для реакции азотфиксации необходимо также скоординированное поступление энергии и электронов.

В функционировании столь сложной системы участвуют около двух десятков генов. Эти гены получили название nif (от английского nitrogen fixation - фиксация азота). Изучение nif-генов началось в 1971 году, когда английские ученые Рей Диксон и Джон Постгейт передали их от анаэробного азотфиксатора клебсиеллы в хорошо изученную генетиками E. coli. Вскоре Р. Диксон и венгерский исследователь Адам Кандороши создали гибридную плазмиду широкого спектра хозяев, в составе которой nif-гены клебсиеллы были переданы другим бактериям, неспособным к фиксации азота и приобретающим эту способность вместе с гибридными плазмидами. Затем обнаружили, что свободноживущие ризобии при добавлении к культуре растительных клеток вызывают появление у них нитрогеназной активности. Тем самым было доказано, что в природной симбиотической паре растение - бактерия именно бактериальные гены ответственны за азотфиксацию. Интересно, что у ризобии гены nod и nif, контролирующие образование клубеньков и синтез нитрогеназы, сгруппированы и находятся в составе симбиотических плазмид, превосходящих по своим размерам даже Ti- и Ri-плазмиды агробактерий. То, что мы уже знаем сейчас о механизмах азотфиксации, дает надежду на реальное создание самоудобряющихся азотфиксирующих растений методами генной инженерии. Особенно это было бы полезно в отношении злаковых культур.

Теоретически возможны несколько путей использования столь полезного свойства бактерий. Наиболее эффективной представляется прямая передача nif-генов из бактериальной клетки в растительную с последующим восстановлением из нее целого растения. Очевидными трудностями на этом пути сейчас являются принципиальные различия в организации генов у про- и эукариот. Из-за этого генетическая программа азотфиксации клебсиелл, понятная для других бактерий, не может быть прочитана растениями. В настоящее время разные группы ученых пытаются преобразовать эту программу так, чтобы она стала доступной растениям. О принципах такой работы уже рассказано ранее. Другим подходом к этой проблеме было бы расширение круга растений, способных вступать в симбиоз с азотфиксаторами. Ученые из западногерманского Билефельдского университета под руководством профессора Альфреда Пюллера пытаются заставить пшеницу вступить в симбиоз с ризобиями.

Ученые из Бразилии и Индонезии совместно открыли новые азотфиксирующие бактерии, обитающие в корневой системе сахарного тростника. Их предложено называть сахаробактерами. Связь бактерий с растением взаимовыгодна. Бактерии питаются сахаром и производят из него нужные для их жизнедеятельности вещество - глюкуроновую кислоту. Растения, в свою очередь, приобретают возможность использовать атмосферный азот. Подсчитано, что лишь в Бразилии на азотные удобрения, вносимые в почву, отведенную под плантации сахарного тростника, уходит до 250 миллионов долларов в год. Если сахаробактеры позволят сократить значительную часть этих расходов, то энергоемкость производства сахара резко снизится.

На Филиппинах и в Сенегале в качестве биологического удобрения на рисовых полях стали использовать водяной папоротник - азоллу. Азолла живет в симбиозе с синезелеными водорослями (цианобактериями) и благодаря этому обладает способностью усваивать азот из атмосферы. Внесением азоллы в почву перед посевом удалось повысить урожайность риса на 50 процентов. Действия одной такой операции хватает на два года, а по эффективности оно соответствует использованию 60 килограммов азотного удобрения на гектар.

Еще одним способом повышения плодородия почв было бы создание сортов бобовых, которые продолжали бы фиксировать азот независимо от концентрации нитратов в почве. Работа в этом направлении уже начата, и австралийские ученые вывели сорт сои, способный служить естественным удобрением: вместо того чтобы уничтожать пестицидами сорняки в садах и на виноградниках, можно занять такой соей междурядья, а затем запахать их. При этом нитраты поступят непосредственно к корням плодовых деревьев. Еще одним путем использования биологического связывания азота является конструирование штаммов свободноживущих азотфиксаторов, которые могли бы перерабатывать отходы сельскохозяйственного производства, например солому, используя полученную энергию для фиксации азота. Такие штаммы клебсиеллы получены недавно западногерманскими учеными, но не вошли еще в практику из-за опасения выпустить на поля новые микроорганизмы с неизвестными еще экологическими последствиями.

