В настоящее время мировые потери сельскохозяйственных культур составляют 12% от потенциального урожая, не считая потерь при хранении. Одна из основных причин гибели урожая - фитопатогены, то есть микроорганизмы, которые вызывают болезни растений. Использование химических средств защиты растений не всегда эффективно и к тому же неблагоприятно сказывается на окружающей среде. Именно поэтому внимание ученых привлекает возможность получения растений, устойчивых к фитопатогенам, с помощью генной инженерии, то есть встраивая в геном растений такие гены, которые кодируют антимикробные пептиды. (См. "Наука и жизнь" №№ 11, 12, 2003 г. - Ред.) Особенно это актуально для технических культур - картофеля, подсолнечника, сахарной свеклы.
Работы по изучению антимикробных пептидов как средства защиты растений проводятся с начала 1990-х годов. Чаще всего ученые используют растительные антимикробные пептиды - дефензины, а также цекропин В насекомых.
Для создания трансгенных растений, устойчивых к патогенам, наша исследовательская группа из филиала Института биоорганической химии РАН (г. Пущино) выбрала ген природного антибактериального пептида - цекропина Р1, который был выделен шведскими исследователями из кишечника свиньи еще в 1989 году. Он обладает активностью против как грамположительных, так и грамотрицательных бактерий. Это линейный, a-спиральный пептид, состоящий из 31 аминокислотного остатка. Его отличительная особенность в том, что он не содержит цистеина (одной из аминокислот). Такие пептиды считаются эволюционно наиболее древней группой защитных молекул.
В лаборатории биотехнологии растений, которой руководит профессор Я. Бурьянов, мы с Е. Рукавцовой впервые клонировали ген цекропина Р1 и получили трансгенные растения табака. Этот ген, синтезированный исследователями из Института белка РАН (г. Пущино) А. Гудковым и К. Мартемьяновым, оказался очень перспективным для формирования устойчивости у растений. Количество цекропина, продуцируемого трансгенным табаком, составляет около 0,002% от общего растительного белка, но этого оказалось достаточно, чтобы у растений заметно повысилась устойчивость к грибковым и бактериальным патогенам. Интересно, что цветки, сорванные с трансгенного табака, не увядали несколько дней, а обычные не выдерживали и суток.
Если удастся "заставить" трансгенные растения синтезировать цекропин P1 в еще больших количествах, то станет возможным создание своеобразной "биофабрики" по производству этого важного антимикробного соединения. Но это - дело будущего.
См. в номере на ту же тему
