Интрагеник модификаци ашиглан газар тариалангийн ургамлын геномыг цэвэрлэх нь

Жимс ба хүнсний ногоо нь сүүлийн гурван зуун жилийн дотор шим тэжээлийн бодисын сайн эх сурвалж болон хөгжжээ. АНУ-ын хөдөө аж ахуйн яамны хөрөнгө оруулалттай явагдаж буй жимс, хүнсний ногооны шим тэжээлийн бодисын агууламжийг дээшлүүлэх “5 А өдөр” мэтийн төслүүд хэрэгжиж байгаа. Гэвч одоогийн хүнсний зориулалтаар ашиглах ургамлуудтай холбоотой асуудлууд байсаар л байна. Сүүлийн үеийн хоёр ерөнхий судалгааны тоймд ургамлуудад эрүүл мэндэд тустай антиоксидантын хэмжээг нэмэгдүүлж, токсинууд болон аллергенийг зайлуулах шаардлагатайг онцолжээ. Ийм төрлийн сайжруулалтыг генийн инженерчлэлийн орчин үеийн шинэ хандлага болох интрагеник модификациар гүйцэтгэж болно. Энэ арга нь байгалийн генийн элементийн бүрдэлтэй ургамал дээр трасформац явуулдаг арга юм.

Хөгжлийн шатандаа явж буй одоогийн газар тариалангийн ургамлууд

Ургацын сайжруулалтыг хэрэгжүүлэх программууд нь сонгон үржүүлэгчийн толгойд буй зорилго болгосон шинж чанарыг гаргаж аван ашиг олоход чиглэсэн байдаг ба зарим тохиолдолд бага зэрэг сонирхлоо дагах нь байдаг. Энэ зорилгуудыг биелүүлэхийг ихээр хүсэж буй оролдлогын үед сонгон үржүүлэгчид ДНХ-ийн аль болох төрлийн хувилбарыг бий болгох шаардлагатай тулгардаг. Тэд таримал ургамлын бүхэл бүтэн геномыг зэрлэг ургамлынхтай нь нэгтгэж зүйлийн хүрээнээс хальсан шинэ шинж чанарыг гаргаж авахыг зорьдог. Үүнээс гадна генүүдийг химийн мутагенезийн аргуудаар модификацилах юм уу идэвхгүй болгодог. Энэ нь делеци, дарааллын дахин угсралт, ген, нуклеотидын орлолт зэрэг мутацийг үүсгэхэд хүргэнэ.

Интрогресс ба мутацийн аргатай хамт сонгон үржүүлэх нь хүчтэй шинэ төрлийн шинж чанарын комбинацийг үүсгэх нь тодорхой юм. Гэвч селекцийн процессийн үед хүсмээргүй шинж тэмдгүүд зарим ургамалд гарсан байх нь ажиглагддаг. Газрын самар, амуу тариа, шош, будаа, алим зэргийн ургамлуудын геном нь асар олон аллергенийг кодлогч генүүдийг агуулсан байдаг. Хуучин сортын ургамлын эдгээр генүүд нь шинэ сорт гаргаж авах явцад шинэ сортын геномд илрэх явдал нь зайлшгүй байдаг юм. Тиймээс аллергийн урвал үзүүлдэг хүмүүсийн хувьд ердөө ганц самар идэхэд л тэр нь аминд нь халтай болж хувирдаг юм. Мөн хэвлийн хөндийн өвчлөлтэй Америкчуудын 0,8% нь талх идсэнээс болж нарийн гэдэсний ханаа гэмтээсэн хүмүүс байдаг. Хүнсний зориулалтаар ашигладаг ургамлуудын ихэнх нь байгалийн токсиныг болон гликоалкалойдууд, цианогений гликозидууд, глюкозинолатууд, кумарин, госсифол зэрэг шим тэжээлийн бодисын эсрэг бодисуудын нийлэгжилтэд оролцдог генийг агуулсан байдаг байна.

