Генетически модифицированные (ГМ) растения представляют идеальную модель для изучения эффектов отдельных генов конституционной устойчивости к патогенам на экологическое особенности растений. Фитометры – единичные растения пшеницы выращенные в идентичных контролируемых условиях в теплице и после пересаженные в различные растительные сообщества в поле – были использованы для изучения конкурентных взаимодействий между ГМ линиями яровой пшеницы Triticum aestivum L., содержащими подобные гены устойчивости, и соответствующими контрольными линиями, не содержащими трансгенов. Гены устойчивости pm3b (получен из генома устойчивого культивара пшеницы Сhul и обеспечивающий устойчивость растений к мучнистой росе Blumeria graminis) или гены chitinase и glucanase (получены из генома ячменя и обеспечивающие устойчивость к ряду грибковых заболеваний) были внедрены биолистическим методом под контролем убиквитинового промотора кукурузы (гены pm3b и chitinase) или актинового промотора риса (ген glucanase). Фитометры 15 ГМ и не-ГМ линий пшеницы на стадии 2-3 листьев были пересажены на участки в поле засеянные теми же 15 линиями пшеницы и представляющими собой «конкурентное окружение» для фитометров. ½ участков получала удобрения дважды за сезон, ½ не удобрялась. Линии пшеницы несущие Pm3b ген оказались конкурентно более слабыми по сравнению с не-ГМ линиями: давали меньший урожай и производили меньшее количество семян. Линия с более высоким уровнем экспрессии Pm3b гена (в 5 раз выше чем у 3 других Pm3b линий) давала 53.2% меньший урожай чем соответствующая линия контроля, тогда как Pm3b линия, у которой наблюдалось расщепление по признаку устойчивости и более высокое инфицирование мучнистой росой, проявила наименьшие отличия от контроля и давала наиболее высокий среди Pm3b ГМ линий урожай в условиях соревнования за ресурсы. ГМ линия, производящая и хитиназы и глюканазы также имела пониженную продуктивность (урожай и количество семян) в условиях соревнования за ресурсы по сравнению с контролем, тогда как ГМ линия с экспрессией только chitinase таких отличий не проявила. Полученные результаты свидетельствуют, что единичные гены обусловливающие конституционную устойчивость к патогенам могут иметь экологическую стоимость (негативный трейд-офф устойчивость-продуктивность) и способны ослабить способность растений к соревнованию за ресурсы даже в условиях инфицирования. Амплитуда такой «стоимости» может быть связана с уровнем экспрессии внедренного трансгена.
Kalinina O, Zeller SL, Schmid B (2011) Competitive Performance of Transgenic Wheat Resistant to Powdery Mildew. PLoS ONE 6(11): e28091. doi:10.1371/journal.pone.0028091