Конечно, не исключается и возможность прямого введения генов азотфиксации из бактерий в злаки, однако это наиболее трудный путь и надо еще многое узнать и о генах азотфиксации, и о механизмах симбиотических взаимоотношений, чтобы можно было с уверенностью сказать, что такая коренная перестройка одного из наиболее существенных процессов жизнедеятельности растений не приведет к непредсказуемым пока нежелательным последствиям.

Расскажем здесь и о нескольких других направлениях работ в области генной и клеточной инженерии растений, имеющих уже сегодня практический результат.

В главе 3 упоминалось об использовании культур тканей растений для получения ряда ценных вторичных метаболитов. Несмотря на очевидные успехи в этом деле, получение вторичных метаболитов в промышленных количествах с использованием культуры растительных клеток сталкивается с определенными трудностями. Причина в том, что продуктивность большинства недифференцированных клеточных культур мала и часто нестабильна. Преодолеть эти серьезные препятствия в какой-то мере удается отбором клеточных клонов из одной клетки, ставшей в сравнении с другими более мощным продуцентом нужного препарата. Однако найти такую клетку в скоплении других клеток, образующих неорганизованную каллусную массу, очень непросто. Кроме того, даже отобрав высокопродуктивный клон, нужно продолжать селекцию, так как это полезное свойство может утратиться либо из-за "поломок" в структурной части гена, ответственного за синтез вторичного метаболита, либо из-за нарушений в регуляции его работы.

Значительным шагом вперед в промышленном размножении культивируемых in vitro растений для получения вторичных метаболитов стало использование культуры клеток "волосатого корня".

В главе 2 уже рассказывалось о способности ризогенных агробактерий (A. rhizogenes), близких родственников агробактерий - возбудителей бактериального рака растений, вызывать на некоторых видах заболевание, известное как "волосатый корень".

Клетки "волосатого корня" очень быстро растут в культурах и при этом с высокой скоростью синтезируют белки, что открывает интересный и принципиально новый путь получения вторичных метаболитов растений в промышленных количествах. Чтобы понять принцип этого подхода, рассмотрим немного подробнее некоторые механизмы возникновения "волосатого корня". Инфекция пораненных растений ризогенными бактериями приводит к энергичному развитию избыточных корней в зоне раны. Развитие заболевания есть результат трансформации растительных клеток фрагментом плазмид Ri, присутствующих в бактериях и передающих в растения часть своего генетического материала, обозначаемого как Т-ДНК. Подобно Ti-плазмидам A.tumefaciens, Ri-плазмиды A. rhizogenes обуславливают в трансформированных тканях растений синтез необычных для нормального растения соединений - опинов, хотя в тканях "волосатого корня" встречается лишь 5 - 6 типов опинов, а в тканях корончатогалловых опухолей их открыто уже около 15.

