Biotekniikka kasvinviljelyssä

Lukuisat epäsuotuisat tekijät vaikuttavat negatiivisesti viljelykasvien satoihin, mikä saa sinut miettimään, mikä on biotekniikan panos viljelyn tehokkuuden parantamiseen tällä hetkellä? Loppujen lopuksi herkät viljellyt kasvit kärsivät todennäköisemmin:

• jyrsijät;
• rikkaruohot;
• sukkulamadot;
• tuhohyönteiset;
• virukset;
• bakteerit;
• fytopatogeeniset sienet;
• haitalliset sääolosuhteet;
• maaperän eroosio.

Biotekniikan merkitys kasvinviljelyssä

Bioteknologiasta ei voida enää luopua nykyaikaisessa kasvinviljelyssä väestönkasvun ja sen tarpeiden vuoksi. Kasvinviljelyssä on kaksi pääasiallista bioteknologian käyttöaluetta:

• geneettinen muuntaminen tuomalla geenejä vieraista organismeista, mikä johtaa geneettisesti muunnetuihin esineisiin (GMO :t );
• vetoaa luonnonvaroihin – sienten ja kasvien uutteiden käyttö, erittäin tuottavat mikro-organismit jne.

Tiede on kehittänyt useita lääkkeitä, jotka voivat ratkaista erilaisia ​​ongelmia, joista maataloustuottajat kärsivät. Käyttötarkoituksen mukaan biologiset tuotteet voidaan luokitella:

• kasvien kasvunsäätelyaineet;
• kasvinsuojeluaineet;
• tuottoa lisäävät aineet.

GMO-tuotteiden aktiivisesta edistämisestä huolimatta taloudellisesti kehittyneet maat eivät kiirehdi lisäämään kulutustaan ​​ja suosivat mikro-organismeja käyttävien biotekniikoiden (biologisia altistusmenetelmiä) käyttöä. Vaikka monet yritykset käyttävät muuntogeenisiä organismeja ympäri maailmaa, ei vain kasvintuotannossa, vaan myös muilla toiminta-aloilla.

Kasvinsuojelumenetelmät

Bioteknisiä tapoja suojella maatalouskasveja haitallisilta tekijöiltä ovat:

• haitallisille tekijöille vastustuskykyisten lajikkeiden jalostus;
• kemiallisten torjunta-aineiden käyttö (rikkakasvien torjunta-aineet, torjunta-aineet, rotimyrkyt, hyönteismyrkyt, nematisidit, fungisidit);
• biologiset tuholaistorjuntamenetelmät, jotka perustuvat niiden luontaisten loisten ja vihollisten tai elävien organismien vapauttamien myrkyllisten aineiden käyttöön.

Video bioteknologiasta kasvinviljelyssä

Kasvien tuottavuuden lisääminen

Tämä on yhtä tärkeä tehtävä, mukaan lukien:

• kulttuurin tuottavuuden lisääminen;
• sen ravintoarvon lisääminen;
• jalostuslajikkeita, jotka voivat kasvaa suoisilla tai kuivilla alueilla, suolaisella maaperällä.

Tavoitteena on lisätä kasvikudoksissa tapahtuvien prosessien (valoenergian imeytyminen, hiilidioksidi, vesi-suola-aineenvaihdunta) energiatehokkuutta.

Kasvinviljelyn biotekniikan tärkeimmät kehityssuunnat

Uusien lajikkeiden perinteinen tuotanto jalostuksella hybridisaatiolla, indusoiduilla ja spontaaneilla mutaatioilla. Solu- ja geenitekniikkaan perustuvia jalostusmenetelmiä aletaan jo ottaa käyttöön. Esimerkiksi geenitekniikan avulla on tarkoitus kehittää kasveille symbioottisia yhdistyksiä, joiden avulla ne voivat sitoa typpeä. Tiedemiehet ovat jo onnistuneet eristämään ja kloonaamaan symbioottiset geenit, jotka ovat vastuussa isäntäkasvin ja kyhmyn typen kiinnittäjän välisten symbioottisten sidosten muodostumisesta. Toisin sanoen geenitekniikan menetelmien ansiosta on mahdollista opettaa kasveja kyllästämään maaperä typellä.

