Конструирование гербицидоустойчивых растений принадлежит к числу интенсивно разрабатываемых генно-инженерных проектов в области сельскохозяйственной биотехнологии. Недостаток многих гербицидов — способность воздействовать не только на сорняки, но также подавлять и многие культурные растения. К числу таковых относится наиболее широко применяемый за рубежом гербицид — глифосат. Он подавляет синтез ряда важнейших аминокислот и поэтому убивает не только сорняки, но и культурные виды растений, а также обладает токсичностью для бактерий и дрожжей.

Устойчивость к глифосату. С химической точки зрения этот гербицид представляет собой N-фосфометилглицин. Глифосат воздействует на синтез очень важных ароматических аминокислот, точкой его приложения является фермент 5'-енолпирувилшикимат-3-фосфат- синтаза (ЕРШР-синтаза). Подавление им этого фермента вызывает дефицит ароматических аминокислот, накопление шикимата и в результате, при продолжительном контакте с глифосатом, — гибель клетки.

Известны случаи устойчивости к этому гербициду, связанные:

• либо с повышением уровня синтеза ЕРШР-синтазы (регуляционный механизм),
• либо с возникновением мутантного фермента, нечувствительного к глифосату (контактный механизм).

Путем мутагенеза в клетках S. Typhimurium была получена ЕРШР-синтаза с единичной аминокислотной заменой пролина на серии в 101-м кодоне. Мутантный фермент обладал нормальным уровнем энзиматической активности, но был значительно меньше чувствителен к глифосату, в результате чего резко увеличивалась устойчивость бактериальных клеток к этому гербициду.

Ген ЕРШР-синтазы был встроен в вектор на основе Ti-плазмиды и интегрирован в клетки табака с последующей регенерацией из растений, устойчивых к глифосату. Его экспрессия в культурах обеспечивалась с промотора Ti. Полученные химерные клетки и регенерированные из них растения отличались повышенной устойчивостью к глифосату, причем индивидуальные клоны сильно различались по степени резистентности.

Иная стратегия экспериментов была выбрана для повышения резистентности петуньи к глифосату. Осуществлена селекция клеток ряда растений с повышенным уровнем устойчивости к нему, обусловленным увеличенной продукцией ЕРШР-синтазы. С другой стороны, был клонирован собственно растительный ген этого фермента и поставлен под более сильный промотор вируса мозаики цветной капусты. Конструкцией на основе Ti-плазмиды с таким реконструированным геном ЕРШР-синтазы были трансформированы клетки петуньи. При этом по сравнению с растениями дикого типа устойчивость к глифосату увеличилась в 10 раз. Однако при ступенчатом повышении его концентрации в среде удавалось поднять степень резистентности клеток за счет амплификации природного гена ЕРШР-синтазы.

 Несмотря на приобретенную гербицидоустойчивость, химерные растения в присутствии глифосата все же несколько отставали в росте от растений исходного типа без него. Использование глифосатрезистентных растений в интенсивных технологиях возможно лишь после дальнейшего увеличения резистентности этих культур по крайней мере вдвое.