Zielona biotechnologia

Biotechnologia
Zielona biotechnologia
Anna Szpitter, Aleksandra Królicka
Zakład Ochrony i Biotechnologii Roślin, Katedra Biotechnologii,
Międzyuczelniany Wydział Biotechnologii UG i GUMed
Uniwersytet Gdański
Fenomen komórki roślinnej - totipotencja
Uważa się, że początkiem rozwoju tzw. „zielonej”
biotechnologii była teoria totipotencji zaproponowana w 1902 roku przez austriackiego uczonego Gottlieb’a Haberlandt’a. Według tej teorii
każda żywa komórka roślinna odłączona od korelacyjnego wpływu innych komórek, na specjalnych
pożywkach, posiada zdolność do odtworzenia dowolnej tkanki, organu czy kompletnego organizmu.
Od tamtej pory stopniowo zaczęto doskonalić
technikę hodowli roślin w warunkach in vitro (łac.
w szkle), pozwalającą na kontrolowanie rozwoju rośliny poprzez dobór odpowiedniego składu
pożywki, na której w warunkach aseptycznych
prowadzona jest hodowla w fitotronie (Fot. 1).
Fragmenty tkanek roślinnych (zwane eksplantatami) podatne są na działanie egzogennych
regulatorów wzrostu jak auksyny czy cytokininy, które w znacznym stopniu decydują o kierunku rozwoju komórek roślinnych w hodowli in vitro. Tę właściwość wykorzystano
w technologii mikrorozmnażania, polegającej na
Fot. 2. Kultura in vitro Dionaea muscipula.
Fot. 1. Fitotron – pomieszczenie do hodowli roślin in vitro.
16
stymulowaniu rozwoju pąków czy pojedynczych komórek w kompletne rośliny (Fot. 2).
Według teorii Haberlandt’a każda żywa komórka
roślinna posiada teoretycznie taką zdolność, więc
łatwo sobie wyobrazić potencjał jaki drzemie
w niewielkim fragmencie blaszki liściowej czy
łodygi. Dodatkowo istnieje możliwość indukcji tworzenia tkanki przyrannej zwanej kalusem
(Fig. 1), będącą niezorganizowaną masą komórek
o wysokim tempie podziałów, która po odpowiedniej stymulacji regulatorami wzrostu może stać
się źródłem zarodków, a następnie całych roślin.
Mimo wysokich kosztów, technologia mikrorozmnażania posiada wiele zalet w porównaniu
Laborant Nr 2/2011
Biotechnologia
z tradycyjnymi metodami propagacji roślin,
pozwalając na otrzymanie niezależnie od warunków klimatycznych dużej liczby roślin jednorodnych genetycznie i wolnych od patogenów.
Metoda mikropropagacji znalazła zastosowanie
w rozmnażaniu wielu gatunków roślin, których
tradycyjna produkcja jest niezwykle trudna.
Przykładem są tutaj niektóre rośliny ozdobne
np. storczyki oraz drzewa leśne, a także elitarne
odmiany roślin użytkowych np. truskawki, maliny.
Ponadto technika rozmnażania i hodowli in vitro
z powodzeniem stosowana jest do namnażania
i reintrodukcji do środowiska roślin zagrożonych
wyginięciem z powodu nadmiernej eksploatacji
przez człowieka (storczyki, rośliny owadożerne).
