Біотехнології у рослинництві

Численні несприятливі чинники негативно позначаються на врожайності культур, що змушує задуматися, який внесок біотехнології у підвищення ефективності рослинництва нині? Адже ніжні культурні рослини частіше страждають від:

• гризунів;
• бур’янів;
• нематод;
• комах-шкідників;
• вірусів;
• бактерій;
• фітопатогенних грибів;
• несприятливі погодні умови;
• ерозії ґрунту.

Важливість біотехнології у рослинництві

Без біотехнології в сучасному рослинництві вже не можна обійтися через зростання населення та його потреби. Є два найважливіші напрямки використання біотехнології в рослинництві:

• генетична модифікація шляхом введення генів від чужорідних організмів, результатом якої стають генномодифіковані об’єкти (ГМО );
• звернення до природних резервів – застосування витяжок із грибів та рослин, високопродуктивних мікроорганізмів тощо.

Наукою розроблено кілька препаратів, здатних вирішити різні проблеми, яких страждають сільгоспвиробники. За цільовим призначенням біопрепарати можна класифікувати на:

• регулятори росту рослин;
• засоби захисту рослин;
• засоби, що підвищують врожайність.

Незважаючи на активну пропаганду ГМО-продуктів, економічно розвинені країни не поспішають розширювати їх споживання, а перевагу надають застосуванню біотехнологій (біологічних методів впливу), які використовують мікроорганізми. Хоча багато компаній використовують ГМО по всьому світу не тільки в рослинництві, а й в інших сферах діяльності.

Методи захисту рослин

Біотехнологічні способи захисту сільгосп рослин від вражаючих факторів є:

• виведення стійких до несприятливих факторів сортів;
• застосування хімічних засобів боротьби (гербіциди, пестициди, ратициди, інсектициди, нематоциди, фунгіциди);
• біологічні методи боротьби зі шкідниками, що ґрунтуються на використанні їх природних паразитів і ворогів або токсичних речовин, що виділяються живими організмами.

Відео про біотехнологію в рослинництві

Підвищення продуктивності рослин

Це не менш важливе завдання, що включає:

• підвищення продуктивності культури;
• збільшення її харчової цінності;
• виведення сортів, здатних рости в заболочених чи засушених районах, на засолених ґрунтах.

Метою ставиться збільшення енерговіддачі процесів, що проходять у тканинах рослин (поглинання світлової енергії, вуглекислого газу, водно-сольовий обмін).

Найважливіші напрями розвитку біотехнології у рослинництві

Традиційне одержання нових сортів шляхом селекції, що використовує гібридизацію, індуковані та спонтанні мутації. Вже починають впроваджуватися селекційні методи, засновані на клітинній та генетичній інженерії. Наприклад, за допомогою генетичної інженерії передбачається вивести симбіотичні асоціації для рослин, що дозволяють фіксувати азот. Вченим вже вдалося виділити та клонувати sym-гени, які відповідальні за утворення симбіотичних зв’язків між рослиною-хазяїном та бульбочковим фіксатором азоту. Тобто завдяки методам генної інженерії можна навчити рослини насичувати ґрунт азотом.

• Є ще одне цікаве завдання – трансформувати за допомогою ДНК рослинні протопласти.
• Розробляються методики міжвидового перенесення asm-генів, які роблять рослини стійкими до посухи, холоду, спеки, засоленості ґрунту.
• Ведеться робота над корекцією cfx-генів, що регулюють засвоювання рослиною вуглекислого газу, метою якої є збільшення ефективності біологічної конверсії світлового випромінювання.

• Виведення рослин, стійких до гербіцидів, дозволить використовувати їх для боротьби з бур’янами прямо на полях, де ростуть культурні рослини. Але тут проблема в тому, що передозування гербіцидів згубно позначається на усій екосистемі.
• Є ряд рослин, які сильно страждають від нематод. Пропонується ввести в них гени, які змусять кореневі клітини рослин відтворювати нематоциди. Але останні не повинні виявитися токсичними для корисної мікрофлори.

Приклади реальних досягнень біотехнології

• Біотехнології в рослинництві Австралії за допомогою культивування клітинних клонів invitro дозволило вивести евкаліпти (червоні камедні дерева), які можуть зростати на засоленому ґрунті. Розрахунок ведеться те що, що коріння евкаліптів будуть викачувати з грунту воду і знижувати рівень солоних грунтових вод. Завдяки цьому очікується зниження засоленості верхніх шарів ґрунту, а потоки дощової води мають витісняти сіль у більш глибинні шари.
• З клітинного клону в Малайзії виростили олійну пальму, більш стійку до фітопатогенів і виробляє на 20-30% більше олії.
• Клонування клітин, їх скринінг та подальша регенерація рослин з вибраних клонів стануть важливою методикою покращення порід дерев (наприклад, хвойних), що ростуть у помірних широтах.
• Вирощені з тканин мерисистеми або клітин рослини зараз прикрашають прилавки у вигляді суниці, спаржі, цвітної та брюссельської капусти, ананасів, персиків, бананів тощо.

Вчені сподіваються перемогти за допомогою клонування вірусних хвороб рослин. Створено методи, що дозволяють отримувати з верхівкових бруньок регенеранти рослин. Згодом серед регенерованих екземплярів проводиться вибраковування – вибираються особини, одержані із незаражених клітин. Для подібного вибракування необхідно раннє виявлення захворювання, яке досягається імунодіагностикою, що використовує метод ДНК/РНК проб або моноклональні антитіла. Для їх проведення необхідні очищені препарати самих вірусів або їх важливих структурних компонентів.

Клонування клітин є дуже перспективним механізмом як отримання нових сортів, а й промислового вирощування продуктів. Якщо правильно підготувати умови культивування, наприклад, знайти оптимальну пропорцію фітогормонів, то цих умовах ізольовані клітини виявляться більш продуктивними, ніж власне рослини. Іммобілізація протопластів або рослинних клітин часто спричинює підвищення їх здатності до синтезу.