Деревья являются одним из лучших достижений на сегодняшний день в области генетической модификации лесных деревьев, области, которая гораздо менее развита, чем ГМО-продукты в растениеводстве. Этот прогресс может оказаться особенно полезным в целлюлозно-бумажной промышленности, а также в развивающейся индустрии биотоплива, основанной на гибридных плантациях тополя.
По словам исследователей, коммерческое использование таких деревьев может быть сделано с тополями, которые также были спроектированы так, чтобы быть стерильными, поэтому они вряд ли распространят свои характеристики на другие деревья.В полевых условиях было продемонстрировано развитие деревьев с мужской стерильностью, которые можно использовать для мужских сортов тополя.
По их словам, женское бесплодие еще не выполнено, но возможно. Однако неясно, разрешат ли регулирующие органы использовать эти деревья, при этом стерильность является ключевым фактором смягчения последствий.«С точки зрения урожайности древесины, здоровья плантаций и продуктивности эти ГМО-деревья могут иметь очень большое значение», — сказал Стивен Штраус, выдающийся профессор лесной биотехнологии в Лесном колледже ОГУ. «Наши полевые эксперименты и продолжающиеся исследования показали результаты, которые превзошли наши ожидания.
И вполне вероятно, что мы недооценили значение этих деревьев для улучшения роста и производства».В крупномасштабном исследовании 402 деревьев из девяти «событий вставки» отслеживался результат размещения гена cry3Aa в гибридных деревьях тополя. Первый этап был проведен в полевых испытаниях между 1998 и 2001 годами, и через 14 лет с тех пор исследования были продолжены в «банке клонов» в ОГУ, чтобы гарантировать, что ценные черты сохраняются с возрастом.
По словам исследователей, все деревья были удалены или вырублены в возрасте двух лет, прежде чем они стали достаточно взрослыми для цветения и размножения, чтобы предотвратить попадание генов в популяции диких деревьев.Благодаря этой генетической модификации деревья смогли производить инсектицидный белок, который помог защитить от нападения насекомых.
Этот метод доказал свою эффективность в качестве меры борьбы с вредителями других видов сельскохозяйственных культур, таких как кукуруза и соя, что привело к значительному сокращению использования пестицидов и снижению потерь урожая.«Атака насекомых может не только убить дерево, но и сделать деревья более уязвимыми для других проблем со здоровьем», — сказала Эми Клоко, научный сотрудник факультета OSU. «В очень плохой год из-за нападения насекомых вы можете потерять целую плантацию».
По словам исследователей, гибридные тополи, которые обычно выращивают густыми рядами на плоской земле, почти как продовольственные культуры, особенно уязвимы для эпидемий насекомых. Ручное внесение пестицидов является дорогостоящим и нацеленным на широкий круг насекомых, а не только на насекомых, нападающих на деревья.Исследователи обнаружили, что у ряда ГМО-деревьев в этом исследовании также значительно улучшились характеристики роста.
По сравнению с контрольными деревьями трансгенные деревья выросли в среднем на 13 процентов после двух вегетационных сезонов в поле, а в лучшем случае — на 23 процента больше.В некоторых работах также использовался устойчивый к засухе клон тополя, что является еще одним преимуществом в более теплом и сухом климате в будущем. Исследование было поддержано Исследовательским кооперативом по биобезопасности и геномике деревьев при ОГУ.Однолетние культуры, такие как хлопок и кукуруза, уже обычно выращиваются как ГМО-продукты с генами устойчивости к насекомым.
Однако деревья должны расти и жить годами до сбора урожая и подвергаются нападениям насекомых-вредителей в течение нескольких поколений. Вот почему инженерные средства защиты от насекомых могут иметь еще большую коммерческую ценность, и почему необходимы расширенные испытания, чтобы продемонстрировать, что гены устойчивости все еще будут экспрессироваться более чем через десять лет после посадки.
Некоторые генетически модифицированные гибридные деревья тополя уже используются в коммерческих целях в Китае, но не используются в Соединенных Штатах. По словам Штрауса, использование ГМО-деревьев в США по-прежнему сталкивается с серьезными нормативными препятствиями.
По его словам, агентствам, вероятно, потребуются обширные исследования потока генов и их воздействия на лесные экосистемы, которые сложно провести.Штраус сказал, что он защищает подход к внедрению генов стерильности в деревья в качестве механизма управления потоком генов, который вместе с дальнейшими экологическими исследованиями может обеспечить социально приемлемый путь для коммерческого использования.