Хүнсэнд хэрэглэдэг ургамлын иддэг хэсэгт ихэнх пестицидүүд байгаль дээрээ нийлэгждэг. Эдгээр пестицидүүдийн хэмжээ нь хүнд ямар нэг эрүүл мэндийн асуудал үүсгэх хэмжээнд ойролцоо байдаг байна. Үүнээс гадна халуун боловсруулалтын үед нэмэлт токсинууд үүсж болох юм. Төмсний булцуу болон амуу тариан дахь их хэмжээний аспарагин, бага хэмжээний сахар байгаа явдал нь халуунаас болж бий болдог акриламид хэмээх хортой нэгдлийг үүсгэхэд хүргэдэг байна. Ялангуяа, хоолыг шарах тосны найрлаганы поли-ханаагүй тосны хүчлүүд нь халуунаас болж маш хурдтайгаар исэлдэж хорт хавдар үүсгэх бодисууд (карциноген) болон хувирдаг байна. Токсин болон аллергентэй холбоот генүүдийн функциональ идэвх нь илүү ашиг тустай генийн идэвхгүйжлийн үед дахин дахин илэрдэг байна. Жишээ нь, улаан лооль болон төмс нь флавонолын дохиур дахь биосинтезийг явуулах түлхүүр генийг экспрессэлдэгээс биш үр жимс болон булцуунд экспрессэлдэггүй байна. Энэхүү эдийн хувьд тусгай байх явдал нь зарим маш хүчтэй антиоксидантуудыг хоол тэжээлийн замаар хэрэглэх боломжийг хязгаарлаж өгч байгаа юм. Үүнтэй адилаар каротинойд, антоцианин, фенолийн нэгдлүүд нь байж болох хэмжээнээсээ маш багаар тохиодог юм.

Ургамлын сонгон үржүүлгийн аргачлалд шинэ нэмэлт болгон интрагеник модификацийг хэрэглэх нь

Ургамал генийн хувьд маш комплекс байдаг тул уламжлалт сонгон үржүүлгээр хэрэггүй шинж чанаруудыг системтэйгээр алга болгох гэж оролдох нь бараг боломжгүй зүйл юм. Нэн ялангуяа, бага ургац авахгүйгээр хүнсний чанарыг сайжруулна гэдэг нь бас хэцүү юм. Токсины биосинтезтэй холбоотой маш олон генүүд нь ургамлын физиологид ихээхэн чухал үүргийг гүйцэтгэдэг тул тийм ч амар нок-аутад ордоггүй юм. Гэвч тодорхой генийн экспрессийн хэм хэмжээнд модификаци хийх хамгийн хялбар аргыг генетикийн инженерүүд гаргаж тавьсан билээ. Харамсалтай нь, сүүлийн 12 жилд энэ технологийг зөвхөн нэг талын үзлээр дүгнэсээр иржээ. Цөөхөн хэдэн хөдөө аж ахуйн биотехнологийн компани арилжааны ертөнцөд бараг монополь эрх мэдэлтэй болсон агаад эдгээр компаниуд нь зөвхөн бактерийн, вирусын, эсвэл синтетик ДНХ-г тариалангийн ургамалд нэвтрүүлэх тал руу чиглэсэн ажиллагааг явуулж байгаа билээ. Хэдийгээр үр дүн нь гербицид, хортон шавьжийг маш сайн тэсвэрлэж чаддаг удмууд байгаа ч тэдний хүрээлэн буй орчинд үзүүлж буй нөлөө нь био-аюулгүй байдал, ёс суртахууныг хөндсөн өргөн хүрээний асуудал, маргааныг үүсгэсээр байна. 2001 оны байдлаар АНУ-д генийн инженерчлэлийг дэмжих нийт хүмүүсийн хувь доогуур түвшинд (26-27%) байсаар л байна.

Энэхүү хайхрамжгүй хандлага нь Greenpeace мэтийн засгийн газрын бус байгууллагууд генийн инженерчлэлээр гаргаж авсан ургамлуудын үйлдвэрлэл, арилжаа, түгээлтийн эсрэг амжилттайгаар хориг гаргахад түлхэц болсон байна. 2003 онд Кааре М. Нильсен (Норвегийн Тромсөгийн Их Сургууль) хөдөө аж ахуйн биотехнологийн компаниуд болон хэрэглэгчид ба засгийн газрын бус байгууллагуудын хоорондох орон зайг нөхөхийг эрмэлзэн ДНХ-ийн эх үүсвэр ба трансформаци хийгдэх ургамал хоёрын хоорондын хамаарлыг тооцсоны үндсэн дээр генийн инженерчлэлээр гаргаж авсан ургамлын нэр төрлийг олон болгох ажлыг зохион байгуулж эхэлжээ. Ургамлын тодорхой генийн элементүүдийг интрагеник модификациар салгаж авдаг ба in vitro орчинд түүнийгээ дахин нэгтгэж үр дүнд нь гарсан экспрессийн кассеттуудыг анхны ургамалтай эвцэлдүүлэгт орох боломжтой төрлийн ургамалд ургамлаас үүсэлтэй (Р-)ДНХ-г ашиглан суулгаж өгдөг байна. Энэ нь үндсэндээ маркергүй трансформаци юм.