Sztuczne nasiona
Aby namnożony materiał roślinny wysokiej
jakości można było w prosty sposób przechowywać oraz wprowadzać do tradycyjnej hodowli „na
polu” stosuje się technikę tworzenia sztucznych
nasion. Do tego celu najczęściej wykorzystuje się
otrzymane w kulturach in vitro zarodki somatyczne, które zwykle poddaje się otoczkowaniu
i suszeniu. Obecnie trwają badania nad udoskonaleniem metod tworzenia sztucznych nasion tak,
aby ich odporność na przechowywanie i zdolność
do rozwoju w prawidłowe rośliny była zbliżona do
nasion naturalnych. W tym celu stosuje się m.in.
otoczki wzbogacane w inhibitory kiełkowania,
sole mineralne, pestycydy czy też korzystne dla
rozwoju zarodka mikroorganizmy. Poza zastosowaniem w rolnictwie, odpowiednio przygotowane
sztuczne nasiona roślin zagrożonych wyginięciem
mogą być poddane krioprezerwacji (Fig. 1)
i przechowywane przez długi czas w głębokim
inicjacja kultur in vitro
transformacja
Agrobacterium rhizogenes
kultury zawiesinowe
kultury kalusa
zarodki somatyczne
kultury korzeni włośnikowatych
sztuczne nasiona
automatyzacja
(bioreaktory)
produkcja metabolitów lub biofarmaceutyków
w korzeniach włośnikowatych
krioprezerwacja
Fig 1. Wykorzystanie „zielonej” biotechnologii.
www.czasopismolaborant.pl
Fig 1. Wykorzystanie „zielonej” biotechnologii.
17
Biotechnologia
zamrożeniu w bankach germplazmy.
Roślina jako fabryka cennych substancji
Od starożytności człowiek skwapliwie wykorzystywał właściwości lecznicze roślin. Cenione
właściwości roślin wynikają z obecności w ich
tkankach związków zwanych metabolitami
wtórnymi, które biorą udział w interakcji roślin
ze środowiskiem. Produkowane są one przez
rośliny w celu obrony przed promieniowaniem
UV, patogenami, roślinożercami, czy umożliwiają
konkurencję z innymi gatunkami roślin. Wiele
z ponad 100 000 do tej pory zidentyfikowanych
roślinnych metabolitów wtórnych jest stosowanych
w przemyśle farmaceutycznym czy kosmetycznym.
Szacuje się, że 25% leków będących w użytku w
krajach rozwiniętych stanowią związki pochodzenia roślinnego. Ponieważ synteza chemiczna wielu
z metabolitów roślinnych jest niezwykle trudna
i kosztowna, główną metodą ich otrzymywania
pozostaje ekstrakcja tych związków z materiału
roślinnego. Takie rozwiązanie niesie ze sobą szereg
trudności, takich jak niska wydajność biosyntezy
czy niewielkie stężenia pożądanych związków
w tkance roślinnej. Dodatkowo wiele metabolitów
wtórnych wykazujących aktywność biologiczną
produkowanych jest przez gatunki zagrożone
wyginięciem. W związku z tymi ograniczeniami
tradycyjnego pozyskiwania materiału roślinnego
atrakcyjną alternatywę stanowi produkcja z zastosowaniem roślinnych kultur komórkowych
lub tkankowych. Jednym z pierwszych związków,
który na skalę przemysłową otrzymano tą metodą
był wykazujący działanie przeciwnowotworowe
naftochinon – szikonina. Związek ten pozyskiwany jest z komórek Lithospermum erythrorizon
hodowanych w postaci zawiesiny w bioreaktorach
o pojemności 750 litra. Innym przykładem jest
paklitaksel, alkaloid o aktywności przeciwnowotworowej wyizolowany z kory Taxus brevifolia, który
stosowany jest w leczeniu raka piersi, jajników czy
mięsaka Kaposiego. Paklitaksel produkowany jest
w roślinie w tak niewielkim stężeniu, że leczenie
jednego pacjenta wymaga zniszczenia co najmniej
sześciu 100-letnich drzew. Paklitaksel pozyskiwany
był ze źródeł naturalnych od czasu odkrycia w 1967
aż do 1993 roku, kiedy to rozpoczęto alternatywną
produkcję tego chemioterapeutyku w hodowli in
vitro komórek T. brevifolia na skalę przemysłową.
