Головна
Реферати » Реферати з біології » Біотехнології та біобезпека в агропромисловому виробництві

Біотехнології та біобезпека в агропромисловому виробництві

шкідників майже щорічно накривають великі регіони країни і знищують понад 30% валової продукції рослинництва і тваринництва. Одними традиційними методами селекції та племінної справи неможливо домогтися корінного перелому у втраті такого обсягу продовольства від шкідливих організмів і абіотичних стресових факторів навколишнього середовища. Розширення хімічного методу боротьби може привести до збільшення пестицидного навантаження на людину і навколишнє середовище до небезпечної межі і катастрофічних наслідків.

Як основні об'єкти в геноінженерний частини Інноваційного проекту нами взяті економічно найбільш важливі для країни культури: пшениця, ячмінь, цукровий буряк, соняшник, картопля, кукурудза, основні овочеві культури (томат, огірок, капуста) , лікарські рослини.

Головною перешкодою у вирішенні цього стратегічного завдання є відсутність національного банку ефективних генів, що детермінують високу комплексну стійкість рослин до епіфітотійне патогенам і найважливішим абіотичних стресів - посухи, перезволоження, низьких і високих температур, надмірною засолення та кислотності грунтів . Такий банк генів в Росії необхідно створити. Міжнародний обмін ефективними генами, як правило, веде до втрати патентоспроможності створених ГМО.

Другим вузьким місцем у геноінженерний дослідженнях є недолік, а частіше відсутність новітніх приладів та обладнання. Тому в Інноваційному проекті передбачено створення наукових центрів колективного користування такими приладами і обладнанням, насамперед по рослинництву - в Тімірязєвському біотехнологічному центрі і по тваринництву - в тваринницькому біотехнологічному центрі (ВИЖ п. Дубровиці Московської області).

Основне навантаження у розвитку теорії та практики трансгеноза організмів виконують і будуть виконувати Центр біоінженерії РАН (директор - академік РАСГН К.Г.Скрябін), Московська сільськогосподарська академія ім. К.А. Тімірязєва - Тимирязевский біотехцентр (академік РАСГН В.С.Шевелуха), лабораторія генної інженерії рослин Пущинського філії ІБОХ (професор Я.І.Бурьянов), ВИЖ (віце-президент, академік РАСГН Л.К.Ернст), Інститут загальної генетики РАН ( директор - академік Ю.П.Алтухов), Інститут цитології і генетики СВ РАН (академік В.К.Шумний), ВІР (академік РАСГН В.А.Драгавцев), ВНІІСХБ (директор - професор П.Н.Харченко), ВНДІ фітопатології РАСГН (професор С.С.Санін), ВНДІ біологічних методів захисту рослин (директор - професор В.Д.Надикта), Кубанський ГАУ (ректор - академік РАСГН І. Т. Трубілін), НІІСХ Південного Сходу (директор - професор Н. С.Васільчук), ВНІІСХМ (директор - академік РАСГН І. А. Тихонович), ВНІІМК (директор - д.с.-г.н. В.М. Лукомец), ВІП (директор - д.с.-г.н . Н.П. Таволжанський). Будуть виконуватися спільні дослідження з ученими фірми "Монсанто" (США), біотехнологічного центру Пекінської сільськогосподарської академії (Президент ПАН Лі Юньфу), Уханьський аграрним університетом (професор Чен), Вангінскім сільськогосподарським центром.

З метою створення ефективних трансгенних технологій нам необхідно зробити новий великий крок у розвитку теорії імунітету рослин і тварин, швидше переходити від загальних уявлень про сполученої еволюції організму-господаря і паразита, від морфофизиологических і біохімічних уявлень про імунітет і расовому складі патогенів до ідентифікації конкретних генів стійкості і їх використанню в трансгенетіке. Без точного визначення структури генома, виявлення типу і механізмів генетичної детермінації стійкості (моногенной або полігенною її природи) проблема генетичної надійності сортових ресурсів рослин і породних ліній худоби не може бути успішно вирішена.

Без успішного вирішення зазначеного завдання на величезних територіях Росії як і раніше будуть виникати епіфітотії, завдаючи величезної шкоди сільському господарству і продовольчого цеху країни. Фузаріоз і септоріоз зернових, фітофтороз картоплі та томата, фомопсис і склеротинія соняшнику, переноспороз цибулинних, бактеріози капустяних рослин, іржі антракноз і найнебезпечніше для сільського господарства явище - посуха все в більших масштабах будуть наносити шкоди сільськогосподарському виробництву.

Тому трансгенні рослини в світі вже сьогодні займають площі близько 60 млн гектарів ріллі, головним чином в США, Аргентині. Канаді, Індії та Китаї. Ці площі зайняті п'ятьма видами трансгенних сільськогосподарських рослин: соєю, кукурудзою, цукровими буряками, картоплею, рапсом і томатом. 3/4 таких посівів становлять гербіцідоустойчівие трансгенні рослини і 25% - Bt-трансгени, стійкі до комах. У Росії поки немає жодного гектара посівів трансгенних рослин, однак саме в Росію переміщується центр протистояння роботам по біотехнології і біоінженерії.

Створення трансгенних рослин найближчим часом буде здійснюватися в основному двома шляхами: 1) шляхом прискореної ідентифікації природних генів стійкості в рослинах-донорах; 2) синтезом штучних генів на основі секвенування токсинів білкової та іншої природи та використання системи вироджених кодів нуклеотидноїпослідовності в генах.

