Генетическая инженерия спасет каштаны Северной Америки

Настоящее экологические бедствие претерпевают сегодня леса Северной Америки. Патогенные грибы практически уничтожили здесь обширные в недавнем прошлом каштановые деревья. Это великолепное дерево может достигать в высоту 20 м., а его обхват равен 2 м. Одно из наиболее крупных деревьев американского каштана таких размеров сохранилось в Орегоне. Роковой шаг в гибели каштанов был сделан в 1876 г. Тогда Сэмюэл Парсонс по¬лучил из страны восходящего Солнца семена каштана. Предприимчивый американец решил не терять время зря и попробовать организовать свой собственный бизнес. Он решил выращивать саженцы каштана на продажу.

Однако вскоре выяснилось, что партия японских семян содержала споры гриба Cryphonectria parasitica. Это стало причиной возникновения самой крупной экологической катастрофы на всем восточном североамериканском побережье. Дело в том, что азиатские родственные деревья смогли приобрести иммунитет на этот гриб, а вот их американские собратья никогда раньше не сталкивались с таким врагом. Гриб С. parasitica приводит к быстрой гибели всего дерева, образуя углу¬бления в его коре, которая заполняется вскоре омертвевшей древесиной. Такие углубления образуются по всему периметру ствола дерева. Это блокирует водный обмен и лишает дерева питания между листьями и корнями. За полвека гриб-убийца погубил свыше 3 млрд. американских каштанов. До начала XX в. доля североамериканских каштанов составляла четверть всей площади лиственных деревьев. На сегодняшний день, к сожалению, от большинства из них остались миллионы пней, но даже здесь, среди трухлявых пней, по-прежнему живут и размножаются патогенные грибы. А ведь каштан зубчатый был раньше основным видом деревьев, который обеспечивал кормом здешний животный мир. Их гибель привела к сокращению численности популяции диких животных.

Для восстановления популяции каштанов селекционеры пытались скрестить их со своими более жизнестойкими китайскими родственниками, но более успешный способ предложили генетики. Они выдвинули идею включить в геном каштанов гены пшеницы и других растений, которые имеют высокую устойчивость к древесному грибу-убийце. Если американские власти согласятся на интродукцию подобных трансгенных деревьев, то каштан будет первым в истории возрожденным с помощью генной инженерии растением. В настоящее время ведутся работы по внедрению гена пшеницы, который может кодировать фермент «оксалат-оксидазу». Это фермент способен расщеплять щавельную кислоту, которую как раз и вырабатывают зловредные грибы. Именно щавельная кислота вызывает гибель коры дерева. Ученые уже смогли разработать метод введения данного генома в клетки растений.

Эксперименты показывают, что полученные трансгенные растения могут успешно справляться с выделяемой грибами едкой кислотой. Первые эксперименты, проведенные в 2006 году не дали нужного результата из-за недостаточности выработки необходимых ферментов. В 2012 году ученые смогли сконструировать новый промотор гена (регулятор включения и выключения его работы) и достигли успеха.

Некоторые из деревьев оказались даже более устойчивыми, чем их китайские собратья. Ученые также ведут исследования самого генома каштана с целью нахождения тех генов, которые создают устойчивость китайского представителя к патогенному грибу. На данный момент удалось уже идентифицировать 27 генов, которые могут быть причастны к резистентности китайских каштанов к заболеванию. Американские ученые уже имеют 1 000 трансгенных деревьев, которые могут сопротивляться в условиях дикой природе вторжению грибов-убийц.

В геноме таких деревьев встроены сегменты ДНК от китайских каштанов. Теперь нужно одобрение Министерства сельского хозяйства США для получения такого же статуса, как и другие генетически-модифицированные культуры. Инженеры-генетики уверяют, что они не намерены высаживать подобные деревья на сельскохозяйственных площадях для получения прибыли. Следует отметить, что зрелые плоды каштана вполне съедобны и их употребляют в пищу. Деревья могут быстро расти, поэтому они используются в экономической сфере для получения биотоплива.