В зависимости от типа опинов, синтезируемых в зараженном растении, плазмиды Ri делят на агропиновые, маннопиновые и кукунопиновые. Т-ДНК плазмид Ri последних двух типов представляет собой единый фрагмент, в то время как Т-ДНК плазмид агропинового типа состоит из двух участков - TL (левого) и TR (правого), разделенных между собой. В ТL-ДНК плазмид Ri выявлены гены, идентичные генам tms Т-ДНК Ti-плазмид, ответственных за синтез ауксина (ин-долил-3-уксусной кислоты), однако в случае "волосатого корня" эти гены играют значительно менее существенную роль в развитии заболевания, чем аналогичные гены Ti-плазмид, необходимые для возникновения бактериального рака. Да и по своим характеристикам ткань "волосатого корня" заметно отличается от ткани корончатогалловой опухоли, хотя есть и общее - и те и другие могут культивироваться in vitro на средах без добавления фитогормонов. Главное и, как оказалось, практически очень ценное свойство тканей корней, трансформированных Ri-плазмидами, - способность регенерировать в целое растение, хотя такое трансгенное растение несет признаки заболевания, обозначаемые как синдром "волосатого корня". Характерным для него является формирование добавочных корней, высокая скорость их роста в культуре, снижение апикального доминирования на корнях и стеблях, листья уплощаются и становятся морщинистыми, цветки делаются мельче, изменяется геотропизм роста корней, снижается продукция пыльцы и семян. Все эти признаки связаны с проникновением в геном растения левой части Т-ДНК Ri-плазмид, в которой располагаются локусы rol (от root locus, то есть корневой локус).

Известно четыре таких локуса, обозначаемых буквами A, B, C и D. Когда по крайней мере три первых присутствуют в трансгенных растениях, у них развивается полный синдром "волосатого корня". Растения, трансгенные лишь по одному из таких генов, имеют отдельные признаки заболевания, но не весь синдром в целом. Наибольшее значение все же имеет, по-видимому, локус rolB, поскольку его присутствия достаточно, чтобы произошла индукция образования добавочных корней. Комбинация rolB с другими генами rol увеличивает корнеобразование. Так, сочетание rolB с rolC нужно для быстрого роста корней и образования на них боковых отростков. Сам по себе ген rolC лишь в слабой мере может индуцировать образование корней, однако несущие его трансгенные корни растут быстро и имеют боковые отростки. Именно сочетание генов rol (B с C, либо A с C) необходимо, чтобы ткани корня могли эффективно расти в культуре. В чем состоит сущность действия генов rol, остается пока не вполне ясным. Поскольку усиленное корнеобразование, как мы уже знаем, может быть связано со сдвигом баланса ауксин-цитокинины в сторону избыточного действия первого, предполагается, что "волосатый корень" возникает вследствие повышения чувствительности тканей к ауксину, связанного с тем, что гены rol как-то усиливают сигнал, передаваемый ауксином на специальный рецептор, имеющийся у растительной клетки. По другой гипотезе функция генов rol заключается в повреждении синтеза цитокининов либо их активности. Ясно, что в таком случае баланс фитогормонов также сдвинется в ауксиновую сторону. Имеющиеся данные показывают, что биологическое действие гена rolB действительно напоминает некоторые характерные для ауксина эффекты, например, индукцию корнеобразования, тогда как ген rolC вызывает цитокинин-подобное действие, если не считать, конечно, того факта, что образование корней стимулируется, а не угнетается. И все же разгадка функций генов rol, очевидно, не так проста и не может быть сведена лишь к механизмам активации или подавления действия указанных фитогормонов. Во всяком случае у растений, в которые методами генной инженерии были перенесены ауксиновые или цитокининовые гены из Т-ДНК Ti-плазмид, симптомы "волосатого корня" не выявлялись. Возможно, что в отличие от ИУК - продукта генов tms Ti-плазмид, способной транспортироваться из трансформированных клеток по всему растению, продукт гена rolB, хотя и обладает ауксин-подобной активностью, но не переносится в ткани, расположенные вдали от листа заражения.

