Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Ледяные бактерии - это общее название, данное разновидности обычной бактерии Pseudomonas syringae ( P. syringae ). У этого штамма P. syringae отсутствует способность продуцировать определенный поверхностный белок , обычно обнаруживаемый на P. syringae дикого типа . Белок «лед-плюс» (белок INA, «активный в отношении зародышеобразования льда» белок), обнаруженный на внешней стенке бактериальной клетки, действует как центры зародышеобразования для кристаллов льда. [1] Это способствует образованию льда, отсюда и название «лед-плюс». Вариант Ice-minus P. syringae - мутант , у которого отсутствует генотвечает за образование зародышей льда на поверхности. Отсутствие поверхностного белка создает менее благоприятную среду для образования льда. Оба штамма P. syringae встречаются в природе, но технология рекомбинантной ДНК позволила синтетическое удаление или изменение определенных генов, что позволило создать штамм ice-minus из штамма ice-plus в лаборатории.

Природа образования ледяных зародышей P. syringae провоцирует развитие заморозков, замораживая почки растения и разрушая урожай. Внесение штамма P. syringae без льда на поверхность растений уменьшит количество присутствующих ледяных ядер, что приведет к повышению урожайности сельскохозяйственных культур. Рекомбинантная форма была разработана как коммерческий продукт, известный как Frostban . Полевые испытания Frostban в 1987 году стали первым выпуском генетически модифицированного организма в окружающую среду. Тестирование было очень спорным и повлияло на формирование биотехнологической политики США. Frostban никогда не продавался.

Производство [ править ]

Чтобы систематически создавать ледяной штамм P. syringae , его ледообразующий ген должен быть изолирован, амплифицирован, деактивирован и повторно введен в бактерию P. syringae . Для выделения и создания штаммов P. syringae часто используются следующие шаги :

  1. Дайджест П. syringae ' ы ДНК с помощью ферментов рестрикции .
  2. Вставьте отдельные фрагменты ДНК в плазмиду . Кусочки вставляются случайным образом, что позволяет получать различные варианты рекомбинантной ДНК.
  3. Трансформируйте бактерию Escherichia coli ( E.coli ) рекомбинантной плазмидой. Плазмида будет поглощена бактериями, сделав ее частью ДНК организма.
  4. Определите ледяной ген из множества недавно разработанных рекомбинантов E. coli . Рекомбинантная E. coli с ледяным геном будет обладать фенотипом образования ледяных зародышей , это будет «лед-плюс».
  5. После идентификации рекомбинанта, образующего зародыши льда, амплифицируйте ген льда с помощью таких методов, как полимеразная цепная реакция (ПЦР).
  6. Создайте мутантные клоны гена льда путем введения мутагенных агентов, таких как УФ-излучение, для инактивации гена льда, создавая ген «ледяной минус».
  7. Повторите предыдущие шаги (вставьте ген в плазмиду, трансформируйте E. coli , идентифицируйте рекомбинанты) с вновь созданными мутантными клонами, чтобы идентифицировать бактерии с геном ice-minus. Они будут обладать желаемым фенотипом «ледяной минус».
  8. Вставьте ген ice-minus в нормальную бактерию ice-plus P. syringae .
  9. Позвольте рекомбинации произойти, в результате чего рождаются штаммы P. syringae как со льдом, так и со льдом .

Экономическое значение [ править ]

Ледяная брусника

По оценкам, только в Соединенных Штатах ежегодно от заморозков ежегодно наносится ущерб урожаю примерно на 1 миллиард долларов. [ необходимая цитата ] Поскольку P. syringae обычно обитает на поверхности растений, его зарождающаяся природа льда способствует развитию заморозков, замораживая почки растения и уничтожая урожай. Введение штамма P. syringae без льда на поверхность растений может вызвать конкуренцию между штаммами. Если штамм ice-minus побеждает, зародыш льда, обеспечиваемый P. syringaeбольше не будет присутствовать, снижая уровень развития заморозков на поверхности растений при нормальной температуре замерзания воды - 0 ° C (32 ° F). Даже если штамм ice-minus не побеждает, количество ледяных ядер, присутствующих из Ice-plus P. syringae , будет уменьшено из-за конкуренции. Снижение уровня образования заморозков при нормальной температуре замерзания воды приведет к уменьшению потерь урожая из-за повреждения заморозками, что приведет к повышению урожайности в целом.

Историческая перспектива [ править ]

В 1961 году Пол Хоппе из Министерства сельского хозяйства США изучал кукурузный гриб , измельчая зараженные листья каждый сезон, а затем применяя порошок для тестирования кукурузы на следующий сезон, чтобы отследить болезнь. [2] В том году случились неожиданные морозы, что дало странные результаты. Только растения, зараженные больным порошком, повреждались от мороза, а здоровые растения оставались незамороженными. Это явление сбивало ученых с толку до тех пор, пока аспирант Стивен Линдоу из Университета Висконсин-Мэдисон с Д.К. Арни и К. Аппер не обнаружили бактерии в порошке высушенных листьев в начале 1970-х годов. Линдоу, ныне патологоанатом в Калифорнийском университете в Беркли., обнаружили, что, когда эта конкретная бактерия была введена в растения, где она изначально отсутствовала, растения стали очень уязвимыми к морозам. Он будет продолжаться, чтобы идентифицировать бактерии P. syringae , исследования П. syringae ' роль s в ледяной нуклеации и в 1977 году, обнаружить мутантный лед минус напряжение. Позже ему удалось разработать штамм P. syringae Ice-minus с помощью технологии рекомбинантной ДНК. [3]