18
Transformacja roślin przy użyciu bakterii
Roślinne kultury zawiesinowe (Fig. 1) są stosowane często w produkcji metabolitów roślinnych na
skalę przemysłową z powodu swej jednorodności
oraz istnienia opracowanych metod hodowli w bioreaktorach o dużej pojemności. Problemem w przypadku tego typu kultur jest zwykle niestabilność genetyczna, niska wydajność produkcji, a także akumulacja wielu związków w wakuolach komórkowych, co sprawia że aby je „wydobyć” z komórek,
konieczna jest likwidacja hodowli. Jedną z metod
pozwalających na uzyskanie wyższego poziomu
roślinnych metabolitów wtórnych w kulturach in
vitro jest wykorzystanie bakterii z rodzaju Agrobacterium. Są to Gram ujemne patogeny wielu
roślin dwuliściennych. W trakcie infekcji bakterie
z rodzaju Agrobacterium wprowadzają do komórek
rośliny (gospodarza) fragment DNA plazmidowego, który zawiera geny kodujące enzymy biorące
udział w syntezie roślinnych regulatorów wzrostu
oraz opin, stanowiących źródło węgla dla bakterii. W wyniku transformacji komórki roślinne
w miejscu infekcji rosną i dzielą się intensywnie,
co prowadzi do utworzenia narośli mającej postać
guza lub „brody korzeniowej”, w zależności od
gatunku infekującej bakterii (Fig. 2). O ile w rolnictwie czy sadownictwie choroby wywoływane
przez Agrobacterium spp. są przyczyną wielu
strat, to w roślinnych kulturach in vitro bakterie
te stanowią bardzo użyteczne narzędzie w ręku
biotechnologa. Przykładem może być wykorzystanie procesu transformacji roślin w kulturach
in vitro do produkcji metabolitów wtórnych. W
tym przypadku wykorzystuje się szczepy Agrobacterium rhizogenes. W wyniku procesu transformacji, w miejscu infekcji następuje intensywny
wzrost licznych, drobnych korzeni zwanych korzeniami włośnikowatymi (Fig. 1, 2). Korzenie takie
charakteryzuje niezwykle szybki i nieograniczony
wzrost na pożywkach bez dodatku regulatorów
wzrostu. Ponadto kultury korzeni włośnikowatych
charakteryzuje znaczne zróżnicowanie komórek
w porównaniu z hodowlą zawiesinową, co sprzyja
zwiększonej produkcji niektórych metabolitów
roślinnych. Dodatkowe podwyższenie poziomu
produkowanych związków jest możliwe dzięki zastosowaniu transgenicznych szczepów A. rhizogenes,
które w fragmencie wprowadzanym do komórki
roślinnej posiadają gen/y kodujące enzymy biorące
Laborant Nr 2/2011
Biotechnologia
A.
WARUNKI
NATURALNE
B.
WARUNKI
IN VITRO
Komórka roślinna
nietransformowana
DNA genomowy
Plazmid Ri/Ti z
przenoszonym do komórki
roślinnej fragmentem DNA
Plazmid z przenoszonym
do komórki roślinnej
transgenem lub plazmid Ri
Agrobacterium rhizogenes
lub A. tumefaciens
Transformowana
komórka roślinna
Broda
korzeniowa
Transformowana
komórka roślinna
Guz
Hodowla tumorowatej
tkanki kalusa
Tkanki transformowane fragmentem
plazmidu Ri lub Ti
Tkanki transformowane transgenem lub
fragmentem plazmidu Ri
Hodowla korzeni
włośnikowatych w
pożywce płynnej
Transformowana (transgeniczna) roślina
zregenerowana z komórek kalusa
Fig 2. Transformacja roślin w warunkach naturalnych przez bakterie z rodzaju Agrobacterium oraz zastosowanie tego procesu w kulturach in vitro.
A. W warunkach naturalnych w wyniku infekcji przez Agrobacterium rhizogenes lub A. tumefaciens do genomu komórek roślinnych przenoszony jest
odpowiednio - fragment plazmidu Ri lub Ti. W rezultacie tkanka ulega rozrostowi i tworzą się narośla w postaci brody korzeniowej lub tumorów.
