Перспективы генно-инженерной биотехнологии растений

5. Устойчивость к гербицидам.

Продуктивность сельскохозяйственной культуры зависит от присутствия в среде обитания сорняков, вступающих с основной культурой в конкуренцию за питательные вещества и влагу. Для уничтожения нежелательных растений сельскохозяйственные плантации, как правило, опрыскиваются гербицидами, которые в большей или меньшей степени токсичны не только для сорняков.

С помощью биотехнологических приемов можно повысить устойчивость культурных растений к гербицидам и таким образом в несколько раз уменьшить поступление токсичных веществ в окружающую среду.

6. Устойчивость к неблагоприятным факторам среды.

Кроме описанных выше биологических факторов, препятствующих росту и развитию растений, существует еще целый ряд абиотических стрессорных воздействий, регулярно оказываемых природой на сельскохозяйственные культуры – это засухи, холод, жара, повышенная кислотность или засоленность почв. Селекционерам с помощью кроссбридинга удалось создать достаточное количество сортов растений, устойчивых к биологическим факторам окружающей среды, однако в отношении устойчивости к абиотическим стрессам все не так просто. Основным лимитирующим моментом в данном случае является отсутствие у многих видов культурных растений диких родственников, обладающих устойчивостью к тому или иному фактору среды.

Репродуктивная несовместимость, ограничивающая возможности традиционного кроссбридинга, совершенно не влияет на возможности биотехнологии растений, т.к. гены практически любого организма могут использоваться для улучшения существующих сортов сельскохозяйственных культур. В настоящее время ученые делают большие достижения в разработке сортов, способных расти и давать урожай в различных природных условиях. В качестве примера можно привести генетически модифицированные сорта помидоров и канолы (разновидность рапса), которые могут переносить в 100 раз более высокий уровень солености почвы, чем традиционные сорта. Исследователи также идентифицировали большое количество генов, ответственных за естественную устойчивость некоторых растений и бактерий к холоду, жаре и засухе. Мексиканские ученые создали сорта кукурузы и папайи, устойчивые к повышенному содержанию в почве алюминия, оказывающему негативное влияние на продуктивность сельского хозяйства многих развивающихся стран.

Кроме увеличения продуктивности сортов за счет придания им устойчивости к заболеваниям, вредителям, сорнякам и воздействиям окружающей среды, сельскохозяйственные биотехнологи работают над непосредственным повышением урожайности культур. Японские ученые встроили гены, обеспечивающие фотосинтез растений кукурузы, в геном риса. Это повысило эффективность усвоения энергии солнечного света и накопления в зерне крахмала, и урожайность нового сорта риса оказалась на 30% выше по сравнению с исходным уровнем. Другим подходом, но с той же конечной

целью, является блокирование определенных генов растения, что приводит к перераспределению питательных веществ между различными частями растения. Урожайность значительно возрастает при преимущественном накоплении крахмала или жирных кислот не в листьях растения, а, например, в клубнях картофеля или семенах рапса.

Биотехнологические методы также позволяют повышать эффективность усвоения растениями необходимых им микроэлементов. Например, мексиканские ученые создали генетически модифицированные растения, корни которых секретируют в окружающую среду лимонную кислоту. В результате происходит небольшое подкисление почвы и переход содержащихся в ней минералов, в том числе кальция, фосфора и калия, в растворимую форму, что делает их доступными для растений.

Азот является важнейшим элементом, лимитирующим рост растений, и ученые, работающие в разных областях, шаг за шагом приближаются к разгадке секретов симбиотических отношений, позволяющих азотфиксирующим бактериям поглощать атмосферный азот и отдавать его растениям, предоставляющим им убежище в корневых клубеньках:

– генетики-ботаники из Венгрии и Англии идентифицировали растительный ген и соответствующий белок, позволяющий растениям вступать во взаимодействие с почвенными азотфиксирующими бактериями;

– генетики-микробиологи из университета Квинсленда (Австралия) идентифицировали бактериальный ген, стимулирующий формирование корневых клубеньков;

– в результате совместной работы молекулярных биологов Европейского Союза, США и Канады был полностью расшифрован геном одного из видов азотфиксирующих бактерий;

– ученые, занимающиеся химией белков, расшифровали точную структуру фермента, превращающего атмосферный азот в приемлемую для растений форму.

Вывод

Передовые биотехнологии  несомненно могут играть существенную роль в обеспечении экономического и социального роста развивающихся  стран. Биотехнология может помочь в увеличении урожайности основных злаковых культур, что особенно актуально  в связи с ростом численности населения Земли. Считается, что во многих странах, где большие объёмы биомассы не используются или используются не полностью, биотехнология могла бы предложить способы их превращения в ценные продукты. Кроме того, при правильном планировании и управлении биотехнология может найти применение в небольших регионах как инструмент индустриализации сельской местности для создания небольших производств.

Однако, рассматривая достижения биотехнологии, нельзя обойти и явные негативные последствия. В современных условиях происходит стремительная утрата биоразнообразия вследствие нарастающих климатических изменений, разрушения озонового слоя и парникового эффекта и деятельности человека. Широкомасштабное применение биотехнологических продуктов и методов может привести как к генетическому однообразию, так и смене биогеоценозов, которая может повлечь за собой негативные последствия более крупных масштабов.

На заседаниях Римского клуба предсказывался неминуемый системный кризис современной цивилизации. Многие страны западной цивилизации участвуют в разработке и реализации идеи "устойчивого развития", смысл которой заключается в самоограничении ресурсопотребления развитых стран и оказания технологической помощи развивающимся странам, желая таким образом ослабить мировой системный кризис. Транснациональные корпорации стремятся поставить под контроль природные ресурсы планеты. Распространённым мнением считается и то, что сельскохозяйственная биотехнология является одним из направлений, ведущим к устойчивому сельскому хозяйству. Однако биотехнология, и особенно генная инженерия, являясь молодой отраслью деятельности человека, не предоставляет возможности оценить отдалённые последствия применения генно-инженерных продуктов и методов на всех уровнях организации живого: от клеточного до биосферы, и насколько наши сегодняшние прогнозы в отношении развития биотехнологии правильны и оправданы. Окажется ли биотехнология тем "костылём" в современной техногенной цивилизации, с помощью которого мы сможем разрешить многие проблемы, возникшие перед человечеством на рубеже тысячелетий.

Список использованной литературы

1. «Биотехнология проблемы и перспективы» - Егоров Н.С., Москва, «Высшая школа», 1987 г.
2. «Сельскохозяйственная биотехнология» - Калашникова Е.А., Шевелуха В.С., Воронин Е.С., «Высшая школа», 2003 г.
3. Сайт http://www.biotechnolog.ru.