Дорогая 58

Искусственный американский каштан

Дарлинг 58 , также известный как Дарлинг 54, представляет собой генетически модифицированный американский каштан . Дерево было создано в рамках Программы исследования и восстановления американских каштанов в Колледже экологических наук и лесного хозяйства Государственного университета Нью-Йорка (SUNY ESF) в сотрудничестве с Фондом американских каштанов (TACF) ^[1] с целью восстановления американского каштана в лесах США. Северная Америка. Эти деревья Дарлинг-58 подвергаются нападению каштановой гнили , но выживают. Деревья Дарлинг-58 выживают, достигают зрелости, дают каштаны и размножаются, чтобы вернуть американский каштан в леса Северной Америки. ^{[2] [3] [4] [5]}

Однако разработка Darling 58 была прекращена в декабре 2023 года из-за плохих результатов.

Фон

Фитофтороз каштана был занесен в конце 19 века вместе с японским каштаном и уничтожил некогда широко распространенный американский каштан. ^[6] Немодифицированные деревья погибают от фитофтороза с нуля, и выживает только корневая система. Затем корни продолжают выпускать побеги, которые снова подвергаются воздействию фитофтороза и отмирают, не достигнув зрелости, повторяя цикл. ^[4]

Механизм

Фитофтороз каштана повреждает деревья, производя щавелевую кислоту , которая снижает pH камбия и убивает ткани растений. Darling 58 добавляет ген оксалатоксидазы (OxO) из пшеницы , управляемый промотором 35S CaMV . ^[7] Промотор позволяет белку OxO вырабатываться по всему растению. Белок OxO позволяет растению расщеплять кислоту до того, как будет нанесен слишком большой ущерб. Такая же стратегия защиты встречается не только у пшеницы, но и у клубники, бананов, овса, ячменя и других злаков. Устойчивый признак передается потомству. Сопротивление не мешает болезни завершить свой жизненный цикл. ^[8]

Обширное тестирование, проведенное с трансгенным вариантом Darling 58 для оценки его воздействия на другие виды, показало, что оксалатоксидаза в типичных концентрациях, обнаруженных в пыльце американского каштана, не влияет на выживаемость, использование пыльцы и размножение шмелей . ^[9] Присутствие трансгенного гена оксалатоксидазы в геноме американского каштана мало влияет на физиологию фотосинтеза или дыхания. ^[10]

История

В 2013 году сообщалось о первых экспериментах по введению пшеничного OxO в американские каштаны. Были созданы горшечные трансгенные растения с двумя разными промоторами (35S, VspB). Уровни OxO измеряются в листьях растений. Эксперименты по заражению срезанных листьев показывают, что размеры поражений могут быть уменьшены примерно до уровня устойчивого к фитофторозу китайского каштана или ниже , что позволяет предположить, что горшечное растение также может быть устойчивым. ^{[11] [12]}

В 2014 году SUNY ESF сообщил, что трансгенный объект «Darling4» вызвал промежуточный уровень устойчивости между американскими и китайскими каштанами. Признак также передался потомству. ^{[8] [13]}

Линия Darling 58 (SX58) производилась до 2016 года. Магистерская диссертация SUNY-ESF 2020 года показывает, что Darling 58 является трансгенным продуктом, производящим наибольшее количество OxO. ^[7]

В январе 2020 года исследователи подали петицию о дерегуляции варианта Darling 58, период общественного обсуждения завершится 19 октября 2020 года. ^{[14] [15]}

В ноябре 2022 года Министерство сельского хозяйства США начало еще один период общественного обсуждения для одобрения Darling 58. ^[16]

В 2022 году ученые SUNY-ESF сообщили, что другой промотор, win3.12 из восточного тополя , позволяет уровням экспрессии OxO оставаться низкими в базальных условиях, но увеличиваться при ранении или инфекции. Ожидается, что эта модификация будет более метаболически эффективной по сравнению с «всегда активным» промотором CAMV и, следовательно, будет иметь большую стабильность трансгена в течение последующих поколений по сравнению с вариантом Darling 58. В лабораторных биоанализах линии win3.12-OxO показали повышенную толерантность к болезням, аналогичную устойчивости к фитофторозу китайского каштана. ^[17]

