Inżynieria genetyczna w 

Inżynieria genetyczna w 

rolnictwie

rolnictwie

Człowiek już od bardzo dawna stosuje różnorodne 

celowe zabiegi, zmierzające do uzyskania 

użytecznych organizmów lub pochodzących z nich 

produktów. Ogólnie działania takie określa się 

mianem biotechnologii. W szerokim znaczeniu 

obejmuje ona zarówno selekcję prowadzoną przez 

hodowców bydła, wykorzystanie drożdży do 

produkcji piwa, jak i bezpośrednie manipulacje 

materiałem genetycznym, czyli inżynierię 

genetyczną. Ponadto, inżynieria genetyczna 

wykorzystywana jest do wytwarzania organizmów 

zmodyfikowanych genetycznie (GMO) lub inaczej 

organizmów transgenicznych, czyli takich, których 

geny zostały celowo zmienione przez człowieka. 

Pierwsze transgeniczne rośliny wyhodowano w 

1984 r., a 10 lat później w Stanach Zjednoczonych 

pojawiły się w sprzedaży pierwsze transgeniczne 

pomidory (wyjątkowo odporne na długotrwałe 

przechowywanie). Przeszukiwania w tej dziedzinie 

w dużej mierze koncentrują się na użytecznych 

roślinach dwuliściennych i niektórych 

jednoliściennych. Należą do nich przede 

wszystkim rzepak, ziemniaki, pomidory, 

kukurydza, len i soja. Zabiegi transgenizacji roślin 

nie są jeszcze wykonywane rutynowo i napotykają 

ciągle wiele barier, mimo to notuje się w tej 

dziedzinie pewne sukcesy. Do najbardziej 

spektakularnych należą:

Otrzymywanie roślin 

uprawnych odpornych na 

herbicydy (chemiczne 

środki służące do 

selektywnego niszczenia 

chwastów w uprawach. Ich 

stosowanie stanowi 

uzupełnienie 

mechanicznych zabiegów 

pielęgnacyjnych), np. tytoń 

odporny na herbicyd 2,4-D.

Roślina tytoniu

Herbicyd 2,4-D (kwas 
2,4-
dichlorofenoksyoctowy) 

Otrzymywanie roślin 
uprawnych 
odpornych na 
infekcje wirusowe 
(m. in. 
mozaikowatość 
tytoniu, karłowatość 
orzeszków ziemnych, 
liściozwój ziemniaka).

Wirus mozaiki tytoniu

Poprawa jakości 

p

roduktów roślinnych, np. 

zwiększenie odporności 
n

a

 przechowywanie, 

zwiększenie tolerancji na 
niską temperaturę, 
zmianę składu 
aminokwasowego białek 
czy zawartości cukru w 
tkankach.

Zmodyfikowane 
genetycznie pomidory są 
bardziej trwałe

Otrzymanie roślin 

odpornych na 

s

zkodniki, np. bawełny i 

pomidorów odpornych 

n

a

 niektóre owady 

dzięki wprowadzeniu 

do genomu roślin genu 

bakterii Bacillus 

thuringiensis.

Bacillus thuringiensis

Gen Bacillus thuringiensis koduje toksynę zabójczą  

dla owadów atakujących rośliny – zarówno dla form 
dorosłych, jak i larwalnych, ale nieszkodliwą  dla 
pozostałych owadów, np. pszczół, a także dla 
człowieka

Otrzymanie roślin wytwarzających obce białka, np. 

ziemniaków wytwarzających ludzką albuminę 

surowicy krwi (białko niezbędne do utrzymania 

właściwego ciśnienia osmotycznego krwi), która jest 

wydzielana do przestrzeni międzykomórkowych 

miękiszu bulw, z których można jednocześnie 

otrzymywać skrobię.