B. W kulturach in vitro fragmenty roślin transformowane są za pomocą dzikich szczepów A. rhizogenes lub zmodyfikowanych genetycznie szczepów
obu gatunków, które posiadają transgen(y) we fragmencie plazmidu przenoszonym do komórki roślinnej. W wyniku transformacji otrzymuje się kultury
korzeni włośnikowanych lub rośliny transgeniczne.
www.czasopismolaborant.pl
19
Biotechnologia
udział w szlakach metabolicznych wielu ważnych
metabolitów wtórnych. Tą metodą dzięki wprowadzeniu genu 6-β-hydroksylazy pochodzącego
z Hyoscymus muticus otrzymano kulturę korzeni
włośnikowatych Atropa belladonna o wysokiej
zawartości hioscyjaminy. W zastosowaniu korzeni
włośnikowatych na skalę przemysłową problem
jest technologia hodowli tych kultur. Prowadzone
są prace nad zastosowaniem specjalnych bioreaktorów, w których korzenie umieszczone na specjalnych siatkach lub drutach, a pożywka dostarczana
jest w postaci mgły.
Podwyższanie poziomu metabolitów wtórnych
w kulturach in vitro
Wykorzystując fakt, że produkcja metabolitów
wtórnych jest zwykle odpowiedzią rośliny na czynnik stresowy, do poprawienia produktywności kultur roślinnych stosuje się zabieg elicytacji. Polega
on na traktowaniu kultur roślinnych elicytorami,
czyli związkami lub czynnikami fizykochemicznymi takimi jak: metale ciężkie, promieniowanie
UV, enzymy czy składniki ścian komórkowych
bakterii i grzybów. W rezultacie w komórkach
roślinnych indukowane są szlaki syntezy metabolitów wtórnych mających na celu neutralizację
zewnętrznego zagrożenia. Przykładem skutecznego elicytora jest chitozan, pochodna chityny
wchodząca w skład ścian komórkowych grzybów
oraz kutikuli stawonogów. Poza stymulacją syntezy
wielu metabolitów wtórnych należących do naftochinonów, alkaloidów czy terpenoidów posiada
on własności polikationitu, przez co wpływa na
przepuszczalność błon komórkowych, zwiększając
wydzielanie produktów na zewnątrz komórek. Do
innych zabiegów technologicznych pozwalających
zwiększyć wydajność produkcji w kulturach in vitro należy metoda immobilizacji komórek. Unieruchomienie zawiesiny komórkowej na nośnikach takich jak alginian wapnia, wata szklana czy włókna
bawełniane zwiększa zagęszczenie komórek, przez
co imitowane są warunki panujące w tkance
roślinnej. Komórki immobilizowane są dużo
bardziej odporne na stres mechaniczny, dzięki czemu wydłuża się czas kultury i produkcji.
Szlaki syntezy wielu ważnych metabolitów
wtórnych są wieloetapowe, a biorące w nich udział
enzymy katalizują reakcje z różną wydajnością.
