Ледо-минус бактерии - Ice-minus bacteria - Wikipedia

Ледо-минус бактерии это общее имя, данное варианту общего бактерия Pseudomonas syringae (P. syringae). Этот штамм P. syringae не имеет возможности производить определенную поверхность белок, обычно встречается на диких P. syringae. Белок «ice-plus» (белок INA, «активный в отношении образования ледяного ядра» белок) обнаружен на внешней поверхности бактерий. клеточная стенка действует как центры зародышеобразования для кристаллов льда.[1] Это способствует образованию льда, отсюда и обозначение «лед-плюс». Ледяной минус вариант P. syringae это мутант, не имея ген отвечает за образование поверхностных белков льда. Этот недостаток поверхностного белка создает менее благоприятную среду для образования льда. Оба штамма P. syringae происходят естественно, но технология рекомбинантной ДНК позволил синтетическое удаление или изменение определенных генов, что позволило создать штамм ice-minus из штамма ice-plus в лаборатории.

Зарождение льда в природе P. syringae вызывает заморозки, замораживая бутоны растения и уничтожение урожая. Введение штамма ice-minus P. syringae попадание на поверхность растений уменьшит количество присутствующих ледяных ядер, что приведет к повышению урожайности сельскохозяйственных культур. Рекомбинантная форма была разработана как коммерческий продукт, известный как Фростбан. Полевые испытания Frostban в 1987 году стали первым выпуском генетически модифицированный организм в окружающую среду. Тестирование было очень спорным и повлияло на формирование биотехнологической политики США. Frostban никогда не продавался.

Производство

Чтобы систематически создавать напряжение "лед минус" P. syringae, его ледообразующий ген должен быть изолирован, амплифицирован, деактивирован и повторно введен в P. syringae бактерия. Следующие шаги часто используются для выделения и создания штаммов без льда. P. syringae:

  1. Дайджест P. syringae's ДНК с рестрикционные ферменты.
  2. Вставьте отдельные фрагменты ДНК в плазмида. Части вставляются случайным образом, что позволяет получать различные варианты рекомбинантной ДНК.
  3. Преобразуйте бактерию кишечная палочка (Кишечная палочка) с рекомбинантной плазмидой. Плазмида будет поглощена бактериями, что сделает ее частью ДНК организма.
  4. Определите ледяной ген из множества недавно разработанных Кишечная палочка рекомбинанты. Рекомбинантный Кишечная палочка с ледяным геном будет обладать зарождающимся льдом фенотип, это будет «айс-плюс».
  5. После идентификации рекомбинанта, образующего зародыши льда, амплифицируйте ген льда с помощью таких методов, как полимеразные цепные реакции (ПЦР).
  6. Создайте мутантные клоны гена льда путем введения мутагенные агенты Такие как УФ-излучение инактивировать ледяной ген, создавая «ледяной минус» ген.
  7. Повторите предыдущие шаги (вставьте ген в плазмиду, трансформируйте Кишечная палочка, идентифицировать рекомбинанты) с вновь созданными мутантными клонами для идентификации бактерий с геном ice-minus. Они будут обладать желаемым фенотипом «ледяной минус».
  8. Вставьте ген ice-minus в нормальный, ice-plus P. syringae бактерия.
  9. Позвольте рекомбинации произойти, делая деформации как ледяной минус, так и лед плюс P. syringae.

Экономическое значение

Ледяная брусника

Подсчитано, что только в Соединенных Штатах ежегодно от заморозков ежегодно наносится ущерб урожаю примерно на 1 миллиард долларов.[нужна цитата ] В качестве P. syringae обычно обитает на поверхности растений, его зарождающаяся природа льда способствует развитию заморозков, замораживая бутоны растения и уничтожение урожая. Введение штамма ice-minus P. syringae на поверхность растений вызовет конкуренцию между штаммами. Если деформация без льда побеждает, ледяное ядро ​​образует P. syringae при нормальной температуре замерзания воды - 0 ° C (32 ° F) больше не будет присутствовать, снижая уровень развития заморозков на поверхности растений. Даже если деформация «лед-минус» не побеждает, количество зародышей льда, присутствующее в «лед-плюс» P. syringae будет сокращено из-за конкуренции. Снижение уровня заморозков при нормальной температуре замерзания воды приведет к уменьшению потерь урожая из-за повреждения заморозками, что приведет к повышению урожайности в целом.

