Деструкція решток трансгенних рослин картоплі (Solanum tuberosum L.) за впливу ґрунтового мікробіому

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.33730/2077-4893.4.2023.293763

Ключові слова:

генетично модифіковані рослини, целюлозоруйнівна активність ґрунту, дерново-середньопідзолистий ґрунт, ген nptII, ген 35S, деградація ДНК, ґрунтова мікробіота

Анотація

Науковою спільнотою не одне десятиріччя розглядаються різні гіпотези стосовно можливого впливу ГМ-рослин на нецільові мікроорганізми ґрунту, виділяючи прямий та опосередкований вплив. Пряму дію зазвичай легше виявити, адже трансгенні білки, що характеризуються діапазоном елімінації проти певних видів комах, патогенних грибів і бактерій, можуть впливати на нецільові корисні симбіонти та мікробні угруповання ґрунту, які беруть участь у перетворенні органічних речовин. Опосередкований вплив важко оцінити, оскільки багато різних чинників можуть подіяти на склад кореневих ексудатів та метаболічну активність рослин. Зміни в метаболічних шляхах можуть впливати на склад ґрунтових ексудатів і на експресію генів у рослинних тканинах. Одночасно ці зміни можуть позначитись на розкладанні органічних речовин та протіканні мікробіологічних процесів у ґрунті. На основі експериментальних досліджень проведено оцінку швидкості деструкції рослинних решток і деградації ДНК у трансгенних рослинах картоплі в дерново-середньопідзолистому ґрунті картопляної сівозміни. За результатами досліджень встановлено істотну роль мікробіому дерновосередньопідзолистого ґрунту картопляної сівозміни у руйнуванні решток трансгенних рослин картоплі та деградації ДНК. Деструкція решток трансгенних рослин за впливу мікрофлори дерново-середньопідзолистого ґрунту картопляної сівозміни становила 30 діб із втратою сирої маси 87,14±1,11%. Деградація ДНК у зазначений термін сягає 88% (186 нг/мг) від початкової кількості тотальної ДНК, а деградація генів nptII та 35S — близько 90% від початкової їх кількості у продуктах полімеразно-ланцюгової реакції. Виявлено, що близько 90% генів nptII та 35S у ДНК залишків трансгенних рослин картоплі під впливом мікробіому дерново-середньопідзолистого ґрунту відбувається на 30-ту добу.

Посилання

Brief 55: Global Status of Commercialized Biotech/GM Crops.( 2019). URL: https://www.isaaa.org/resources/publications/briefs/55/ [in English].

Kuchnir, G.V., Levitskyj, T.R., Ryvak, G.P. et al. (2022). The tendency of transgenic plants spread in 2019–2021. Scientific and Technical Bulletin оf State Scientific Research Control Institute of Veterinary Medical Products and Fodder Additives аnd Institute of Animal Biology, 23 (1), 71–75. DOI: https://doi.org/10.36359/scivp.2022-23-1.10 [in English].

Wei, W. & Stewart Jr, C.N. (2023). Biosafety and Ecological Assessment of Genetically Engineered and Edited Crops. Plants, 12 (13), 2551. DOI: https://doi.org/10.3390/plants12132551 [in English].

Bauer-Panskus, A., Miyazaki, J., Kawall, K. & Then, C. (2020). Risk assessment of genetically engineered plants that can persist and propagate in the environment. Environmental Sciences Europe, 32 (1), 1–15. DOI: https://doi.org/10.1186/s12302-020-00301-0 [in English].

Lebedev, V., Lebedeva, T., Tikhonova, E. & Shestibratov, K. (2022). Assessing impacts of transgenic plants on soil using functional indicators: twenty years of research and perspectives. Plants, 11 (18), 2439. DOI: https://doi.org/10.3390/plants11182439 [in English].

Arnold, B.J., Huang, I.T. & Hanage, W. P. (2022). Horizontal gene transfer and adaptive evolution in bacteria. Nature Reviews Microbiology, 20 (4), 206–218. DOI: https://doi.org/10.1038/s41579-021-00650-4 [in English].

Kay, E., Vogel, T.M., Bertolla, F. et al. (2002). In situ transfer of antibiotic resistance genes from transgenic (transplastomic) tobacco plants to bacteria. Applied and environmental microbiology, 68 (7), 3345–3351. DOI: https://doi.org/10.1128/AEM.68.7.3345-3351. 2002 [in English].