Генийн инженерчлэлийн энэхүү шинэ арга нь ургамлын шим тэжээлийн бодисын шинж чанарыг сайжруулж, хөдөө аж ахуйн ашигтай талыг нь нэмэгдүүлдэг ба чөлөөт эвцэлдүүлгийн хувьд шинэ шинж тэмдгийг бий болгооггүй юм. Интрагеник модификацийг олон тооны токсин болон аллергентэй холбоот генүүдийг сайленсингд оруулж экспрессийг нь хязгаарлахад ашиглаж болох юм. Жишээ нь, төмсний цардуулын хэмжээг бууруулдаг генийн экспрессийг зохицуулгад оруулахад шарсан төмсөнд акриламид үүсэх хэмжээ нь эрс багасжээ. Интрагеник модификацийн бусад жишээ нь гэвэл байгалийн ДНХ-ийн трансформациар нэмэгдэж болох олон шинж чанаруудтай холбоотой байдаг. Уламжлалт ургамлын сонгон үржүүлэгтэй эсрэгцэх зүйл нь гэвэл интрагеник ургамлууд нь токсин, аллерген, шим тэжээлийн бодисын эсрэг нэгдлүүдийн нийлэгжилтийг экспресслэх генийг агуулж байж магадгүй ДНХ-ийн хэсгүүдийг өөртөө агуулдаггүй юм.

Модификацид орсон ургамлуудад нь мөн сонгон шалгаруулах гол зүйл болох маркер ген, хүчтэй хортоны шавжийн эсрэг ген болон бусад хөдөө аж ахуй, хүнсний ертөнцөд урьд өмнө нь байгаагүй шинж чанарыг илтгэсэн ген байдаггүй юм. Ялангуяа нэг ба хэд хэдэн байгалийн генийн экспрессийн модификацид орсон хэм хэмжээ нь фенотипын, биохимийн, физиологийн вариацийг үүсгэхэд хүргэж болох юм. Энэ нь зөвхөн эвцэлдүүлэгт чөлөөтэй ордог бүлэг ургамлын хувьд боломжтой юм. Энэ аргачлалын үед гардаг нэг маргаантай асуудал нь бүхэлдээ байгалийн ДНХ-ийн трансформаци дор хаяж онолын хувьд рекомбинациар гүйцэтгэгдэх боломжтой юу гэдэг юм. Спектрумын төгсгөлд нок-аут болон функцээ алдсан мутацитай ургамлууд байна. Энэ мутациуд нь үндсэн биш генүүдийг байгалийн популяциас хасаж байгаа хэрэг юм. Спектрумын нөгөө төгсгөлдөх нэмэгдэл генийн экспресстэй ургамлууд, ялангуяа тодорхой хүрээлэн буй орчны стресийн адаптацид орсон ургамлууд нь селекцийн үед дахин эргэж хэвэндээ орж болох юм. Спектрумын нэг өнцөг болон нөгөө өнцөг дөх хоёр ангийн ургамлуудад сонгон шалгаруулагчдийн хүсээд байдаг фенотипын өөрчлөлт ховор ажиглагдаж байжээ.

Генийн үйл ажиллагааны өөрчлөлттэй буюу нүүрсусны метаболизмын өөрчлөлт, полиамины биосинтезийн өөрчлөлт, гликопротейны боловсруулалтын өөрчлөлттэй төмсний булцуунд чухал метаболитууд, болон бусад нэгдлүүдийн нарийн биохимийн анализ хийхэд байгалийн удмынхаас тогтвортойгоор ялгагдах шинжийг үл үзүүлжээ. Энэ нь генийн зүй зохистой буюу энэ тохиолдолд нэмэгдэл зохицуулгатай хамааралтай. Илүү өргөн хүрээний метаболомийн болон протеомын анализ нь дээрхтэй адил үр дүнд хүржээ. Тиймээс, интрагеник модификаци нь уламжлалт сонгон үржүүлгийн болон трансгеник аргуудын үед гардаг асуудлуудаас сэргийлэхийн сацуу эрүүл мэндэд ямар нэгэн хортой нөлөөлөлгүй хүнсний таримал ургамлуудыг гаргаж авах үр дүнтэй арга юм.

Уг орчуулгын эх нь:

“Cleaning-up Crop Genomes through Intragenic Modification” Caius Rommens гэсэн судалгааны ажил болно.

Advertisements

Хариулт үлдээх

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Өөрчлөх )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Өөрчлөх )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Өөрчлөх )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Өөрчлөх )

Connecting to %s