Цель генетического модифицирования
Генетическая модификация может давать растению и пищевому продукту, который производится из неё, целый ряд признаков. Большинство культивируемых генно-модифицированных организмов обладают устойчивостью к насекомым-вредителям или к гербицидам. Это значительно облегчает культивирование, а также снижает затраты на обработку ядохимикатами.
Устойчивость к гербицидам
Большинство гербицидов действуют избирательно против нежелательных видов растений. Кроме этого существуют гербициды широкого спектра действия, которые влияют на обмен веществ практически всех видов растений, как например глифосат, глюфозинат аммония, или имидазолин.
Механизм действия глифосата заключается в том, что он ингибирует фермент 5-енолпирувил-шикимат-3-фосфат-синтазу, участвующую в синтезе важных аминокислот. Благодаря переносу формы гена 5-енолпируват-шикимат-З-фосфатсинтазы (CP4 EPSPS) из грунтовой бактерии Agrobacterium tumefaciens удалось придать признаки устойчивости к глифосату.
Перенос гена фосфинотрицин-N- ацетилтрансферазы (PAT) из бактерии Streptomyces viridochromogenes обеспечил трансгенным растениям стойкость к гербициду глюфозинат аммония (Либерти — коммерческое название производителя Bayer)
Существуют также сорта, устойчивые к гербициду 2,4-D[1] за счет вставки синтетической формы гена бактерии Sphingobium herbicidovorans.
В 2008 году выращивание трансгенных растений со стойкостью к гербицидам занимало первое место в общем количестве всех выращенных трансгенных растений и составило 63 % или 79 млн из 125 млн гектаров, засеянных трансгенными растениями в мире. Подсчитано, что только выращивание трансгенной сои с устойчивостью к гербицидам с 1996 по 2007 года привело к кумулятивному уменьшению использования общего количества гербицидов на 73 тысячи тонн (4.6 %)[2]. В 2009 году стойкие к гербицидам растения потеснили сорта, устойчивые к насекомым-вредителям и несущие сразу два или три встроенных признака
Устойчивость к насекомым
Инсектициды на основе бактериального Bt-токсин использовались в сельском хозяйстве с конца 1930-х годов[4]. В органическом земледелии распространено использование бактериальной суспензии Bacillus thuringiensis для борьбы с насекомыми. Перенесённый в геном растения бактериальный ген cry Bt-токсина придает растению устойчивость против ряда насекомых-вредителей. Самые распространённые растения, в которые встраивают ген Bt-токсина — кукуруза (линия MON810 производства Монсанто) и хлопчатник, разработанный и предложенный Монсанто в 1996 году. Была попытка перенести ген Bt-токсина в картофель с целью борьбы с колорадским жуком, однако способ оказался неэффективным, поскольку трансгенный картофель оказался уязвимым к тле Aphidius nigripes[5]. Преимущество трансгенных растений в том, что внедрение генов инсектицидов непосредственно в растение не приводит к уничтожения всех насекомых (в том числе полезных) вследствие обработки полей. Недостатком является то, что инсектицид присутствует в растении перманентно, что делает невозможным его дозировку. Кроме того, в трансгенных сортах первого поколения ген экспрессируется под конститутивным промотором, поэтому продукт его гена присутствует во всех частях растения, даже в тех, которые насекомыми не поражаются. Для решения этой проблемы разрабатываются генетические конструкции под контролем специфических промоторов[6]. В 2009 году трансгенные Bt-растения были самыми распространёнными по количеству культивированных трансгенных растений.