Barnes, M.A. & Turner, C.R. (2016). The ecology of environmental DNA and implications for conservation genetics. Conservation genetics, 17 (1), 1–17. DOI: https://doi.org/10.1007/s10592-015-0775-4 [in English].

Vancanneyt, G., Schmidt, R., O'Connor-Sanchez, A., Willmitzer, L. & Rocha-Sosa, M. (1990). Construction of an intron-containing marker gene: splicing of the intron in transgenic plants and its use in monitoring early events in Agrobacterium-mediated plant transformation. Molecular and General Genetics MGG, 220, 245–250. DOI: https://doi.org/10.1007/BF00260489 [in English].

Zvyagintsev, D.G. (1991). Metodyi pochvennoy mikrobiologii i biohimii [Methods of soil microbiology and biochemistry]. Moscow [in Russian].

Miguel, C.M. & Oliveira, M.M. (1999). Transgenic almond (Prunus dulcis Mill.) plants obtained by Agrobacterium-mediated transformation of leaf explants. Plant Cell Reports, 18, 387−393. DOI: https://doi.org/10.1007/s002990050591 [in English].

Ctorozhenko, S.V. (1994). Analiz transgennyih rasteniy s pomoschyu polimeraznoy tsepnoy reaktsii: para universalnyih praymerov dlya amplifikatsii posledovatelnosti 35S promotora [Analysis of transgenic plants using the polymerase chain reaction: a pair of universal primers for amplification of the 35S promoter sequence]. Biopolimeryi i kletka — Biopolymers and the cell, 10, 1, 72–75 [in Russian].

Demyaniuk, O.S. & Sherstoboyeva, O.V. (2005). Potentsiina tseliulozolitychna aktyvnist gruntiv riznykh ahroekosystem Ukrainy [Potential cellulolytic activity of soils of different agroecosystems of Ukraine]. Ahroekolohichnyi zhurnal — Agroecological journal, 5, 56–59 [in Ukrainian].

Imshenetskiy, A.A. (1953). Mikrobiologiya tsellyulozyi [Microbiology of cellulose]. Moscow [in Russian].

Shahbaz, M., Kuzyakov, Y., Sanaullah, M. et al. (2017). Microbial decomposition of soil organic matter is mediated by quality and quantity of crop residues: mechanisms and thresholds. Biology and Fertility of Soils, 53, 287–301. DOI: https://doi.org/10.1007/s00374-016-1174-9 [in English].

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-09-26

Номер

№ 4 (2023)

Розділ

Статті

Ліцензія

Авторське право і ліцензування

Умови ліцензії: автори зберігають авторські права і надають журналу право першої публікації з роботою, одночасно ліцензованої за ліцензією Creative Commons Attribution License International CC-BY, яка дозволяє іншим ділитися роботою з визнанням авторства роботи і початкової публікації в цьому журналі.

Якщо стаття прийнята до публікації в «Агроекологічний журнал», автор повинен підписати угоду про передачу авторських прав. Угода відправляється на поштову (оригінал) або адресу електронної пошти (відсканована копія) редакції журналу.

Цією угодою автор підтверджує, що представлені матеріали:

  • не порушують авторських прав інших осіб або організацій;
  • раніше не публікувались в інших видавництвах і не були представлені для публікації в інших виданнях.

Автор передає редакції «Агроекологічного журналу» права на:

  • публікації статті українською (англійською та російською) мовою і поширення її друкованої копії;
  • поширення електронної копії статті, а також електронної копії перекладу статті на англійську мову (для статей українською та російською мовами), будь-якими електронними засобами (розміщення на офіційному сайті журналу, електронних баз даних, сховищ тощо) друкована копія перекладу.

Автор залишає за собою право без згоди редакції та засновників:

  1. Використовувати матеріали статті повністю або частково в ознайомлювальних цілях.
  2. Використовувати матеріали статті повністю або частково для написання власних дисертацій.
  3. Використовувати матеріали статті для підготовки тез доповідей, доповідей конференцій, а також усних доповідей.
  4. Додати електронні копії статті (включаючи остаточну електронну копію, завантажену з офіційного сайту журналу) за адресою:
    • персональні веб-ресурси всіх авторів (веб-сайти, веб-сторінки, блоги тощо);
    • веб-ресурси установ, в яких працюють автори;
    • некомерційні веб-ресурси відкритого доступу (наприклад, arXiv.org).

У всіх випадках наявність бібліографічного посилання на статтю або гіперпосилання на її електронну копію на офіційному сайті журналу є обов'язковим.