Многочисленные неблагоприятные факторы негативно сказываются на урожайности культур, что заставляет задуматься, каков вклад биотехнологии в повышение эффективности растениеводства в настоящее время? Ведь нежные культурные растения чаще страдают от:
- грызунов;
- сорняков;
- нематод;
- насекомых-вредителей;
- вирусов;
- бактерий;
- фитопатогенных грибов;
- неблагоприятных погодных условий;
- эрозии почвы.
Важность биотехнологии в растениеводстве
Без биотехнологии в современном растениеводстве уже нельзя обойтись из-за роста населения и его потребностей. Есть два важнейших направления использования биотехнологии в растениеводстве:
- генетическая модификация путём введения генов от чужеродных организмов, результатом которой становятся генномодифицированные объекты (ГМО);
- обращение к естественным резервам – применение вытяжек из грибов и растений, высокопродуктивных микроорганизмов и т. д.
- регуляторы роста растений;
- средства защиты растений;
- повышающие урожайность средства.
Несмотря на активную пропаганду ГМО-продуктов, экономически развитые страны не спешат расширять их потребление, а предпочтение отдают применению биотехнологий (биологических методов воздействия), которые используют микроорганизмы. Хотя многие компании используют ГМО по всему миру не только в растениеводстве, но и в других сферах деятельности.
Методы защиты растений
Биотехнологические способы защиты сельхоз растений от поражающих факторов представляют собой:
- выведение устойчивых к неблагоприятным факторам сортов;
- применение химических средств борьбы (гербициды, пестициды, ратициды, инсектициды, нематоциды, фунгициды);
- биологические методы борьбы с вредителями, основанные на использовании их природных паразитов и врагов или токсических веществ, выделяемых живыми организмами.
Повышение продуктивности растений
Это не менее важная задача, включающая:
- повышение продуктивности культуры;
- увеличение её пищевой ценности;
- выведение сортов, способных расти в заболоченных или засушенных районах, на засолённых почвах.
Целью ставится увеличение энергоотдачи процессов, проходящих в тканях растений (поглощение световой энергии, углекислого газа, водно-солевой обмен).
Важнейшие направления развития биотехнологии в растениеводстве
Традиционное получение новых сортов путём селекции, использующей гибридизацию, индуцированные и спонтанные мутации. Уже начинают внедряться селекционные методы, основанные на клеточной и генетической инженерии. Например, с помощью генетической инженерии предполагается вывести симбиотические ассоциации для растений, позволяющих им фиксировать азот. Учёным уже удалось выделить и клонировать sym-гены, которые ответственны за образование симбиотических связей между растением-хозяином и клубеньковым фиксатором азота. То есть благодаря методам генной инженерии можно научить растения насыщать почву азотом.
- Есть ещё одна интересная задача – трансформировать с помощью ДНК растительные протопласты.
- Разрабатываются методики межвидового переноса asm-генов, делающих растения устойчивыми к засухе, холоду, жаре, засолённости почвы.
- Ведётся работа над коррекцией cfx-генов, регулирующих усваивание растением углекислого газа, целью которой является увеличение эффективности биологической конверсии светового излучения.
- Выведение растений, устойчивых к гербицидам позволит использовать их для борьбы с сорняками прямо на полях, где растут культурные растения. Но здесь проблема в том, что передозировка гербицидов пагубно сказывается на всей экосистеме.
- Есть ряд растений, сильно страдающих от нематод. Предлагается ввести в них гены, которые заставят корневые клетки растений воспроизводить нематоциды. Но последние не должны оказаться токсичными для полезной прикорневой микрофлоры.
Примеры реальных достижений биотехнологии
- Биотехнологии в растениеводстве Австралии посредством культивирования клеточных клонов invitro позволило вывести эвкалипты (красные камедные деревья), которые могут расти на засоленном грунте. Расчёт ведётся на то, что корни эвкалиптов будут выкачивать из грунта воду и понижать уровень солёных грунтовых вод. Благодаря этому ожидается снижение засолённости верхних слоёв почвы, а потоки дождевой воды должны будут вытеснять соль в более глубинные слои.
- Из клеточного клона в Малайзии вырастили масличную пальму, более устойчивую к фитопатогенам и вырабатывающую на 20-30% больше масла.
- Клонирование клеток, их скрининг и последующая регенерация растений из выбранных клонов станут важной методикой улучшения пород деревьев (например, хвойных), растущих в умеренных широтах.
- Выращенные из тканей мерисистемы или клеток растения сейчас украшают прилавки в виде земляники, спаржи, цветной и брюссельской капусты, ананасов, персиков, бананов и т. д.
Клонирование клеток является очень перспективным механизмом не только для получения новых сортов, но и промышленного выращивания продуктов. Если правильно подготовить условия культивирования, например, найти оптимальную пропорцию фитогормонов, то в этих условиях изолированные клетки окажутся более продуктивными, чем собственно растения. Иммобилизация протопластов или растительных клеток часто вызывает повышения их способности к синтезу.
Какие методы биотехнологии в растениеводстве удивили Вас больше всего? Расскажите об этом в комментариях.