Miąższ bulwy ziemniaka z widocznymi ziarnami skrobii

Somatyczna 

em

briogeneza - w ciągu 10 tygodni można drogą somatycznej 

embriogenezy otrzymać 40 tyś zarodków roślinnych z 1 litra pożywki. W wyniku 

formowania się zarodków z komórek wegetatywnych można w warunkach in vitro 

otrzymać dowolne ich ilości. Do czynników wpływających na przebieg embriogenezy 

należy m.in. stan fizjologiczny rośliny, jej stadium rozwoju, czy nawet organ, z 

którego pobieramy eksplantaty oraz, w ogromnym stopniu, skład pożywki i warunki 

prowadzenia hodowli.

Początk

owy

m etapem jest umieszczenie eksplantatu na pożywce stałej, gdzie pod 

wpływem regulatorów wzrostu, zawartych w pożywce, powstaje tzw. embriogenny 

kallus. Przenosi się go następnie do płynnej kultury w celu namnożenia. Powstałe w 

ten sposób zarodki to tzw. zarodki somatyczne, morfologicznie podobne do zarodków 

zygotycznych wytworzonych po procesie zapłodnienia.

Otrzymane w ten sposób zarodki mogą posłużyć do produkcji sztucznych nasion. 

Wystarczy tylko wykonać zabieg suszenia a następnie otoczkowania, aby otrzymać 

gotowe nasiona. Atutem tego rodzaju klonowania jest możliwość otrzymania 

dowolnej ilości zdrowego, wyrównanego materiału siewnego, niezależnie od 

warunków pogodowych i w dowolnym terminie.

Somatyczna embriogeneza roślin

Klonowanie roślin

Klonowanie roślin

Innym typem 
klonowania roślin 
jest tworzenie 
roślin metodą z 
udziałem wektora

   Ogólny schemat przedstawiający tworzenie    

roślin transgenicznych metodą z udziałem     
wektora

Wektorami stosowanymi u roślin 
dwuliściennych są plazmidy bakterii 

glebowych Agrobacterium tumefaciens. 

Bakterie te powodują u wielu gatunków 

roślin dwuliściennych powstawanie 

nowotworowych narośli na łodygach i 

korzeniach.

Plazmidy Agrobacterium 
tumefaciens nadają się tylko 
do wykorzystania u roślin 
dwuliściennych, dlatego 
prowadzi się intensywne 
badania w celu wykrycia 
wektorów dla roślin 
jednoliściennych.

Transformacja komórek rośliny za pomocą plazmidów Agrobacterium 
tumefaciens

Agrobacterium tumefaciens

Wykorzystanie klonów:

•

Poprzez wprowadzanie do roślin nowych genów można uzyskać rośliny o wyższej 

wydajności plonów, a także większej odporności na szkodniki, warunki pogodowe oraz 

środki ochrony roślin (pestycydy); 

•

Odpowiednio manipulując genami można też tworzyć rośliny o smaczniejszych 

owocach lub zawierające więcej witamin i związków mineralnych potrzebnych 

człowiekowi w codziennej diecie; 

•

Wprowadzając do bakterii geny ludzkie można uzyskać kolonie produkujące ludzkie 

białka. Czynniki takie jak insulina (potrzebna diabetykom - chorym na cukrzycę), lub 

czynniki krzepliwości krwi (dla chorych na hemofilię) można w ten sposób 

produkować tanio i wydajnie; 

•

GMO może redukować oddziaływanie na środowisko produkcji żywności i procesów 

przemysłowych: odporność na szkodniki i choroby otrzymana w wyniku manipulacji 

genetycznej znacznie redukuje potrzebę stosowania substancji chemicznych do 

ochrony upraw; 

•

Dłuższe okresy przechowywania: genetyczna modyfikacja owoców i warzyw może 

czynić je bardziej odporne na przechowywanie i transport; 

•

Biopaliwa: Zmodyfikowane genetycznie rośliny mogą służyć do produkcji biopaliw;

•

Nowe gatunki mogą być pomocne w rekultywacji zanieczyszczonej gleby;

•

Genetyczna modyfikacja owoców i warzyw może czynić je bardziej odporne na 

przechowywanie i transport;

•

Zmodyfikowane rośliny mogą posłużyć do produkcji tanich szczepionek i lekarstw;