• On toinenkin mielenkiintoinen tehtävä – transformoida kasvien protoplasteja DNA:n avulla.
• Kehitellään menetelmiä asm-geenien lajien väliseen siirtoon, jotka tekevät kasveista kestäviä kuivuudelle, kylmälle, kuumuudelle ja maaperän suolapitoisuudelle.
• Kasvin hiilidioksidin absorptiota säätelevien cfx-geenien korjaaminen on käynnissä, jonka tarkoituksena on lisätä valosäteilyn biologisen muuntamisen tehokkuutta.

• Herbisideille vastustuskykyisten jalostuskasvien avulla niitä voidaan käyttää rikkakasvien torjuntaan suoraan viljelykasvien kasvupelloilla. Mutta tässä ongelmana on, että rikkakasvien torjunta-aineiden yliannostus vaikuttaa haitallisesti koko ekosysteemiin.
• On monia kasveja, joihin sukkulamatot vaikuttavat vakavasti. Niihin ehdotetaan vievän geenejä, jotka pakottavat kasvien juurisolut tuottamaan nematisideja. Mutta jälkimmäisen ei pitäisi olla myrkyllistä hyödylliselle juurimikroflooralle.

Esimerkkejä todellisista saavutuksista biotekniikassa

• Australian kasvintuotannon biotekniikka solukloonien viljelyn kautta in vitro on mahdollistanut eukalyptuksen (punaisen purupuun) kehittymisen, joka voi kasvaa suolaisessa maassa. Laskelma perustuu siihen, että eukalyptuspuiden juuret pumppaavat vettä maaperästä ja alentavat suolaisen pohjaveden tasoa. Tästä johtuen maaperän ylempien kerrosten suolapitoisuuden odotetaan laskevan ja sadevesivirtojen on siirrettävä suolaa syvemmille kerroksille.
• Malesialaisesta solukloonista kasvatettiin öljypalmu, joka on vastustuskykyisempi kasvipatogeeneille ja tuottaa 20-30 % enemmän öljyä.
• Solujen kloonaus, soluseulonta ja myöhempi kasvien regenerointi valituista klooneista on tärkeä tekniikka lauhkeilla leveysasteilla kasvavien puulajien (esim. havupuiden) parantamiseksi.
• Merisysteemikudoksista tai -soluista kasvatetut kasvit koristavat nyt hyllyjä mansikoiden, parsan, kukkakaalin ja ruusukaalin, ananasten, persikoiden, banaanien jne.

Tutkijat toivovat voitavansa kasvien virustaudit kloonauksen avulla. On kehitetty menetelmiä, jotka mahdollistavat kasvien regeneranttien saamisen apikaalisista silmuista. Myöhemmin regeneroitujen näytteiden joukosta suoritetaan teurastaminen – valitaan yksilöt, jotka on saatu infektoimattomista soluista. Tällainen teurastaminen edellyttää taudin varhaista havaitsemista, mikä saavutetaan immunodiagnostiikan avulla käyttämällä DNA/RNA-koettimia tai monoklonaalisia vasta-aineita. Niiden toteuttamiseen tarvitaan viruksista itsestään tai niiden tärkeistä rakennekomponenteista puhdistettuja valmisteita.

Solujen kloonaus on erittäin lupaava mekanismi paitsi uusien lajikkeiden saamiseksi myös tuotteiden teolliseen viljelyyn. Jos viljelyolosuhteet valmistetaan oikein, esimerkiksi etsimällä optimaalinen fytohormonien osuus, niin näissä olosuhteissa eristetyt solut ovat tuottavampia kuin itse kasvit. Protoplastien tai kasvisolujen immobilisaatio lisää usein niiden syntetisointikykyä.