Историческая перспектива

В 1961 году Пол Хоппе из Министерство сельского хозяйства США изучал кукурузу грибок измельчая зараженные листья каждый сезон, а затем применяя порошок для тестирования кукурузы в следующем сезоне, чтобы отследить болезнь.[2] В том году случились неожиданные морозы, которые принесли странные результаты. Только растения, зараженные больным порошком, повреждались от мороза, а здоровые растения оставались незамороженными. Это явление озадачило ученых, пока аспирант Стивен Линдоу из Университет Висконсина-Мэдисона совместно с Д.К. Арни и К. Аппер обнаружили бактерию в порошке сушеных листьев в начале 1970-х годов. Линдоу, ныне патологоанатом в Калифорнийский университет в Беркли, обнаружили, что, когда эта конкретная бактерия была введена в растения, где она изначально отсутствовала, растения стали очень уязвимыми к морозам. Он продолжал идентифицировать бактерию как P. syringae, расследовать P. syringae'роль в зародышеобразовании льда и в 1977 году обнаружили мутантный штамм ice-minus. Позже ему удалось разработать штамм ледяной минус P. syringae также с помощью технологии рекомбинантной ДНК.[3]

В 1983 году биотехнологическая компания Advanced Genetic Sciences (AGS) подала заявку на получение разрешения правительства США на проведение полевых испытаний штамма Ice-minus. P. syringae, но экологические группы и протестующие отложили полевые испытания на четыре года из-за юридических проблем.[4] В 1987 г. штамм Ice-minus P. syringae стал первым генетически модифицированный организм (ГМО) быть выпущенным в окружающую среду[5] когда клубничное поле в Калифорния был опрыскан штаммом ice-minus P. syringae. Результаты были обнадеживающими и показали снижение повреждения обработанных растений морозом. Линдоу также провел эксперимент на посеве картофельной рассады, опрысканной ледяной минус. P. syringae. Ему удалось защитить урожай картофеля от повреждений морозом с помощью штамма Ice-minus. P. syringae.[6]

Полемика

Во время работы Линдоу на льду-минус P. syringae, генная инженерия считалось 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 возможное влияние бактерий типа "ледяной минус" на экосистемы. и даже глобальные погодные условия.[4][7] После получения одобрения оба испытательных поля подверглись нападению со стороны групп активистов за ночь до проведения 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 судебный вызов Рифкина вынудил администрацию Рейгана быстрее разработать всеобъемлющую нормативную политику, чтобы руководствоваться федеральными решениями по сельскохозяйственной биотехнологии. В 1986 году Управление по политике в области науки и технологий выпустило Скоординированная система регулирования биотехнологии, который продолжает определять решения регулирующих органов США.[4]

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

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Любовь, Дж .; Лессер, W. (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. Дои:10.1017 / S0899367X00000234.CS1 maint: использует параметр авторов (связь)
  2. ^ Паррот, Кэролайн С. (1993). «Рекомбинантная ДНК для защиты сельскохозяйственных культур». Архивировано из оригинал 18 сентября 2012 г.. Получено 11 февраля, 2007.
  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 оригинал (PDF) 4 декабря 2014 г.
  4. ^ а б 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. ^ а б c "ГМ-культуры: горький урожай?". Новости BBC. 14 июня 2002 г.. Получено 4 апреля, 2016.
  6. ^ Томас Х. Мо II (9 июня 1987 г.). «Измененные бактерии делают свое дело: мороз не смог повредить опрысканные тестовые культуры, - заявляет компания». Лос-Анджелес Таймс. Получено 4 апреля, 2016.
  7. ^ Майкут, Эндрю (10 января 1986 г.). «Грядущие генетические чудеса: одни видят благо, другие - беду». The Philadelphia Inquirer. Получено 11 февраля, 2007.
  8. ^ Баскин, Ивонн (1987). «Тестирование будущего». Фонд Алисии Паттерсон. Получено 11 февраля, 2007.

внешняя ссылка