Wprowadzenie do pożywki hodowlanej prekursora
20
lub intermediatu szlaku metabolicznego, który
wytwarzany jest w komórce na niskim poziomie
może pozytywnie wpłynąć na zawartość produktu
końcowego. Do często stosowanych prekursorów
należą: L- fenyloalanina, kwas ferulowy i kwas cynamonowy, należące do szlaku syntezy fenylopropanoidów, który stanowi źródło szeregu roślinnych
metabolitów wtórnych. Na wydajność poszczególnych etapów syntezy metabolitów wtórnych ma
także wpływ gromadzenie w komórce produktu
końcowego, bardzo często toksycznego w wysokich stężeniach. Podwyższony poziom metabolitów wtórnych hamuje ich syntezę w komórce na
zasadzie sprzężenia zwrotnego lub stymuluje ich
degradację enzymatyczną. Aby przeciwdziałać tym
negatywnym efektom oraz ułatwić odzyskiwanie
produktu z hodowli roślinnej dodaje się do pożywki
żywice jonowymienne (np. Amberlite), na których
powierzchni adsorbowane są metabolity wtórne
uwolnione poza komórkę. Dzięki temu równowaga
szlaków metabolicznych przesuwa się w kierunku
syntezy, a jednocześnie produkt łatwo odzyskiwany z wymiennika, poddawany jest wstępnemu
oczyszczeniu. Przykładem skutecznego zastosowania polimerowego adsorbentu w kulturach
roślinnych jest użycie ciągłej recyrkulacji pożywki
przez kolumnę wypełnioną żywicą jonowymienną
w hodowli zawiesinowej komórek Duboisia leichardtii powodujące wzrost sekrecji oraz pięciokrotne
zwiększenie produkcji alkaloidu - skopolaminy.
Rośliny w kulturach in vitro posiadają zdolność
do enzymatycznego przekształcania związków
podanych egzogennie do podłoża hodowlanego.
Umożliwia to otrzymanie z wysoką wydajnością
wielu metabolitów występujących na bardzo niskim poziomie lub zupełnie nowych związków
nie występujących w naturze. Zastosowanie
komórek roślinnych umożliwia wieloetapowe
przekształcenie substratów, a także gwarantuje
regio- i stereo specyficzność przeprowadzanych
reakcji. Kultury zawiesinowe Stewia rebaudiana i Digitalis purpurea są wykorzystywane do
przekształcania diterpenu stewiolu do jego glukozydów – stewiozydu i stewiobiozydu, związków
100-krotnie słodszych niż cukier trzcinowy.
Niezróżnicowane komórki Digitalis lanata mogą
przeprowadzać liczne reakcje modyfikacji egzogennych glikozydów kardenolidowych, mimo
iż nie są one zdolne do produkcji żadnego z tych
Laborant Nr 2/2011
Biotechnologia
związków. Przykładem jest hydroksylacja digitoksygeniny w hodowli zawiesinowej D. lanata,
w wyniku której otrzymuje się digoksygeninę – lek
nasercowy o dużo niższej toksyczności niż substrat.
Ponadto zaawansowane testy kliniczne prowadzone
są na antygenach wirusa HBV oraz wścieklizny,
wytwarzanych w roślinach ziemniaka i szpinaku
w celu zastosowania ich jako szczepionek jadalnych.
Biofarmaceutyki
Poza zainteresowaniem roślinnymi metabolitami
wtórnymi jako źródłem leków, istnieje rosnące zapotrzebowanie na wysoko przetworzone produkty
naturalne zwane biofarmaceutykami. Należą do
nich preparaty stosowane do celów diagnostycznych, w lecznictwie (np. leki hormonalne) i profilaktyce (np. antygeny wirusowe wchodzące w
skład szczepionek). Biofarmaceutyki, których
większość stanowią białka, wykazują zwykle
wysoką skuteczność w działaniu. Niestety preparaty takie produkowane w komórkach bakteryjnych są zwykle nieaktywne z powodu braku
modyfikacji posttranslacyjnych charakterystycznych dla organizmów wyższych. Alternatywą
jest wykorzystanie eukariotycznych systemów
ekspresji w postaci hodowli komórek owadzich
czy zwierzęcych, jak również transgenicznych
zwierząt. Takie rozwiązania niosą jednak ze sobą
bardzo wysokie koszty, a także, w przypadku modyfikowanych zwierząt, problemy natury etycznej i prawnej. Ponadto w systemach zwierzęcych
istnieje ryzyko przeniesienia wraz z produktem
białkowym groźnych dla ludzi patogenów jak
wirus zapalenia wątroby typu C czy priony. Z tego
względu zastosowanie transgenicznych roślin do
produkcji biofarmaceutyków na dużą skalę wydaje
się być obiecującym rozwiązaniem. W systemie
tym produkcja biomasy jest bardzo ekonomiczna, a oczyszczanie produktu białkowego często
może być ominięte, jak to ma miejsce w przypadku roślin jadalnych produkujących białka szczepionkowe. Rewolucję jakiej dokonało wprowadzenie roślinnych systemów ekspresyjnych
do produkcji biofarmaceutyków obrazuje fakt,
iż technologia ta spowodowała spadek ceny 1 kg
przeciwciał monoklonalnych z 3 mln $ do około
100 $. Do tej pory uzyskano wiele roślin transgenicznych produkujących szereg białek ludzkich, antygenów wirusowych czy przeciwciał.