В декабре 2023 года TACF объявила о прекращении разработки Darling 58 из-за плохих результатов. ^[18] SUNY ESF продолжает добиваться федерального разрешения на распространение семян среди населения без поддержки TACF. ^[19]

Дорогая 54

В декабре 2023 года было объявлено, что произошел несчастный случай, и любой материал, известный как «Darling 58», на самом деле был «Darling 54». ^{[1] [19]} Дарлинг 54 — это трансгенный американский каштан, также модифицированный конструкцией 35S:OxO. Разница между D58 и D54 заключается в том, что D54 имеет конструкцию 35S:OxO, встроенную в кодирующую последовательность внутри его генома. Считалось, что D58 имеет конструкцию 35S:OxO, встроенную в некодирующую область генома. Вставка в кодирующую последовательность или ген может нарушить или изменить экспрессию гена и, следовательно, функцию белка. Конструкция 35S:OxO расположена в гене Sal1 генома D54. ^[20] Sal1 связан со стрессом, вызванным засухой, и реакциями на окислительный стресс у других видов. ^{[21] [22]}

Рекомендации

1. "Дорогая 58". Американский фонд каштанов . 25 августа 2023 г.
2. «Исследователи SUNY-ESF рассматривают петицию о содействии восстановлению каштана» . Дейли Орандж . 27 октября 2020 г.
3. Попкин, Габриэль (30 апреля 2020 г.). «Может ли генная инженерия вернуть американский каштан?». Нью-Йорк Таймс .
4. «Ученые надеются, что генная инженерия сможет возродить американский каштан». www.usnews.com . Рейтер . 22 апреля 2021 г.
5. Мелтон, Лиза (1 апреля 2021 г.). «ГМ-каштан, дорогая Сьерра-Клуб» . Природная биотехнология . 39 (4): 400. doi : 10.1038/s41587-021-00903-w. PMID  33846656. S2CID  233221423 – через www.nature.com.
6. Ронсхайм, Маргарет Л. (февраль 2022 г.). «Инвазивные виды». ДоступНаука . Макгроу-Хилл Образование. дои : 10.1036/1097-8542.350480.
7. Мэтьюз, Дакота (май 2020 г.). Количественное определение оксалатоксидазы и относительная экспрессия мРНК в трансгенном американском каштане (Castanea dentata) (магистерская диссертация). Сиракьюс, Нью-Йорк: Колледж экологических наук и лесного хозяйства SUNY . Проверено 20 января 2024 г.
8. Ньюхаус, Эндрю Э.; Полин-МакГиган, Линда Д.; Байер, Кэтлин А.; Валлетта, Кристиа ЭР; Роттманн, Уильям Х.; Чаплински, Тимоти Дж.; Мейнард, Чарльз А.; Пауэлл, Уильям А. (ноябрь 2014 г.). «Трансгенные американские каштаны демонстрируют повышенную устойчивость к фитофторозу и передают этот признак потомству Т1». Наука о растениях . 228 : 88–97. doi :10.1016/j.plantsci.2014.04.004. PMID  25438789. S2CID  207388855.
9. Ньюхаус, Эндрю Э.; Оллвайн, Анастасия Э.; Оукс, Эллисон Д.; Мэтьюз, Дакота Ф.; МакАрт, Скотт Х.; Пауэлл, Уильям А. (10 июня 2021 г.). «Оксалатоксидаза при реальных концентрациях в пыльце американского каштана (Castanea dentata)» не влияет на выживаемость, использование пыльцы и размножение шмелей (Bombus impatiens). Трансгенные исследования . 30 (6): 751–764. дои : 10.1007/s11248-021-00263-w . ПМЦ 8580921 . ПМИД  34110572. 
10. Онвумелу, Анули; Пауэлл, Уильям А.; Ньюхаус, Эндрю Э.; Эванс, Гарретт; Хиллес, Гвен; Мэтьюз, Дакота Ф.; Коффи, Вернон; Дрейк, Джон Э. (март 2023 г.). «Экспрессия трансгена оксалатоксидазы в листьях американского каштана мало влияет на физиологию фотосинтеза или дыхания». Нью Форест . 54 (2): 233–254. doi : 10.1007/s11056-022-09909-x.