С этим различием двух продуктов может быть связан тот известный факт, что радиус действия генов rol, по крайней мере, в случае образования корней, ограничен лишь трансформированными клетками. В принципе подобные ауксины, не транспортирующиеся от места синтеза в другие части растения, известны. К ним относится, например, фенилуксусная кислота. Каким бы ни оказался истинный механизм действия генов rol, ясно, что их продукты некоторым образом влияют на эффекты нормальных фитогормонов, контролирующих процессы роста и развития растений. Еще одним подтверждением этому служат наблюдения, что в геномах нормальных растений определенных видов присутствуют участки, сходные с TL-ДНК, где расположены rol-гены Ri-плазмид. В связи с этим возникает вопрос - если растения сами могут нести гены, близкие к генам rol, то какова их роль в растительных клетках? Пока неизвестно, работают ли эти гены в норме, - скорее всего они либо молчат, либо функционируют кратковременно. Однако имеются указания на то, что патологическое формирование избыточных корней может осуществляться в некоторых растительных тканях под контролем веществ, вырабатываемых самим растением, способных компенсировать отсутствие генов rol возможно путем активации rol-подобных генов растений. Не исключено, что одни и те же локусы rol Ri-плазмид вызывают различные эффекты в зависимости от вида трансформированного растения именно потому, что последовательности, сходные с rol-генами, обнаружены в одних, но отсутствуют в других видах растений. С этим же, возможно, связан и тот факт, что хотя сейчас круг растений, о которых известно, что Ri-плазмиды могут индуцировать у них синдром "волосатого корня", значительно расширился и насчитывает, как уже упоминалось, свыше 70 видов, это все же несравненно меньше, чем у Ti-плазмид.

После этого "теоретического" зачина посмотрим, как на практике используют клетки "волосатого корня" для получения вторичных метаболитов. В круг растений, трансформирующихся Ri-плазмидами, входят продуценты ценных лекарственных препаратов - атролина, гиосциамина, скополамина, шиконина, никотина, беталаина, стероидных алкалоидов, а также красителей и ряда других полезных вторичных метаболитов.

Трансформацию растений-продуцентов можно осуществить различными способами - заражая стерильные растения, изолированные из них листья и другие органы, используя метод листовых дисков либо кокультивирование изолированных протопластов с ризогенными агробактериями. В зависимости от вида растения и метода трансформации корни образуются на том месте, где произошло заражение. Из каллусной ткани корни отрастают через 1 - 4 недели. Если в момент заражения к бактериям добавить фенольное соединение - ацетосирингом, которое, как мы знаем, имеет растительное происхождение и активирует работу vir-генов Ti- и Ri-плазмид, то корнеобразующий эффект бактерий, по крайней мере в отношении ряда видов растений, можно усилить.

Клетки "волосатого корня" легко культивируются in vitro, образуя каллусную ткань. Культуры этих клеток могут быть использованы как "мини-фабрики" любых вторичных метаболитов, синтезирующихся в корнях двудольных растений, способных трансформироваться Ri-плазмидами. Подсчитано, что стоимость многих из этих препаратов превышает 1000 долларов США за 1 килограмм, что делает выгодным для промышленности использование культуры корней даже в случае, если их продуктивность не слишком высока. Скорость роста клеток "волосатого корня" в культуре, как уже упоминалось, намного больше, чем нормальных корневых клеток и большинства других суспензионных клеточных культур. Масса трансформированных клеток удваивается каждые 2 - 4 дня в зависимости от вида растения и используемой для культивирования питательной среды. Основным преимуществом культуры таких клеток является высокий уровень образования ими вторичных метаболитов. Часто они выходят из клеток корня прямо в окружающую среду. Например, из трансформированных клеток корня табака выходит наружу до 50 процентов никотина, а из клеток воробейника аптечного - до 20 процентов шиконина. Это, конечно, намного облегчает возможность промышленного получения таких препаратов, поскольку не требуется их очистка из экстрактов растительных тканей. Разработаны специальные условия культивирования, позволяющие повысить выход нужных соединений из клеток еще более, доведя его в некоторых случаях до 100 процентов. Другой ключевой особенностью культур "волосатого корня" является высокая стабильность их продуцирующей способности, значительно большая, чем в культурах нормальных клеток, подверженных сомаклональной изменчивости.

