Наследование трансгенов. 
Биотехнология растений

Доказательством трансгенности полученных после трансформации растений наряду с доказательствами с помощью молекулярных методов является наследуемость встроенного гена. Присутствие введенного гена у потомков изучают теми же методами, которыми первоначально доказывают трансгенность полученных растений: а) наличием гена в геномной ДНК трансгенного организма; б) оценивая уровень транскрипции введенного гена; в) контролируя экспрессию гена по конечному белковому продукту или тому эффекту, который этот белок вызывает. Использование разных методов для доказательства истинной трансгенности данного растения необходимо для того, чтобы исключить «псевдотрансгенные» черты, вызванные сомаклональной (эпигенетической) изменчивостью, химерностью или неполной элиминацией агробактерий.

Чужеродные ДНК, перенесенные в растительные клетки с помощью различных методов, обычно встраиваются в ядерный геном и, как правило, наследуются в соответствии с законами Менделя. Если трансгены в потомстве самоопыленных трансгенных растений наследуются как единый менделевский признак, сегрегируя в отношении 3:1, то это говорит о том, что вставка гена произошла в отдельный хромосомный сайт. То есть чужеродная ДНК в высших растениях, по-видимому, локализована как любая эндогенная мутация, даже если место встраивания Т-ДНК у разных трансформированных клеток не совпадает: встройка произошла в различные участки одной и той же хромосомы или в разные хромосомы или в несколько различных локусов. В случае проведения перекрестного опыления с нетрансформированным растением наследование в таких случаях должно быть в соотношении 1:1. В некоторых случаях встраивание чужеродных генов происходит в виде кластера тандемных вставок, (что можно показать с помощью гибридизации in situ), тогда наследуемый ген может распределяться в потомстве самоопыленных растений с другой частотой, например, 15:1 (в случае 2-х вставок).

При изучении наследования трансгенов надо иметь в виду, что химерный ген, состоящий из нескольких генов, может сегрегировать в I поколении, давая экспрессию каждого гена по отдельности. Например, в одной из работ в потомстве трансформантов, несущих признаки мужской стерильности и устойчивости к фосфинотрицину, было получено по 50% растений рапса, имеющих по одному признаку.

Имеются сообщения также о том, что иногда выявляются трансформанты, которые не дают менделевского расщепления в потомстве. Это явление может быть объяснено потерей гена вследствие рекомбинации или встройки в локусы, необходимые для развития гамет или прорастания семян, а также образования химерных растений, содержащих трансгенные и нетрансгенные ткани.

В некоторых случаях у растений-потомков наблюдается значительное снижение экспрессии трансгена или даже полное «замолкание» его. Встраивание введенной ДНК в функционально значимые области генома может приводить к их дестабилизации и сопровождаться появлением мутаций, спектр которых очень разнообразен. Например, введение дупликаций в инвертированном виде уже в первом поколении вызывает резкое снижение стабильности экспрессии гена. Нарушения стабильности экспрессии маркерного гена отмечались у ряда самоопыленных растений во втором поколении в случае прямых дупликаций. Подобную инактивацию генной активности объясняют по-разному: либо как результат мутации, либо метилирования чужеродной ДНК в растительном геноме.

При проведении опытов по трансформации растений, необходимо принимать во внимание тот факт, что чужеродная ДНК может подвергаться различным модификациям перед встраиванием в геном хозяина. Однако и после интеграции могут происходить различные ее перестройки, обычно во время мейоза. Такие события могут ингибировать экспрессию встроенных генов. В таких случаях только перекрестное опыление тщательно отобранных трансформантов с наиболее желаемым генотипом и фенотипом дает потомство с предсказуемыми признаками. Надо иметь в виду, что в некоторых случаях при проведении перекрестного опыления с нетрансгенными растениями (анализирующее скрещивание) образования семян может не происходить или они могут образовываться в очень маленьком количестве.