16.16: トランスジェニック植物

トランスジェネシスと呼ばれる組換えDNA技術は、生物から外来遺伝子を追加したり、有害な遺伝子を除去したりするためによく使用されます。このような遺伝子組み換え生物はトランスジェニック生物と呼ばれます。

史上初のトランスジェニック植物は、1983年に開発されたタバコ植物で、タバコモザイクウイルスに対する耐性を示しました。それ以来、作物植物の農業、観賞、園芸の価値を向上させるために、多くのトランスジェニック植物が開発され、商品化されてきました。トランスジェニック植物は、経済的に重要な代謝物またはタンパク質を産生するためのバイオリアクターとしても使用できます。

植物への遺伝子導入の物理的方法

エレクトロポレーションやマイクロプロフェンティルボンバードなどの多くの方法を使用して、外来遺伝子を植物のプロトプラストに導入できます。エレクトロポレーション中、デバイスは高電圧パルスをプロトプラスト懸濁液に送達します。これにより、プロトプラストの透過性が向上し、外来DNAが細胞に侵入して植物ゲノムに組み込まれるようになります。

対照的に、微小発射体衝撃または生物学的法では、タングステンまたは金で作られた球状粒子(微小発射体)が目的のプラスミド運搬遺伝子でコーティングされます。次に、コーティングされた粒子は、パーティクルガンと呼ばれる機器で300〜600 m / sまで加速されます。この装置は、高圧ヘリウムガスを使用して推進力を提供し、プラスミドでコーティングされた粒子が植物細胞壁を貫通するのを助けます。細胞内に入ると、目的の遺伝子は植物ゲノムに組み込まれます。この方法は、カルス培養、分裂組織、未成熟胚、植物細胞懸濁液などにDNAを導入するために使用できます。

トランスジェニック植物の応用

組換えDNA技術は、害虫やウイルスに強い植物の開発に広く使用されています。この技術は、種子の脂質、デンプン、およびタンパク質含有量を変更するのにも役立ちます。

たとえば、ゴールデンライスは、栄養価が強化された遺伝子組み換えイネ植物です。このトランスジェニック品種の米は、ビタミンAの前駆体であるβ-カロチンを生成し、黄金色を与えます。これは、アグロバクテリウムを介したDNA形質転換によって産生され、酵素をコードする3つの遺伝子(フィトエンシンターゼ、フィトエンデサチュラーゼ、およびリコピンβ-シクラーゼ)を標的とするイネ胚のゲノムに挿入されます。その後、胚はβ-カロチンを生成する植物に成長します。ゴールデンライスは、発展途上国のビタミンA欠乏症に対処するために開発されました。

Bt綿などの他のいくつかのトランスジェニック植物は、細菌Bacillus thuringiensis(土壌中に見られるグラム陽性菌)から分離された遺伝子を挿入することによって改変されています。このようなトランスジェニック植物は、有害な昆虫を殺すクリスタルまたは「クライ」タンパク質を生成し、植物を昆虫抵抗性にします。