Biotechnologie im Pflanzenbau

Zahlreiche ungünstige Faktoren wirken sich negativ auf die Ernteerträge aus, weshalb Sie sich fragen, welchen Beitrag die Biotechnologie zur Verbesserung der Effizienz der Pflanzenproduktion derzeit leistet? Denn zarte Kulturpflanzen leiden eher unter:

• Nagetiere;
• Unkraut;
• Nematoden;
• insekten Pest;
• Viren;
• Bakterien;
• phytopathogene Pilze;
• ungünstige Wetterbedingungen;
• Bodenerosion.

Die Bedeutung der Biotechnologie im Pflanzenbau

Auf die Biotechnologie kann im modernen Pflanzenbau aufgrund des Bevölkerungswachstums und seiner Bedürfnisse nicht mehr verzichtet werden. Es gibt zwei große Einsatzgebiete der Biotechnologie im Pflanzenbau:

• genetische Veränderung durch Einschleusen von Genen aus fremden Organismen, die zu gentechnisch veränderten Gegenständen (GVO) führen;
• Berufung auf natürliche Reserven – die Verwendung von Extrakten aus Pilzen und Pflanzen, hochproduktiven Mikroorganismen usw.

Die Wissenschaft hat mehrere Medikamente entwickelt, die verschiedene Probleme lösen können, unter denen landwirtschaftliche Erzeuger leiden. Je nach Verwendungszweck können biologische Produkte eingeteilt werden in:

• Pflanzenwachstumsregulatoren;
• Pflanzenschutzmittel;
• ertragssteigernde Mittel.

Trotz der aktiven Förderung von GVO-Produkten haben es wirtschaftlich entwickelte Länder nicht eilig, ihren Konsum auszuweiten, und bevorzugen den Einsatz von Biotechnologien (biologische Expositionsmethoden), die Mikroorganismen verwenden. Obwohl viele Unternehmen weltweit GVO verwenden, nicht nur im Pflanzenbau, sondern auch in anderen Tätigkeitsbereichen.

Pflanzenschutzmethoden

Biotechnologische Möglichkeiten zum Schutz landwirtschaftlicher Pflanzen vor schädlichen Faktoren sind:

• Zuchtsorten, die gegen nachteilige Faktoren resistent sind;
• die Verwendung chemischer Bekämpfungsmittel (Herbizide, Pestizide, Rattizide, Insektizide, Nematizide, Fungizide);
• biologische Schädlingsbekämpfungsmethoden, die auf der Verwendung ihrer natürlichen Parasiten und Feinde oder von lebenden Organismen freigesetzter toxischer Substanzen beruhen.

Video über Biotechnologie im Pflanzenbau

Steigerung der Anlagenproduktivität

Dies ist eine ebenso wichtige Aufgabe, einschließlich:

• Steigerung der Produktivität der Kultur;
• Erhöhung des Nährwerts;
• Zuchtsorten, die in sumpfigen oder trockenen Gebieten auf salzhaltigen Böden wachsen können.

Ziel ist die Steigerung der Energieeffizienz der im Pflanzengewebe ablaufenden Prozesse (Aufnahme von Lichtenergie, Kohlendioxid, Wasser-Salz-Stoffwechsel).

Die wichtigsten Entwicklungsrichtungen der Biotechnologie im Pflanzenbau

Traditionelle Erzeugung neuer Sorten durch Züchtung mittels Hybridisierung, induzierter und spontaner Mutationen. Züchtungsmethoden, die auf Zell- und Gentechnik basieren, werden bereits eingeführt. Beispielsweise soll sie mit Hilfe der Gentechnik symbiotische Lebensgemeinschaften für Pflanzen entwickeln, die es ihnen ermöglichen, Stickstoff zu fixieren. Wissenschaftlern ist es bereits gelungen, die sym-Gene zu isolieren und zu klonen, die für die Bildung symbiotischer Bindungen zwischen der Wirtspflanze und dem Knollenstickstofffixierer verantwortlich sind. Das heißt, dank gentechnischer Methoden ist es möglich, Pflanzen beizubringen, den Boden mit Stickstoff zu sättigen.