Ми вважаємо, що трансгенні технології не заміняють традиційні технології селекції рослин, тварин і мікроорганізмів, а лише доповнюють їх, дозволяючи скоротити термін створення нових форм організмів з підвищеною і високою стійкістю в 2-3 рази, обмежити або повністю виключити негативні наслідки віддаленій гібридизації за рахунок зчеплення ефективних генів з генами негативних ознак і таким чином домогтися високої експресії ефективних генів.

У цьому зв'язку дуже важливо мати на увазі ще дві обставини:

1 - зростання ролі ВИРа як центру світових рослинних ресурсів і потреба розширення робіт у ньому з ідентифікації донорів стійкості, необхідність створення у вирі світової колекції трансгенних культурних рослин, ведення їх каталогу й організації ефективного використання цих зразків в селекційних центрах країни;

2 - при ідентифікації та створення банків генів стійкості рослин, тварин і мікроорганізмів необхідно мати на увазі, що при пошуку таких генів не слід замикатися рамками гомологічних рядів, що вони можуть знаходитися в геномах, еволюційно віддалених у часі, просторі і еволюційному ряду пологів, видів, підвидів, біотипів і форм організмів. З петунії, наприклад, отриманий ген стійкості пшениці до фузаріозу колоса, з арабидопсиса - ген стійкості картоплі до фітофтори, з Bacillus thuringiensis - ген стійкості його до колорадського жука, кукурудзи до кореневого жука, з медузи - ген стійкості рослин до знижених температур.

Цілком можливо, що при використанні еволюційно віддалених і особливо синтетичних генів зросте небезпека негативних генетичних наслідків. Тому в Інноваційному проекті і інших дослідженнях подібного роду необхідно передбачити розробку додаткових методів багаторівневих досліджень і контролю щодо своєчасного виявлення можливих негативних наслідків трансгеноза і виключенню ГМО з їх подальшого просування і використання.

Велика роль в Інноваційному проекті відводиться клітинної інженерії рослин і її двом корінних проблем - тотіпотентності і регенерационного потенціалу клітини. Дослідження нашої кафедри та відділу, що проводилися час з соняшником і пшеницею, показали, що у так званих "важких" для біоінженерних робіт культур, якими є пологи Triticum і Helianthus, сильно виражена залежність зазначених вище показників від генотипу, складу і концентрації інгредієнтів селективної середовища. І тотипотентність, і регенераційний потенціал клітин чітко детерміновані генетично низкою фізичних і морфофизиологических факторів, у зв'язку з чим потрібно постановка масштабних і поглиблених досліджень для успішного вирішення цієї проблеми. У багатьох випадках трансгенні клітини і тканини генотіпов-"диваків" не дають повноцінних регенерантів і не дозволяють отримувати кінцевий цільовий продукт - трансгенні рослини. В наших експериментах встановлено, що походження експлантов, їх розмір і вік, число пасажів, і, найголовніше, природа генотипу дуже впливають на масштаби і темпи реалізації регенерационного потенціалу біологічних об'єктів, і в кінцевому підсумку - на ефективність клітинної селекції. При оптимізації перерахованих показників і умов регенерації в великомасштабних багаторічних дослідженнях співробітників кафедри та відділу сільськогосподарської біотехнології МСХА (Е.А.Калашнікова і ін.) Отримані регенеранти пшениці, картоплі та моркви з підвищеною (на 15-50% порівняно з контролем) стійкістю до небезпечним грибних хвороб - септоріозу, ризоктонії та альтернаріозу. Подальші дослідження з клітинної селекції рослин в МСГА та інших навчальних закладах та наукових установах країни в рамках інноваційного проекту і за його межами дозволять створити нові форми інших економічно важливих для продовольчого цеху країни рослин з підвищеною і високою стійкістю до стресових факторів середовища. Це напрям біотехнології в АПК дозволить значно збагатити сортові ресурси в сільському господарстві країни новими сортами і гібридами рослин і на цій основі підняти стійкість і ефективність виробництва, якість сільськогосподарської продукції.

При цьому дуже важливо одночасно вирішити теоретичну задачу в цій області, а саме - розшифрувати механізм мінливості клітинних регенерантів, в тому числі на генетичному рівні. Уявлення, засновані на епігенетичної мінливості регенерантів є явно недостатніми, враховуючи збереження в потомстві, принаймні протягом 4-5 поколінь, ознак стійкості проти шкідливих організмів і абіотичних факторів середовища. У вирішенні цього завдання ми розраховуємо на участь вчених і фахівців з інститутів системи РАН.

Для харчової, кондитерської та медичної промисловості велике економічне значення має біотехнологія виробництва пектинів з рослинної сировини. Значний вклад у її вирішення в Росії вносять вчені лабораторії і кафедри біотехнології Кубанського ГАУ (ректор - академік РАСГН І. Т. Трубілін і зав. Кафедрою, професор Л.В.Донченко). В Інноваційному проекті передбачено подальший розвиток цих досліджень і комерційна реалізація патентів і продукції як усередині країни, так і за її межами.

Особливе значення в умовах назріваючої глобальної енергетичної кризи має розділ Інноваційного проекту з підвищення ККД використання сонячної енергії при фотосинтезі і коефіцієнта енергетичної ефективності сортів, гібридів, порід і ліній худоби і технологій; створення нових поновлюваних джерел енергії. Як показують експерименти, що проводяться в багатьох лабораторіях світу, в тому числі в Росії, ККД використання сонячної енергії при фотосинтезі може бути збільшений за рахунок створення нових селекційних і трансгенних форм, сортів і гібридів рослин і вдосконалення технології їх обробітку в 5-10 і більше разів . А коефіцієнт енергетичної ефективності новітніх сортів і технологій в сільському

Сторінки: 1 2 3