Gerbitsidlarga chidamli transgen o‘simliklar olish reja

Biotexnologiyada gen muhandisligi usullari yordamida o‘simliklarning sifat ko‘rsatgichlarini yaxshilash va hosildorligini oshirish
O‘simliklarni sifat ko‘rsatkichini yaxshilash vazifalaridan asosiysi- o‘simliklarda sintezlanadigan, ularning oziqaviyligi va texnik qiymatini belgilaydigan mahsulotlar, ya’ni, oqsillar, yog‘lar, polisaxaridlar va boshqa moddalarning sifatini yaxshilashga qaratilgandir.
Boshoqli o‘simliklarda endospermning zahira oqsillari alohida o‘rin tutadi. Zahira oqsillar, asosan strukturasi, nukleotid tarkibi bilan bir-biriga o‘xshash, multigenlar oilasiga birlashtirilgan bir necha genlar tomonidan kodirlanadi. Odatda, bu genlarning ekspressiyasi qat’iy to‘qima spetsifikligiga ega va urug‘ rivojlanishining ma’lum bir bosqichida amalga oshadi. Ko‘pincha o‘simliklarning zahira oqsillari tarkibi inson va hayvonlar oziqasi uchun muvozanatlanmagan aminokislotalar tarkibiga ega bo‘ladi. CHunki, dukkaklilarning zahira oqsili – leguminlar metionin aminokislotasi, boshoqlilar oqsili – prolaminlar – lizin, triptofan va treonin aminokislotalarining miqdori kamligi bilan xarakterlanadi. Bu aminokislotalarning tanqisligi urug‘ning oziqaviy qiymatini pasaytiradi.
Oqsillarning aminokislotalar tarkibini an’anaviy usullar bilan yaxshilash ancha murakkabdir, chunki qishloq xo‘jaligi uchun zarur xususiyatlarni belgilovchi genlar ko‘pincha zararli xususiyatlarni chaqiruvchi genlar bilan birikkan holda irsiylanadi. O‘simliklar seleksiyasida makkajo‘xori va arpa doni tarkibida lizin miqdori ancha yuqori bo‘lgan opak-2, xayproli tipidagi mutantlarining qo‘llanilishi, don sifatini yaxshi natija bermadi, chunki mutant formalarda lizin miqdorining oshishi asosiy zahira oqsillar zein va gordeinlar sintezini o‘g‘irlaydi, natijada, o‘simliklarning hosildorligi pasayib ketadi.
SHuning uchun gen-muhandislik usullarini qo‘llanilishi genomiga faqat foydali genlar kiritilgan yangi navlarni yaratishda muhim ahamiyat kasb etadi. Masalan, prolamin genlariga qo‘shimcha lizin kodonlarining kiritilishi lizinga boy oqsillarning sintez bo‘lishiga va oqsilning oziqlik qiymatining oshishiga olib keladi.
O‘simliklar sifatini gen-muhandislik texnologiyalari yordamida yaxshilash va ulardan sifatli mahsulotlar olish bir necha bosqichlarni o‘z ichiga oladi:

1. 
   zahira oqsillar genlarini klonlash;
   
2. 
   oqsillarning to‘qimaga xosligi va vaqtincha ekspressiyasi mexanizmini o‘rganish va bunday maxsus ekspressiyani boshqaruvchi va belgilovchi DNK izchilligini aniqlash;
   
3. 
   aminokislotalar tarkibini yaxshilash maqsadida zahira oqsillar genlari nukleotid ketma-ketligini maqsadli o‘zgartirish;
   
4. 
   o‘zgartirilgan gen tutuvchi vektorlar yaratish;
   
5. 
   takomillashgan genlarni o‘simliklarga kiritish;
   
6. 
   genlar ekspressiyasini va mahsulot sifatini sinovdan o‘tkazish;
   

