|
în modul acesta erau transformaţi activ de către plazmida Ti.
Folosirea Ti — plazmidei în calitate de vector pentru transferul genelor
în celulele vegetale oferă posibilitatea de a regenera plante
întregi din celule separate, ce conţin ADN străin. Pe
această cale în anul 1985 savantul japonez M. Norimoto a
reuşit să transfere gena fazeolinei (proteinei de rezervă a
boabelor de fasole) în celulele florii-soarelui şi a tutunului.
Această genă şi-a menţinut capacitatea de a se replica
în celulele străine, în ele se sintetiza în
cantităţi mari ARNi şi însăşi fazeolina.
Un fenomen asemănător a fost observat ceva mai înainte (anul
1977) de un grup de savanţi de la Universitatea din Waşington. M.
Drumand, M. Gordon ş. a. au stabilit că în caz de
interacţiune a plazmidei Ti cu celulele ţesutului de tutun se produce
transferul unui fragment de plazmidă din celula bacterială în
celula vegetală, urmată de copierea lui în celulele tumorii. A
fost prima mărturie clară a posibilităţii transcrierii
în celulele ţesutului vegetal a ADN-ului de origine bacterială.
În ingineriea genetică a plantelor o deosebită perspectivă
prezintă cercetările de transplantare a unor gene aparte sau a unor
grupuri de gene de la unele specii la altele cu scopul de a le reconstrui
genetic şi a le atribui noi caractere şi însuşiri de
valoare. Este vorba de asemenea proprietăţi cum ar fi capacitatea de
sintetizare a aminoacizilor indispensabili, a substanţelor cu activitate
biologică, rezistenţa faţă de dăunători şi
boli, precum şi faţă de pesticide, reacţionarea la
utilizarea îngrăşămintelor minerale, capacitatea de a
absorbi azotul liber din aer şi multe altele. Atât în
ţara noastră, cât şi peste hotare se efectuează
cercetări rodnice în această direcţie.
La începutul deceniului al nouălea savanţii australieni au
reuşit să transplanteze genele din bacterii în celulele
tomatului, iar biologii englezi — în celulele paltinului.
Lucrări analoge au fost realizate în 1975 de către colaboratorii
Institutului de biologie şi genetică moleculară a AŞ
Ucrainene. Savanţii din Kiev şi-au pus drept sarcină
transplantarea din celula colibacilului în celulele tutunului a unui grup
de gene. Ca translator de gene a fost alee fagul lambda. Acest fag
parazitează pe bacteriile colibacilului, inserează ADN-ul său
în cel al stăpânului, iar când părăseşte
celula bacteriei, duce cu ea câteva din genele ei — operonul lactozic.
Pentru experienţă a fost ales anume tutunul, pentru că unele din
celulele lui cresc bine în cultura de laborator şi din ele se poate
creşte relativ uşor o plantă întreagă.
Experienţa a decurs în felul următor: în unele vase se
creşteau celule de tutun, în altele — celule bacteriene,
purtătoare ale fagului lambda. Apoi celulele bacteriilor, ce creşteau
de obicei la temperatura de 30—37°C, au fost transferate într-un mediu cu
temperatura mai înaltă (42°CE). În aceste condiţii fagii
parcă fac celula să explodeze, se aruncă din ea, duc cu ei un
fragment de ADN al stăpânului — operonul lactoză.
După aceasta fagii încărcaţi cu gene străine sunt
separaţi din cultura de colibacili şi aduşi în cultura
celulelor de tutun. Peste un anumit timp în celulele de tutun
sporeşte cu mult activitatea fermentului — galactozidaza.
Înseamnă că a început să funcţioneze operonul
lactozic. Sinteza fermentului bacterial în celulele tutunului se produce
tot mai activ şi spre sfârşitul săptămânii a
treia sporeşte în comparaţie cu începutul
experienţei de 30—50 de ori. Această problemă
soluţionată cu succes a avut un caracter pur didactic, ea era
necesară pentru perfecţionarea metodei. Căci n-are nici un rost
a se altoi tutunului operonul de lactoză: tutunul se poate lipsi de
lactoză.
Mai descriem o problemă asemănătoare, însă de mare
importanţă practică. Boabele de grâu conţin
puţini aminoacizi indispensabili — triptofan a cărui cantitate
(şi încă a unui aminoacid indispensabil — lizină)
determină valoarea proteinei celulei vegetale. Aici programul de
sintetizare este împrumutat de la aceeaşi bacterie a colibacilului:
ADN-ul ei conţine şi operonul triptofanic — un complex alcătuit
din cinci gene în care se află codificat un ferment ce
sintetizează triptofanul. Dacă acest operon este luat din bacterie
şi transferat în ADN-ul grâului, apoi în urma acestei
operaţii de inginerie genică grâul se
îmbogăţeşte cu triptofan. Primele cercetări ne
inspiră speranţa că în viitorul apropiat şi
această operaţie se va solda cu succes
Comunicarea savanţilor de la Universitatea San-Diego (California),
făcută recent, părea senzaţională. Ei au reuşit
să separe din organismul licuriciului gena responsabilă de
activitatea celulelor, care radiază lumina Acestă genă a fost
inserată în celula tutunului. Şi ce credeţi? Când
din această celulă a fost crescută o plantă de tutun,
aparatele au fixat că frunzele plantei radiau permanent o lumină
slabă. Dacă se va confirma definitiv că radiaţia de
lumină este o urmare a transplantării genei, experimentul va fi
considerat de savanţi drept o mare realizare a ingineriei genice.
