Põllukultuuride saagikust mõjutavad negatiivselt arvukad ebasoodsad tegurid, mis paneb mõtlema, milline on biotehnoloogia panus taimekasvatuse efektiivsuse parandamisse praegusel ajal? Lõppude lõpuks kannatavad õrnad kultuurtaimed tõenäolisemalt:
- närilised;
- umbrohud;
- nematoodid;
- putukate kahjurid;
- viirused;
- bakterid;
- fütopatogeensed seened;
- ebasoodsad ilmastikutingimused;
- pinnase erosioon.
Biotehnoloogia tähtsus taimekasvatuses
Kaasaegses taimekasvatuses ei saa biotehnoloogiast enam rahvastiku kasvu ja selle vajaduste tõttu loobuda. Biotehnoloogial on taimekasvatuses kaks peamist kasutusvaldkonda:
- geneetiline muundamine võõrorganismide geenide sisestamise teel, mille tulemuseks on geneetiliselt muundatud objektid (GMOd );
- apelleerida looduskaitsealadele – seente ja taimede ekstraktide kasutamine, väga produktiivsed mikroorganismid jne.
Teadus on välja töötanud mitmeid ravimeid, mis võivad lahendada mitmesuguseid probleeme, millega põllumajandustootjad kannatavad. Vastavalt sihtotstarbele võib bioloogilised tooted liigitada:
- taimede kasvuregulaatorid;
- taimekaitsevahendid;
- saagikust suurendavad ained.
Vaatamata GMO-toodete aktiivsele edendamisele ei kiirusta majanduslikult arenenud riigid oma tarbimist laiendama ja eelistavad mikroorganisme kasutavate biotehnoloogiate (bioloogilised kokkupuutemeetodid) kasutamist. Kuigi paljud ettevõtted kasutavad GMOsid üle maailma, mitte ainult taimekasvatuses, vaid ka muudel tegevusaladel.
Taimekaitsemeetodid
Biotehnoloogilised viisid põllumajandustaimede kaitsmiseks kahjulike tegurite eest on järgmised:
- ebasoodsate tegurite suhtes vastupidavate sortide aretamine;
- keemiliste tõrjevahendite (herbitsiidid, pestitsiidid, ratitsiidid, insektitsiidid, nematitsiidid, fungitsiidid) kasutamine;
- bioloogilised kahjuritõrjemeetodid, mis põhinevad nende looduslike parasiitide ja vaenlaste või elusorganismide poolt eralduvate mürgiste ainete kasutamisel.
Video biotehnoloogiast taimekasvatuses
Taimede produktiivsuse suurendamine
See on sama oluline ülesanne, sealhulgas:
- kultuuri tootlikkuse tõstmine;
- selle toiteväärtuse suurendamine;
- aretussordid, mis võivad kasvada soistel või kuivadel aladel, soolastel muldadel.
Eesmärk on tõsta taimekudedes toimuvate protsesside (valgusenergia neeldumine, süsihappegaas, vee-soola ainevahetus) energiatõhusust.
Biotehnoloogia olulisemad arengusuunad taimekasvatuses
Uute sortide traditsiooniline tootmine aretuse teel hübridisatsiooni, indutseeritud ja spontaansete mutatsioonide abil. Juba hakatakse kasutusele võtma raku- ja geenitehnoloogial põhinevaid aretusmeetodeid. Näiteks geenitehnoloogia abil peaks taimede jaoks välja töötama sümbiootilised kooslused, mis võimaldavad neil siduda lämmastikku. Teadlastel on juba õnnestunud isoleerida ja kloonida sümbiootiliste sidemete moodustamise eest vastutavad sümgeenid peremeestaime ja sõlme lämmastikufiksaatori vahel. See tähendab, et tänu geenitehnoloogia meetoditele on võimalik õpetada taimi mulda lämmastikuga küllastama.
- On veel üks huvitav ülesanne – taimede protoplastide transformeerimine DNA abil.
- Töötatakse välja meetodeid asm-geenide liikidevaheliseks ülekandmiseks, mis muudavad taimed põua, külma, kuumuse ja mulla soolsuse suhtes vastupidavaks.
- Käimas on töö süsinikdioksiidi imendumist taime poolt reguleerivate cfx geenide korrigeerimiseks, mille eesmärk on tõsta valguskiirguse bioloogilise muundamise efektiivsust.
- Herbitsiidide suhtes resistentsete taimede aretus võimaldab neid kasutada umbrohu tõrjeks otse põllul, kus kultuurtaimed kasvavad. Kuid siin on probleem selles, et herbitsiidide üledoos mõjutab negatiivselt kogu ökosüsteemi.
- On mitmeid taimi, mida nematoodid mõjutavad tõsiselt. Tehakse ettepanek sisestada neisse geenid, mis sunnivad taimede juurerakke nematitsiide paljunema. Kuid viimane ei tohiks olla mürgine kasulikule juure mikrofloorale.
Näited tõelistest saavutustest biotehnoloogias
- Austraalia taimekasvatuse biotehnoloogia rakukloonide kasvatamise kaudu in vitro on võimaldanud eukalüpti (punaste kummipuude) väljatöötamist, mis võivad kasvada soolasel pinnasel. Arvutus põhineb asjaolul, et eukalüpti juured pumpavad pinnasest vett välja ja alandavad soolase põhjavee taset. Selle tõttu väheneb eeldatavasti pinnase ülemiste kihtide soolsus ning vihmaveevoolud peavad soola sügavamatesse kihtidesse välja tõrjuma.
- Malaisias asuvast rakukloonist kasvatati õlipalm, mis on fütopatogeenide suhtes vastupidavam ja toodab 20-30% rohkem õli.
- Rakkude kloonimine, rakkude sõelumine ja sellele järgnev taimede regenereerimine valitud kloonidest on oluline meetod parasvöötme laiuskraadidel kasvavate puuliikide (nt okaspuude) parandamiseks.
- Merisüsteemi kudedest või rakkudest kasvatatud taimed kaunistavad nüüd riiuleid maasikate, sparglite, lillkapsa ja rooskapsa, ananasside, virsikute, banaanide jne kujul.
Teadlased loodavad kloonimise abil võita taimede viirushaigused. Välja on töötatud meetodid, mis võimaldavad saada apikaalsetest pungadest taimeregenerante. Seejärel viiakse regenereeritud proovide hulgast välja praak – valitakse välja nakatumata rakkudest saadud isendid. Selline tapmine nõuab haiguse varajast avastamist, mis saavutatakse immunodiagnostika abil, kasutades DNA/RNA sonde või monoklonaalseid antikehi. Nende rakendamiseks on vaja viiruste endi või nende oluliste struktuurikomponentide puhastatud preparaate.
Rakkude kloonimine on väga paljutõotav mehhanism mitte ainult uute sortide saamiseks, vaid ka toodete tööstuslikuks kasvatamiseks. Kui kultiveerimistingimused on korralikult ette valmistatud, näiteks fütohormoonide optimaalse osakaalu leidmisega, siis nendes tingimustes on isoleeritud rakud produktiivsemad kui taimed ise. Protoplastide või taimerakkude immobiliseerimine põhjustab sageli nende sünteesivõime suurenemist.