Spośród tych produktów najbliższe wprowadzeniu na rynek jest produkowane w roślinach tytoniu przeciwciało skierowane przeciwko Streptococcus mutans – bakterii powodującej próchnicę.
Jak ulepszyć pomidora i pozbyć się rtęci z gleby?
Jedną z ważniejszych gałęzi „zielonej” biotechnologii jest ulepszanie właściwości odmian uprawnych.
W przeciwieństwie do tradycyjnych metod hodowli wykorzystujących krzyżowanie roślin i selekcję,
obecnie dysponujemy licznymi narzędziami
umożliwiającymi usprawnienie oraz większą
kontrolę tego procesu. Jedną z nich jest tworzenie
odmian transgenicznych poprzez wprowadzenie
genu z innego gatunku lub modyfikację stopnia
ekspresji genu istniejącego. Do tej pory otrzymano liczne odmiany roślin użytkowych posiadające
przewagę nad tradycyjnymi wariantami w zakresie odporności na patogeny, pestycydy, tolerancji
na metale ciężkie czy jakości otrzymywanego
produktu. Pierwszą zmodyfikowaną genetycznie
rośliną, wprowadzoną na rynek w 1994 roku,
była odmiana pomidora o nazwie „Flavr-Savr”,
o obniżonej aktywności genu kodującego pektynazę, co skutkowało spowolnionym procesem dojrzewania owoców i umożliwiło wydłużenie okresu
ich przechowywania. Obecnie większość areału
upraw transgenicznych na świecie zajmują rośliny
posiadające cechy odporności na herbicydy o sze-
www.czasopismolaborant.pl
Reklama
21
Biotechnologia
rokim spektrum takie jak Roundoup (glifosat),
a także, odporności na owady dzięki obecności genu kodującego toksyczne białko Cry pochodzącego
z bakterii Bacillus thuringensis. Ponadto prowadzone są badania nad odmianami o zmodyfikowanej zawartości skrobi, mikroelementów, witamin, a także o obniżonej zawartości kofeiny czy
białek alergennych. Transgeniczne rośliny tworzą
również obiecującą perspektywę dla fitoremediacji,
procesu polegającego na wykorzystaniu roślin do
usuwaniu szkodliwych związków ze środowiska.
Najczęściej stosowane są do tego celu geny
pochodzące z mikroorganizmów, które są naturalnie zdolne do degradacji toksyn lub redukcji jonów
metali ciężkich. Dzięki wprowadzeniu zmodyfikowanego genu MarA z Escherichia coli kodującego
reduktazę rtęciową do genomu Arabidopsis thaliana oraz Populus sp., rośliny te uzyskały zdolność
do redukcji jonów rtęci obecnych w glebie do rtęci
metalicznej uwalnianej następnie do atmosfery.
Ponieważ odporność roślin na abiotyczne czynniki stresowe takie jak susza czy zasolenie jest cechą
warunkowaną przez liczne procesy metaboliczne,
otrzymanie odmiany odpornej za pomocą modyfikacji pojedynczych genów jest niezwykle trudne.