Genning nukleotid ketma-ketligi uning oqsil sintezi boshqaruvida ishtirok etuvchi elementlarini aniq o‘rganishni o‘z ichiga oluvchi tayyorgarlik bosqichisiz amalga oshmaydi.
Dunyo olimlari tomonidan donli, boshoqli va boshqa bir qator o‘simliklar zahira oqsillarining o‘nlab genlari o‘rganilgan. Hozirgi kunda tadqiqotchilar tomonidan arpa gordeini, bug‘doy  va  - gliadinlari va glyutenini, makkajo‘xori zeini, dukkaklilar leguminlari, kartoshka patatini va boshqa oqsillarning 10 ga yaqin genlari klonlangan. Ba’zi genlarning nukleotid ketma-ketliklari aniqlangan. Zahira oqsillarni ajratishning umumiy rejasi quyidagilarni o‘z ichiga oladi: 1) mos m RNK ni olish va qisman tozalash; 2) komplementar kDNK sintezlash va klonlash; 3) genlar bankidan zahira oqsillar genini nukleotid ketma-ketligini ajratish.
Zahira oqsillar sintezi aniq boshqaruvga ega: genlar faqat bitta to‘qimada (faqat boshoqlilar prolamini donning endospermida) va urug‘ rivojlanishining qisqa davrida ekspressiyalanadi. Zahira oqsillar genlarini o‘rganish, ular tuzilishining umumiyligini va o‘z o‘rnida ularning bir xil funksiyalarni bajarishini ko‘rsatadi.
Ko‘pchilik zahira oqsillar genlarida intronlar bo‘lmaydi. Bundan tashqari, ularda transkripsiya boshlanish nuqtasidan 300 n.j. oralig‘ida endosperm-boks deb nomlangan 25 nukleotid juftlikdan iborat maxsus ketma-ketlik asosida joylashgan. Endosperm-boks funksiyasini aniqlash, aynan mazkur 25-nukleotid juftlikning mavjud bo‘lishi don endospermiga zahira oqsillari genlarining to‘qimaga xos ekspressiyasini amalga oshishi bog‘liq bo‘lishini ko‘rsatadi. SHuningdek, oldida endosperm–boks izchilligi joylashgan har bir genning mahsuloti, faqat donda yoki urug‘da sintezlanadi va uni takomillashgan prolamin oqsillar genlari ketma-ketligini tutuvchi vektor tarkibiga kiritishdan maqsad ularning don yoki urug‘ tarkibida saqlanib qolishini ta’minlashdan iborat.
Aminokislotalar tarkibi yaxshilangan oqsilli transgen o‘simliklar olishning keyingi bosqichini takomillashtirilgan  -zeini misolida ko‘rish mumkin. Makkajo‘xorining  -zein oqsili lizinning miqdori kamligi bilan xarakterlanadi. Bu esa oqsilning oziqlik qiymatini pasaytiradi.  -zein geni ketma-ketligiga yo‘naltirilgan – oligonukleotid mutagenezi usuli orqali lizinning qo‘shimcha kodonlari kiritiladi. Olingan  -zeinning modifikatsiya qilingan geni lizin tutuvchi oqsil ekspressiyasini amalga oshiradi. Bunday tadqiqot birinchi marta  -zein ketma-ketligiga yangi kodonlar kiritilishi bo‘yicha amalga oshirilgan (2.12 –rasm). Hozirda bunday yangi tripletlarni kiritilib, oqsillarning aminokislotalar tarkibini o‘zgartirish (yaxshilash) odatiy hol bo‘lib qolmoqda.
Takomillashtirilgan  -zein geni transformatsiya uchun qo‘llaniladigan vektorning T-DNK qismiga klonlangan. SHuningdek, vektor konstruksiya tarkibida endosperm-boks ham bo‘lib, u  -zeinning urug‘da to‘qimaga xos ekspressiyasini yuzaga keltiradi. O‘tkazilgan tadqiqotlarda takomillashtirilgan  -zeini geni bilan transformatsiyalanib, lizin bilan boyitilgan makkajo‘xori o‘simliklari olingan. Modifikatsiya qilingan oqsil transgen makkajo‘xori o‘simligi urug‘larida faol sintezlanadi. Natijada donining sifati yaxshilangan makkajo‘xori tizimlarini olishga muvaffaq bo‘lindi. Keyinchalik bu transgen tizimlar an’anaviy seleksiya usullari yordamida yangi nav va durgaylar olishda qo‘llanilishi mumkin.