В 1983 году биотехнологическая компания Advanced Genetic Sciences (AGS) подала заявку на разрешение правительства США на проведение полевых испытаний штамма P. syringae со льдом минус , но экологические группы и протестующие отложили полевые испытания на четыре года из-за юридических проблем. [4] В 1987 году штамм P. syringae со штаммом ice-minus стал первым генетически модифицированным организмом (ГМО), выпущенным в окружающую среду [5], когда земляничное поле в Калифорнии было опрыскано штаммом Ice-minus P. сиринги. Результаты были обнадеживающими и показали снижение повреждения обработанных растений морозом. Линдоу также провел эксперимент на посевах картофеля, опрысканных P. syringae со льдом . Ему удалось защитить урожай картофеля от повреждений морозом с помощью штамма Ice-minus P. syringae . [6]

Противоречие [ править ]

Во время работы Lindow на ледяной минус P. syringae , генная инженерия считался очень спорным. Джереми Рифкин и его Фонд экономических тенденций (FET) подали в суд на NIH в федеральном суде с требованием отложить полевые испытания, утверждая, что NIH не смог провести оценку воздействия на окружающую среду и не смог изучить возможные эффекты, которые могут иметь бактерии типа "ледяной минус". об экосистемах и даже глобальных погодных условиях. [4] [7] После получения разрешения оба испытательных поля подверглись нападению со стороны групп активистов в ночь перед проведением испытаний: «Первый в мире испытательный полигон привлек первого в мире полевого мусорщика». [5] BBC цитирует Энди Кэффри из " Земля прежде всего!": «Когда я впервые услышал, что компания в Беркли планирует выпустить эти бактерии Frostban в моем сообществе, я буквально почувствовал, как нож вонзился в меня. Здесь снова за деньги наука, технологии и корпорации собирались вторгнуться в мое тело с новыми бактериями, которых раньше не было на планете. В него уже вторгся смог, радиация, токсичные химические вещества в моей пище, и я просто не собирался больше этого терпеть ». [5]

Успешный правовой вызов Рифкина вынудил администрацию Рейгана быстрее разработать всеобъемлющую регуляторную политику, чтобы руководствоваться федеральными решениями по сельскохозяйственной биотехнологии. В 1986 году Управление по политике в области науки и технологий выпустило Скоординированную структуру регулирования биотехнологии , которая продолжает определять регулирующие решения США. [4]

Споры заставили многие биотехнологические компании отказаться от использования генно-инженерных микроорганизмов в сельском хозяйстве. [8]

См. Также [ править ]

  • Бактериальные белки образования льда во льду

Ссылки [ править ]

  1. ^ Любовь, J .; Лессер, В. (апрель 1989 г.). "Возможное воздействие бактерий Ice-Minus как морозного протестанта на производство фруктов в Нью-Йорке" (PDF) . Северо-восточный журнал экономики сельского хозяйства и ресурсов . 18 (1): 26–34. DOI : 10.1017 / S0899367X00000234 .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  2. Перейти ↑ Parrott, Carolyn C. (1993). «Рекомбинантная ДНК для защиты сельскохозяйственных культур» . Архивировано из оригинального 18 -го сентября 2012 года . Проверено 11 февраля 2007 года .
  3. ^ Хайнс, Патрисия Х. (1989). «Биотехнология в сельском хозяйстве: анализ избранных технологий и политики в США» (PDF) . Репродуктивная и генная инженерия . 2 (1): 39–49. Архивировано из оригинального (PDF) 4 декабря 2014 года.
  4. ^ a b c Братспис, Ребекка (2007). «Некоторые мысли об американском подходе к регулированию генетически модифицированных организмов» (PDF) . Канзасский журнал права и государственной политики . 16 (3): 393. SSRN 1017832 .  [ мертвая ссылка ]
  5. ^ a b c "ГМ-культуры: горький урожай?" . BBC News . 14 июня 2002 . Проверено 4 апреля 2016 года .
  6. ^ Thomas H. Maugh II (9 июня 1987). «Измененная бактерия делает свое дело: мороз не смог повредить опрысканный тестовый урожай, - заявляет компания» . Лос-Анджелес Таймс . Проверено 4 апреля 2016 года .
  7. ^ Maykuth, Эндрю (10 января 1986). «Грядущие генетические чудеса: одни видят благо, другие - беду» . The Philadelphia Inquirer . Проверено 11 февраля 2007 года .
  8. Перейти ↑ Baskin, Yvonne (1987). «Тестирование будущего» . Фонд Алисии Паттерсон . Проверено 11 февраля 2007 года .

Внешние ссылки [ править ]

  • Геномная информация P. syringae из проекта взаимодействия псевдомонад и растений Корнельского университета
  • Информация о генетически модифицированных организмах и продуктах питания из Национальной лаборатории Окриджа