11. Чжан, Бо; Оукс, Эллисон Д.; Ньюхаус, Эндрю Э.; Байер, Кэтлин М.; Мейнард, Чарльз А.; Пауэлл, Уильям А. (31 марта 2013 г.). «Пороговый уровень экспрессии трансгена оксалатоксидазы снижает некроз, вызванный Cryphonectria parasitica, в биоанализе листьев трансгенного американского каштана (Castanea dentata)». Трансгенные исследования . 22 (5): 973–982. doi : 10.1007/s11248-013-9708-5. ПМЦ 3781299 . ПМИД  23543108. 
12. Джабр, Феррис. «Новое поколение американских каштанов может изменить определение лесов Америки». Scientific American 310.3 (1 марта 2014 г.). Проверено 1 апреля 2014 г.
13. «Устойчивые к фитофторозу американские каштаны пускают корни в SUNY-ESF» . www.phys.org , 6 ноября 2014 г. Проверено 23 сентября 2014 г.
14. «Петиция об определении нерегулируемого статуса устойчивого к фитофторозу сорта Darling 58 American Chestnut» . https://www.aphis.usda.gov, дата обращения 28 августа 2020 г.
15. «Колледж экологических наук и лесного хозяйства Государственного университета Нью-Йорка; Ходатайство об определении нерегулируемого статуса устойчивого к фитофторозу сорта Darling American Chestnut 58» . https://www.federalregister.gov, 19 августа 2020 г. Дата обращения 28 августа 2020 г.
16. «Министерство сельского хозяйства США ищет мнения общественности по проектам экологических документов по дерегулированию американского каштана, выведенного с использованием генной инженерии» . Ноябрь 2022 г.
17. Карлсон, Эрик; Стюарт, Кристен; Байер, Кэтлин; Макгиган, Линда; Калпеппер, Тоби; Пауэлл, Уильям (март 2022 г.). «Вызванная патогеном экспрессия трансгена толерантности к фитофторозу в американском каштане». Молекулярная патология растений . 23 (3): 370–382. дои : 10.1111/mpp.13165. ПМЦ 8828690 . ПМИД  34841616. 
18. Бриндли, Хэл (8 декабря 2023 г.). «Пресс-релиз: TACF прекращает разработку Darling 58». Американский фонд каштанов . Архивировано из оригинала 9 декабря 2023 года . Проверено 12 декабря 2023 г.
19. Грандони, Дино (24 декабря 2023 г.). «Генная инженерия была призвана спасти каштаны. Но произошла ошибка». Вашингтон Пост . Проверено 24 декабря 2023 г.
20. «Обновление науки ESF Darling - 15 декабря 2023 г.» . www.esf.edu . Проверено 15 апреля 2024 г.
21. Чан, Кай Сюнь; Маббит, Питер Д.; Фуа, Су Инь; Мюллер, Джонатан В.; Нисар, Назия; Гиголашвили Тамара; Стреер, Эльке; Грассль, Джулия; Арльт, Вибке; Эставилло, Гонсало М.; Джексон, Колин Дж.; Погсон, Барри Дж. (2 августа 2016 г.). «Ощущение и передача сигналов окислительного стресса в хлоропластах путем инактивации фосфоаденозинфосфатазы SAL1». Труды Национальной академии наук . 113 (31): Е4567-76. Бибкод : 2016PNAS..113E4567C. дои : 10.1073/pnas.1604936113 . ISSN  0027-8424. ПМЦ 4978270 . ПМИД  27432987. 
22. Уилсон, Пип Б.; Эставилло, Гонсало М.; Филд, Кэти Дж.; Порнсиривонг, Ваннарат; Кэрролл, Адам Дж.; Хауэлл, Кэтрин А.; Ву, Ник С.; Лейк, Дженис А.; Смит, Стивен М.; Харви Миллар, А.; Фон Кеммерер, Сюзанна; Погсон, Барри Дж. (апрель 2009 г.). «Нуклеотидаза/фосфатаза SAL1 является негативным регулятором засухоустойчивости арабидопсиса». Заводской журнал . 58 (2): 299–317. дои : 10.1111/j.1365-313X.2008.03780.x. hdl : 1885/51218 . ISSN  0960-7412. ПМИД  19170934.

дальнейшее чтение

Министерство сельского хозяйства США должно позволить людям сажать устойчивые к болезням американские каштаны