• Eine weitere interessante Aufgabe besteht darin, pflanzliche Protoplasten mit Hilfe von DNA zu transformieren.
• Es werden Methoden für den interspezifischen Transfer von asm-Genen entwickelt, die Pflanzen resistent gegen Dürre, Kälte, Hitze und Bodenversalzung machen.
• Es wird daran gearbeitet, die cfx-Gene zu korrigieren, die die Aufnahme von Kohlendioxid durch die Pflanze regulieren, um die Effizienz der biologischen Umwandlung von Lichtstrahlung zu erhöhen.

• Die Züchtung von Pflanzen, die gegen Herbizide resistent sind, ermöglicht den Einsatz zur Unkrautbekämpfung direkt auf den Feldern, auf denen Kulturpflanzen wachsen. Aber hier besteht das Problem darin, dass eine Überdosierung von Herbiziden das gesamte Ökosystem beeinträchtigt.
• Es gibt eine Reihe von Pflanzen, die stark von Nematoden befallen sind. Es wird vorgeschlagen, in sie Gene einzuführen, die die Wurzelzellen von Pflanzen zwingen, Nematizide zu reproduzieren. Letzteres sollte jedoch für die nützliche Wurzelmikroflora nicht toxisch sein.

Beispiele echter Errungenschaften in der Biotechnologie

• Die Biotechnologie in der australischen Pflanzenproduktion durch die Kultivierung von Zellklonen in vitro hat die Entwicklung von Eukalyptusbäumen (Rotgummibäumen) ermöglicht, die auf salzhaltigem Boden wachsen können. Die Berechnung basiert auf der Tatsache, dass die Wurzeln von Eukalyptusbäumen Wasser aus dem Boden pumpen und den Salzgehalt des Grundwassers senken. Dadurch wird erwartet, dass der Salzgehalt der oberen Bodenschichten abnimmt und Regenwasserströme Salz in tiefere Schichten verdrängen müssen.
• Aus einem Zellklon in Malaysia wurde eine Ölpalme gezüchtet, die resistenter gegen Phytopathogene ist und 20-30% mehr Öl produziert.
• Zellklonierung, Zellscreening und anschließende Regeneration von Pflanzen aus ausgewählten Klonen werden eine wichtige Technik zur Verbesserung von Baumarten (z. B. Nadelbäumen) sein, die in gemäßigten Breiten wachsen.
• Pflanzen, die aus Merisystem-Geweben oder -Zellen gewachsen sind, schmücken jetzt die Regale in Form von Erdbeeren, Spargel, Blumenkohl und Rosenkohl, Ananas, Pfirsichen, Bananen usw.

Wissenschaftler hoffen, Viruserkrankungen von Pflanzen mit Hilfe des Klonens besiegen zu können. Es wurden Verfahren entwickelt, die es ermöglichen, Pflanzenregeneranten aus apikalen Knospen zu gewinnen. Anschließend wird unter den regenerierten Proben ein Keulen durchgeführt – Individuen, die aus nicht infizierten Zellen erhalten wurden, werden ausgewählt. Eine solche Keulung erfordert eine frühzeitige Erkennung der Krankheit, die durch Immundiagnostik unter Verwendung von DNA/RNA-Sonden oder monoklonalen Antikörpern erreicht wird. Für deren Umsetzung werden aufgereinigte Präparate der Viren selbst oder ihrer wichtigen Strukturbestandteile benötigt.

Das Klonen von Zellen ist ein vielversprechender Mechanismus nicht nur für die Gewinnung neuer Sorten, sondern auch für die industrielle Züchtung von Produkten. Wenn die Kultivierungsbedingungen richtig vorbereitet sind, zum Beispiel durch das Finden des optimalen Anteils an Phytohormonen, dann werden isolierte Zellen unter diesen Bedingungen produktiver sein als die Pflanzen selbst. Die Immobilisierung von Protoplasten oder Pflanzenzellen bewirkt häufig eine Erhöhung ihrer Fähigkeit zur Synthese.