Δημιουργία, χαρακτηρισμοί και έλεγχοι γενετικά τροποποιημένων φυτών

Abstract

Plants have versatile detoxification systems to counter the phytotoxicity of natural and synthetic chemicals. One important detoxification mechanism is the chemical modification of the xenobiotic by linkage to the tripeptide glutathione. Glutathione S-transferase is part of this mechanism, while it seems to be involved in protection systems again environmental stresses. The creation of transgenic plants harboring the gstI gene could result in plants tolerant to the herbicide and assist in the understanding of the protection mechanisms. The first step is the construction of a binary vector with gstI and nptII genes. Through biolistics, transgenic tobacco plants expressing these two genes and tolerant to the herbicide alachlor were developed. Pepper explants were also bombarded through gene gun but the regenerated plants never radicated. The increasingly number of cultivated transgenic plants and their use into human nutrition address the need of the development of a reliable system of detection of GMOs. The polymerase chain reaction (PCR) was used for the detection of the transgenes in cotton and corn seeds and in foodstuffs from soya and corn. PCR is a reliable and efficient method for the qualitative analysis of GMOs, but the use of a combination of genetic elements for the amplification is essential.

Τα φυτά έχουν ευέλικτα συστήματα αποτοξίνωσης των κυττάρων τους από φυσικές και συνθετικές ξενοβιοτικές ουσίες και ένα από αυτά τα συστήματα περιλαμβάνει τη χημική τροποποίηση της ξενοβιοτικής ουσίας μέσω της σύνδεσής της με το τριπεπτίδιο γλουταθείο, στο οποίο εμπλέκεται και η μεταφοράση του γλουταθείου. Εκτός από αυτό η μεταφοράση φαίνεται να εμπλέκεται και στους μηχανισμούς αντίδρασης του φυτού απέναντι σε συνθήκες καταπόνησης, ρόλος που δεν είναι ακόμα πλήρως διασαφηνισμένος. Η μελέτη λοιπόν της ενσωμάτωσής της στο φυτικό γονιδίωμα μπορεί να βοηθήσει στην κατανόηση αυτών των μηχανισμών αλλά και στη δημιουργία φυτών που είναι ανθεκτικά σε ζιζανιοκτόνα και περιβαλλοντικές καταπονήσεις. Το πρώτο στάδιο για την επίτευξη αυτού του στόχου ήταν η κατασκευή ενός πλασμιδίου (δυαδικού φορέα) γενετικής τροποποίησης που να φέρει το γονίδιο της μεταφοράσης Ι του γλουταθείου από το καλαμπόκι και ως γονίδιο επιλογής αυτό που προσδίδει ανθεκτικότητα στο αντιβιοτικό καναμυκίνη. Μέσω της βιοβαλλιστικής μεθόδου δημιουργήθηκαν διαγονιδιακά φυτά καπνού στα οποία εκφράζονται τα δύο γονίδα του φορέα και τα οποία παρουσιάζουν ανοχή στην παρουσία του ζιζανιοκτόνου alachlor. Επίσης με τη βιοβαλλιστική έγινε δυνατή η μεταφορά ξένων γονιδίων σε έκφυτα πιπεριάς από τα οποία αναγεννήθηκαν φυτάρια που έφτασαν στο στάδιο της ριζοβολίας αλλά δεν έδωσαν ισχυρό ριζικό σύστημα. Η πιστοποίηση και ο έλεγχος της γενετικής τροποποίησης σε φυτά, σπόρους και προϊόντα που προέρχονται από αυτά (τρόφιμα, ζωοτροφές) είναι απαραίτητα σήμερα που ο αριθμός διαγονιδιακών φυτών που παίρνουν έγκριση καλλιέργειας αυξάνει χρόνο με το χρόνο. Η μέθοδος της PCR και ο υβριδισμός κατά Southern χρησιμοποιήθηκαν για τον προσδιορισμό της γενετικής τροποποίησης και τον αριθμό των αντιγράφων στα γενετικά τροποποιημένα φυτά καπνού και πιπεριάς που φέρουν το γονιδίο gstI. Επίσης ελέγχθηκε η αποτελεσματικότητα της PCR για την ανίχνευση της γενετικής τροποποίησης σε σπόρους βαμβακιού και καλαμποκιού καθώς και σε τρόφιμα που περιέχουν συστατικά από σόγια και καλαμπόκι και διαπιστώθηκαν τα προβλήματα που τυχόν προκύπτουν από τη χρήση της για τον προσδιορισμό του είδους της γενετικής τροποποίησης, ο οποίος θα πρέπει να στηρίζεται στην ανίχνευση συνδυασμού γενετικών στοιχείων που έχουν χρησιμοποιηθεί για την τροποποίηση.