department of genetics and biotechnology
кафедра генетики и биотехнологии
Transgenic plants hold a significant position in modern agriculture across many countries. The area devoted to genetically modified (GM) crops is increasing annually and currently exceeds 200 million hectares. Scientific literature is increasingly focused on assessing the potential environmental impacts of cultivating transgenic plants. Of greatest concern are the effects of insecticidal proteins on non-target fauna and microbial communities in the rhizosphere and phyllosphere, as well as the potential for transgene flow into the environment due to the uncontrolled release of transgenic crop seeds into ecosystems and cross-pollination between transgenic and non-transgenic varieties of the same species or native plant species.
A number of authors have studied the emergence and spread of spontaneous hybrids of transgenic varieties over multiple years, but longer-term studies remain challenging. In this context, naturally occurring transgenic plants, which arose from genetic transformations hundreds of thousands to millions of years ago, can serve as an intriguing model for understanding the evolutionary fate of transgenes, both under stabilizing selection and in its absence. Recent research has expanded the list of naturally occurring transgenic plants to include hundreds of species. Of particular interest are genera where the sequence diversity of natural transgenes has been thoroughly assessed across a wide range of species, ecotypes, and populations. These include Nicotiana, Camellia, Arachis, Vaccinium, Cuscuta, and Ipomoea, among others.
Representatives of these genera illustrate the distinct evolutionary fates of natural transgenes. Some transgenes remain intact and are expressed, leading to the emergence of new biosynthetic pathways in plants. Others lose their integrity, accumulate point mutations, and undergo significant rearrangements over time, sometimes being completely eliminated. Such trends have been observed in specific genes within the genera Nicotiana, Camellia, Arachis, and Vaccinium. Collectively, these data suggest that in the absence of selective pressure for traits controlled by transgenes, plants not only accumulate point mutations but also actively attempt to eliminate the transgenes.
Трансгенные растения занимают важное место в современном сельском хозяйстве многих стран. Рост посевных площадей под ГМ культурами увеличивается год от года и составляет более 200 миллионов гектаров. В научной литературе все больше внимания уделяют оценке возможных экологических последствий возделывания трансгенных растений. Наибольшую обеспокоенность вызывают вопросы, связанные с возможностью действия инсектицидных белков на нецелевую фауну и сообщества микроорганизмов ризосферы и филлосферы, а также проблемы утечки трансгенов в окружающую среду вследствие бесконтрольного попадания семян трансгенных культур в биоценозы, а также вследствие переопыления трансгенных растений с нетрансгенными сортами того же вида или представителями родственных видов растений. Мониторинг возникновения и распространения спонтанных гибридов трансгенных сортов был исследован рядом авторов в течение нескольких лет эксперимента, однако более проведение более долгосрочных исследований проблематично. В этой связи природно-трансгенные растения, возникшие в природе в результате генетической трансформации сотни тысяч – миллионы лет назад могут выступать интересной моделью эволюционной судьбы трансгенов в случае стабилизирующего отбора в из пользу и в отсутствии такового. Исследования последних лет позволили расширить список природно-трансгенных растений. Сейчас он насчитывает сотни видов. Особый интерес в контексте данной проблемы представляют рода, в которых наиболее детально оценено разнообразие последовательностей природных трансгенов у большого количества видов, экотипов, популяций. К ним относятся
У представителей данных родов можно проследить различиные эволюционные судьбы природных трансгенов. Часть из них остаются интактными, экспрессируются, приводя к появлению у растений новых биосинтетических путей. Другая часть теряет свою интактность, накапливает точковые мутации, а со временем претерпевает более существенные перестройки, вплоть до полной элиминации. Такие тенденции отмечены для некоторых генов у видов в пределах родов