Un vis sacru al savanţilor ce lucrează în domeniul ingineriei
genice şi celulare este transferarea în celula plantei a genelor
responsabile pentru însuşirea azotului molecular din aer. Aceste
gene (nif — operon) le au unele bacterii şi alge euglenofite.
Datorită lor aceste organisme au o garnitură de fermenţi
necesari, între care rolul principal îi aparţine
nitrogenazei. Toate celelalte organisme nu dispun de aceste gene. De aceea
plantele care se scaldă în azot şi sunt «îmbibate» cu el
(4/5 de aer) au nevoie, totuşi, ca solul să conţină
compuşi ai acestui element. Pentru a sintetiza proteine şi alte
substanţe plantele pot utiliza azotul numai în formă de
compuşi chimici. Şi nu-i deloc întâmplător că
pentru a obţine recolte maximale omenirea a creat o puternică
industrie de îngrăşăminte de azot şi este
nevoită să cheltuiască în aceste scopuri multe resurse
materiale.
Dar există şi plante capabile să înfrunte într-o
anumită măsură aceste dificultăţi: este vorba de
plantele leguminoase pe rădăcinile cărora locuiesc
aşa-zisele bacterii de nodozităţi care asimilează azotul
din aer. Astfel, leguminoaselor li se transmite o parte din azotul necesar
în urma simbiozei cu bacteriile.
La început savanţii au încercat să modeleze un proces de
simbioză asemănător la cultivarea ţesutului vegetal. P.
Carlson şi colaboratorii săi au utilizat cultura ţesutului de
morcov, deoarece pentru el erau deja elaborate metodele de regenerare din
celule ale plantei de valoare complectă.
În cultura ţesutului de morcov se insera tulpina bacteriei de
nodozităţi (Azotobacter vinelandi) care nu poate creşte
fără adenină. În mediul nutrit1iv nu era această
substanţă, de aceea bacteriile puteau s-o capete numai din celulele
morcovului. După o creştere comună timp de 12 zile, celulele
erau transferate într-un mediu fără azot, pe care peste
câteva luni au crescut nişte culturi capabile să crească
încet în cursul unui an şi jumătate. Culturile de control
(fără azotobacterii) n-au crescut deloc într-un astfel de
mediu.
Colaboratorii Institutului de biologie şi genetică moleculară a
AŞ Ucrainene au obţinut o simbioză asemănătoare.
În acest scop ei au folosit un alt gen de bacterii fixatoare de azot
—Rhizobium, precum şi celule de tutun şi de grîu. Ei au
amestecat celulele bacteriene şi vegetale, şi peste un timp oarecare
s-au convine că în celulele de tutun şi de grâu au
pătruns bacterii şi că ele sunt responsabile de fixarea
azotului.
În ultimul timp au fost elaborate metode de contopire a algelor
euglenofite cu protoplaştii plantelor. O atenţie specială o
merită contopirea algei Giloeocapsa cu protoplaştii de tutun
şi de porumb. Această algă prezintă interes nu numai prin
faptul că fixează azotul atmosferic, dar şi prin aceea
că, spre deosebire de celelalte euglenofite, nu emană toxine pe
parcursul activităţii sale vitale.
În ultimii ani savanţii englezi au reuşit să separe gene ce
determină capacitatea de fixare a azotului din microorganismul Klebsiella
şi să le insereze în celulele colibacilului. Aceste
cercetări au permis a se stabili existenţa a 17 gene care
determină capacitatea de fixare a azotului. Ele sunt dislocate ca
nişte blocuri, formând 7 sau 8 operoni, fapt ce asigură
posibilitatea sintetizării simultane a câtorva fermenţi. Au
fost identificate de acum 3 gene, care controlează sinteza
fermenţilor de fixare a azotului: nif H care codifică sinteza
proteinei, nitrogenoza ce conţine fier, şi nif D – sinteza
diferitelor subunităţi ale fermentului, care conţine atomi de
molibden şi fier.
Prin metodele de hibridizare moleculară s-a demonstrat că genele
care ţin la control capacitatea de fixare a azotului au o structura
conservativă: comparaţia acestor gene la 19 microorganisme
procariote fixatoare de azot au demonstrat că ele au o structura foarte
asemănătoare.
Scopul final al acestor cercetări este transplantarea genelor ce ţin
la control fixarea azotului molecular din celulele bacteriale în celulele
plantei, menţionându-se activitatea lor funcţională.
Acest scop este foarte ademenitor, deşi deocamdată realizarea lui nu e
posibilă. Inserarea genelor care asigură asimilarea azotului din aer
în maşina fiziologică bine reglată a celulelor vegetale va
provoca, probabil, o puternică perturbare a metabolismului ei şi nu e
exclus un final nefavorabil.
Altceva este crearea unor bacterii – simbionte, adaptate la acele culturi de
câmp sau de pajişte, care, spre deosebire de păstăioase,
n-au «furnizori» proprii de azot.
Plantele (bunăoară gramineele) pot fi învăţate să
asimileze azotul numai dacă în bacteriile radicule va fi
inserată gena responsabilă pentru acest proces. Această
operaţie cu adevărat artistică au reuşit s-o realizeze
savanţii Institutului de genetică şi citologie a AŞ din
Belorusă. Bacteriile operate sunt capabile nu numai să asimileze
azotul atmosferic, dar şi să-l degajeze cu eficacitate în sol.
Trecerea de la introducerea îngrăşămintelor de azot la
popularea sferei radicule a plantelor cu bacterii fixatoare de azot va permite
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65
| 