W tym celu można zastosować proces selekcji
w roślinnych kulturach in vitro, a warunkiem jej
skuteczności jest istnienie zmienności w obrębie
puli testowanych genotypów. Roślinne kultury
kalusa czy zawiesiny komórkowej charakteryzują
się wysokim poziomem mutacji spontanicznych,
niespotykanym w warunkach naturalnych w roślinach, wynikających głównie z szybkiego tempa
podziałów komórkowych. Traktując kulturę kalusa
Cuccumis sativus filtratem z kultury grzyba Fusarium oxysporum uzyskano odmianę odporną na
tego patogena, natomiast hodowla kalusa Nicotiana tabacum na pożywce zawierającej wysokie
stężenie NaCl umożliwiła wyselekcjonowanie
roślin odpornych na zasolenie. Dodatkowo, aby
zwiększyć zmienność w kulturze in vitro, a tym
samym poprawić wydajność selekcji, stosuje się
mutagenezę z użyciem czynników fizycznych (np.
promieniowanie UV) lub chemicznych (np. nitrozo
-guanidyna). Inną metodą pozwalającą na tworzenie
nowych odmian roślin o unikatowych kombinacjach cech jest hybrydyzacja somatyczna. Technika ta polega na enzymatycznym usunięciu ścian
komórkowych z komórek roślinnych, a w dalszym
22
etapie na fuzji tak wyizolowanych protoplastów
z różnych odmian lub gatunków. W ten sposób
otrzymywane są mieszańce posiadające nowe kombinacje genomów jądrowych oraz cytoplazmatycznych (chloroplastów i mitochondriów) np. nowe
odmiany Brassica napus odporne na patogeny grzybowe czy nicienie, a powstałe w wyniku hybrydyzacji B. napus z protoplastami innych gatunków.
Wszystkie wspomniane wyżej modyfikacje roślin w celu otrzymania odmian użytkowych czy też
produkcji biofarmacetyków nie byłyby możliwe
do osiągnięcia bez opracowania wydajnych metod
modyfikacji genomu roślinnego. Jedną z często stosowanych technik jest wprowadzanie transgenów
do komórek roślinnych z użyciem wspomnianych
już bakterii z gatunku Agrobacterium jako wektorów. Szczepy wykorzystywane do transformacji
posiadają zmodyfikowany plazmid Ti, w którym
interesujący gen wraz z genem umożliwiającym
selekcję umieszczone są w rejonie przenoszonym do komórki w trakcie infekcji. Innym wektorem do transformacji są zmodyfikowane wirusy
roślinne np. wirus mozaiki tytoniu, stosowane
do indukowania przejściowej ekspresji transgenu
w rozwiniętych roślinach. Modyfikacji genomu
roślinnego można także dokonać za pomocą metod bezwektorowych takich jak transformacja
roślinnych protoplastów z użyciem elektroporacji
czy glikolu polietylenowego, a także coraz powszechniej stosowane mikrowstrzeliwanie polegające
na wprowadzaniu do komórek mikronośników
opłaszczonych DNA. Zaletą techniki mikrowstrzeliwania jest możliwość wprowadzania transgenu
do organelli komórkowych, a także stosowania
jej praktycznie do wszystkich typów tkanek.
Człowiek od wieków zależał od roślin, które
stanowiły źródło pożywienia, budulec, a także
źródło leków, natomiast dynamiczny przyrost liczby ludności oraz zmiany kulturowe wymusiły
zmiany w podejściu do wykorzystania tej części
zasobów naturalnych. Rozwój najnowszej biotechnologii umożliwia zmniejszenie negatywnego
wpływu na środowisko pochodzącego z intensyfikacji produkcji rolnej wynikające z odpowiedniego kształtowania predyspozycji genetycznych
hodowanych odmian. Osiągnięcia tej dziedziny pozwalają także na pełniejsze wykorzystanie
potencjału roślin w takich gałęziach gospodarki
jak przemysł farmaceutyczny czy kosmetyczny.
Laborant Nr 2/2011