Пшеница

   Зерновые культуры являются трудным объектом для генной инженерии. Это обусловлено, прежде всего, отсутствием векторных систем для введения генов в геном клеток злаков. Наиболее эффективная векторная система на основе плазмид Agrobacterium tumefaciens малопригодна для злаков.

   Разрабатываются методы прямого переноса генов в клетки растений. К методам прямого переноса чужеродной ДНК в протопласты растений и относится электропарация: кратковременные электрические разряды (1—100 мкс при напряженности поля 1000—10000 В/см²) увеличивают проницаемость мембран протопластов, куда и проникает находящееся в растворе ДНК. В MCXA разрабатывается метод введения чужеродной ДНК с использованием электрофореза в агаровом геле. Показана возможность применения данного метода для трансформации каллусов пшеницы с последующей регенерацией из них трансгенных растений.

   Также предпринимаются попытки использовать естественный метод переноса – пыльцу для передачи пшенице чужеродной ДНК. При этом пыльцу или инкубируют в растворе, содержащем экзогенный генетический материал, или наносят чужеродную ДНК непосредственно перед цветением на пестики со срезанными рыльцами. Успех трансформации в таких экспериментах составляет 1-3%.

   Оригинальный способ введения чужеродной ДНК в злаки разработан в Корнельском университете США. С помощью генетического пистолета в клетки растений выстреливают крохотные вольфрамовые шарики, покрытые генетическим материалом. Например, способ баллистической трансформации применили для введения гена вируса табачной мозаики в клетки лука. Была установлена экспрессия гена в клетках. Метод высокоскоростной баллистической трансформации в настоящее время широко используется в Центре «Биоинженерия», ИМГ, ИФР, ВНИИСБ при создании трансгенных растений пшеницы.

   На станции искусственного климата «Биотрон» Института биоорганической химии для увеличения устойчивости российских сортов пшеницы к грибковым заболеваниям ведутся исследования суперэкспрессии генов нескольких тауматин-подобных белков выделенных из риса (TLP) и овса (oatpermI). Для получения трансгенных растений пшеницы используются векторы, сконструированные для экспрессии гетерологичных генов в геномах злаковых культур: psGFP-BAR и pAct1-F. Первая конструкция содержит ген gfp с оптимизированным кодоном для экспрессии в растениях, а также ген bar, придающий устойчивость клеткам растений к гербициду Basta (содержит в качестве активного ингредиента L-phosphinotricin). Вторая векторная конструкция содержит репортерный ген gus. В настоящий момент получена 21 линия трансгенной пшеницы сорта Андрос, в геноме которых подтверждено присутствие последовательностей генов  TLP и outperm. В настоящий момент проводятся исследования на предмет увеличения устойчивости полученных растений к различным грибным патогенам пшеницы.

   С развитием культуры in vitro появилась реальная возможность более широкого использования гаплоидии в селекции сельскохозяйственных культур. Применение метода культуры клеток позволило осуществить регенерацию растений из генеративных клеток, содержащих гаплоидный набор хромосом. Стало возможным массовое получение гаплоидов. Практическое значение в селекции в настоящее время получили культура пыльников (андрогенез), завязей и семяпочек (гиногенез) и метод гаплопродюсера, который является разновидностью гиногенеза.

   В ПНИИЖБ создан сорт озимой пшеницы Смуглянка с использованием культуры пыльников. Он включен в Госреестр РФ в 1997 г. и признан перспективным для Поволжья. Сорт устойчив к листовой ржавчине, мучнистой росе, твердой головне, вынослив к хлебному пилильщику и природному комплексу вирусных и микоплазменных болезней.

   Хромосомная инженерия.

   Хромосомная инженерия – это замещение  хромосом на внутривидовом, межвидовом и межродовом уровнях. Эта технология открывает новые возможности в селекции, когда нужно подправить отдельные признаки, а не реконструировать весь организм, комбинируя в процессе гибридизации тысячи генов.