Использование биореакторов для выращивания трансформированных корневых клеток позволяет получить до 30 граммов сухой массы клеток из 1 литра культуральной среды. Еще более привлекательный путь - регенерация с целью получения целых растений. Уже имеются сообщения о получении не отличающихся по внешнему виду от нормальных растений картофеля, продуктов ценного вторичного метаболита - гликоалколоида. Такие растения получены регенерацией протопластов картофеля, трансформированных ризогенными агробактериями. К сожалению, пока не удалось показать, что в этих регенератах происходит усиленный синтез нужного вторичного метаболита. Проблема здесь в том, что трансформированные растения часто имеют некоторые черты синдрома "волосатого корня" - у них снижены апикальное доминирование и плодовитость. Ученые надеются уже в ближайшем будущем обойти эту проблему, а пока основным источником ценных препаратов растительного происхождения служит каллусная культура клеток "волосатого корня".

Промышленное использование таких культур - яркий пример достижений клеточной инженерии растений. Однако генные инженеры стараются не отстать.

В самое последнее время бельгийские ученые из компании "Plant Genetic Systems" сообщили о принципиально новом подходе к созданию трансгенных растений, способных вырабатывать ценные для фармацевтической промышленности препараты непосредственно в семенах. Суть проекта состоит в том, чтобы изменить включенный заранее в Ti-плазмиду ген, кодирующий небольшой запасной белок семян. Этот ген содержит участок ДНК в форме петли, которую можно вырезать и заменить другим нужным геном, кодирующим фармацевтически-активный и не слишком большой пептид. С помощью такой тактики ученым удалось уже получить трансгенные растения масличного рапса, в семенах которых синтезируется очень маленький, состоящий всего из пяти аминокислот пептид - энкефалин - недавно открытое соединение, регулирующее действие головного мозга.

Методы введения чужеродных генов в растения также непрерывно совершенствуются. Например, в главе 6 рассказывалось о работах американских ученых, решившихся "обстрелять" клетки лука молекулами ДНК из специально сконструированного ружья. Вводить чужеродную ДНК в растительные клетки, придав ей ускорение с помощью оружия - подход, скажем прямо, смелый и в общем-то, как мы видели по результату, достаточно плодотворный. Во всяком случае, введенная ДНК какое-то время экспрессировалась в "обстреленных" клетках эпидермиса лука. К сожалению, однако, сообщений о том, что с помощью такого метода действительно удалось получить трансгенные растения, пока не имеется. Поэтому ученые из американской компании "Агроцетус" решили попробовать придать ДНК ускорение несколько иным способом: ДНК укутали в мельчайшие частички золота сферической формы и придали им ускорение, поместив в специальное устройство, через которое пропускали сильный электрический разряд. Обработанная таким способом ДНК (а в этом случае использовали векторную плазмиду, несущую бактериальные гены устойчивости к канамицину и фермента 6-глюкуронидазы) легко проникала в меристему незрелых семян сои. Оказалось, что у двух из каждых 100 побегов, полученных из этих меристем в процессе их культивирования in vitro, обнаруживались 6-глюкуронидаза и фермент НФТ, инактивирующий канамицин. Оба бактериальных гена стабильно внедрялись в соевый геном и работали в целых растениях, выращенных из трансформированных проростков. Результаты этих интересных опытов показали, что ускорение укутавших ДНК золотых частичек с помощью сильного электрического разряда обеспечивает ее проникновение в способную к регенерации растительную ткань, из которой в ходе органогенеза можно получить трансгенные растения. Ученые из "Агроцетус" надеются, что предложенный ими метод можно будет применить не только к сое, но и к другим сельскохозяйственным культурам.

Мы рассмотрели здесь далеко не все, о чем теперь мечтают "расхрабрившиеся" генные инженеры растений. И не только мечтают, но и осуществляют на деле. Вот почему эта глава названа "Фантастика и реальность". Темпы развития генной инженерии растений и смежных с ней разделов науки - клеточной инженерии и генной инженерии сельскохозяйственных микроорганизмов столь велики, что не нужно быть оракулом, чтобы предсказать, что нас уже в ближайшем будущем ожидают подлинные чудеса, способные коренным образом перестроить современное земледелие.