Главная    Почта    Новости    Каталог    Одноклассники    Погода    Работа    Игры     Рефераты     Карты
  
по Казнету new!
по каталогу
в рефератах

Биотехнология

амилозы) и поиск новых активных микроорганизмов-разрушителей полимеров
(полиэтилена, полипропилена, полихлорвинила). Усилия биотехнологов
направлены также на борьбу с пестицидными загрязнениями — следствием
неумеренного и нерационального применения ядохимикатов.
Биотехнологические разработки играют важную роль в добыче и переработке
полезных ископаемых, получении различных препаратов и создании новой
аппаратуры для аналитических целей.

                    1. Биотехнология и сельское хозяйство


                       Биотехнология и растениеводство

Культурные растения страдают от сорняков, грызунов, насекомых-вредителей,
нематод, фитопатогенных грибов, бактерий, вирусов, неблагоприятных погодных
и климатических условий. Перечисленные факторы наряду с почвенной эрозией и
градом значительно снижают урожайность сельскохозяйственных растений.
Известно, какие разрушительные последствия в картофелеводстве вызывает
колорадский жук, а также гриб Phytophtora — возбудитель ранней гнили
(фитофтороза) картофеля. Кукуруза подвержена опустошительным «набегам»
южной листовой гнили, ущерб от которой в США в 1970 г. был оценен в 1 млрд.
долларов.
В последние годы большое внимание уделяют вирусным заболеваниям растений.
Наряду с болезнями, оставляющими видимые следы на культурных растениях
(мозаичная болезнь табака и хлопчатника, зимняя болезнь томатов), вирусы
вызывают скрытые инфекционные процессы, значительно снижающие урожайность
сельскохозяйственных культур и ведущие к их вырождению.
Биотехнологические пути защиты растений от рассмотренных вредоносных
агентов включают: 1) выведение сортов растений, устойчивых к
неблагоприятным факторам; 2) химические средства борьбы (пестициды) с
сорняками (гербициды), грызунами (ратициды), насекомыми (инсектициды),
нематодами (нематоциды), фитопатогенными грибами (фунгициды), бактериями,
вирусами; 3) биологические средства борьбы с вредителями, использование их
естественных врагов и паразитов, а также токсических продуктов, образуемых
живыми организмами.
Наряду с защитой растений ставится задача повышения продуктивности
сельскохозяйственных культур, их пищевой (кормовой) ценности, задача
создания сортов растений, растущих на засоленных почвах, в засушливых и
заболоченных районах. Разработки нацелены на повышение энергетической
эффективности различных процессов в растительных тканях, начиная от
поглощения кванта света и кончая ассимиляцией СО2 и водно-солевым обменом.
   Выведение новых сортов растений. Традиционные подходы к выведению новых
сортов растений — это селекция на основе гибридизации, спонтанных и
индуцированных мутаций. Методы селекции не столь отдаленного будущего
включают генетическую и клеточную инженерию.
Генетическую инженерию предлагают использовать для выведения
азотфиксирующих растений. В природных условиях азотфиксирующие клубеньковые
бактерии, представители рода Rhizobium, вступают в симбиоз с бобовыми.
Комплекс генов азотфиксации (nif) из этих или иных бактерий предлагают
включить в геном злаковых культур. Трудности связаны с поиском подходящего
вектора, поскольку широко используемые для подобных целей Agrobacterium с
плазмидами Ti и Ri не заселяют злаки. Планируют модификацию генома
Agrobacterium, чтобы бактерия могла вступать в симбиоз со злаками и
передавать им генетическую информацию. Другим решением проблемы могла бы
быть трансформация растительных протопластов посредством ДНК. К компетенции
клеточной инженерии относят создание новых азотфиксирующих симбиотических
ассоциаций «растение — микроорганизм».
В настоящее время выделены и клонированы гены sym, отвечающие за
установление симбиотических отношений между клубеньковыми азотфиксаторами и
растением-хозяином. Путем переноса этих генов в свободноживущие
азотфиксирующие бактерии (Klebsiella, Azotobacter) представляется возможным
заставить их вступить в симбиоз с ценными сельскохозяйственными культурами.
Методами генетической инженерии предполагают также повысить уровень
обогащения почвы азотом, амплифици-руя гены азотфиксации у Klebsiella и
Azotobacter.
Разрабатываются подходы к межвидовому переносу генов asm, обусловливающих
устойчивость растений к нехватке влаги, жаре, холоду, засоленности почвы.
Перспективы повышения эффективности биоконверсии энергии света связаны с
модификацией генов, отвечающих за световые и темновые стадии этого
процесса, в первую очередь генов cfx, регулирующих фиксацию СО2 растением.
В этой связи представляют большой интерес
разработки по межвидовому переносу генов, кодирующих хлорофилл а/b-
связывающий белок и малую субъединицу рибулозо-бис-фосфаткарбоксилазы —
ключевого фермента в фотосинтетической фиксации СО2.
Гены устойчивости к некоторым гербицидам, выделенные из бактерий и дрожжей,
были успешно перенесены в растения табака. Разведение устойчивых к
гербицидам растений открывает возможность их применения для уничтожения
сорняков непосредственно на угодьях, занятых сельскохозяйственными
культурами. Проблема состоит, однако, в том, что массивные дозы гербицидов
могут оказаться вредными для природных экосистем.
Некоторые культурные растения сильно страдают от нематод. Обсуждается
проект введения в растения новых генов, обусловливающих биосинтез и
выделение нематоцидов корневыми клетками. Важно, чтобы эти нематоциды не
проявляли токсичности по отношению к полезной прикорневой микрофлоре.
Возможно также создание почвенных ассоциаций «растение — бактерия» или
«растение — гриб (микориза)» так, чтобы бактериальный (грибной) компонент
ассоциации отвечал за выделение нематоцидов.
Важное место в выведении новых сортов растений занимает метод
культивирования растительных клеток in vitro. Регенерируемая из таких
клеток «молодая поросль» состоит из идентичных по генофонду экземпляров,
сохраняющих ценные качества избранного клеточного клона. В Австралии из
культивируемых in vitro клеточных клонов выращивают красные камедные
деревья (австралийские эвкалипты), отличающиеся способностью расти на
засоленных почвах. Предполагается, что корни этих растений будут выкачивать
воду из таких почв и тем самым понижать уровень грунтовых вод. Это приведет
к снижению засоленности поверхностных слоев почвы в результате переноса
минеральных солей в более глубокие слои с потоками дождевой воды. В
Малайзии из клеточного клона получена масличная пальма с повышенной
устойчивостью к фитопатогенам и увеличенной способностью к образованию
масла (прирост на 20—30%). Клонирование клеток с последующим их скринингом
и регенерацией растений из отобранных клонов рассматривают как важный метод
сохранения и улучшения древесных пород умеренных широт, в частности хвойных
деревьев. Растения-регенеранты, выращенные из клеток или тканей меристемы,
используют ныне для разведения спаржи, земляники, брюссельской и цветной
капусты, гвоздик, папоротников, персиков, ананасов, бананов.
С клонированием клеток связывают надежды на устранение вирусных заболеваний
растений. Разработаны методы, позволяющие получать регенеранты из тканей
верхушечных почек растений. В дальнейшем среди регенерированных растений
проводят отбор особей, выращенных из незараженных клеток, и выбраковку
больных растений. Раннее выявление вирусного заболевания, необходимое для
подобной выбраковки, может быть осуществлено методами иммунодиагностики, с
использованием моноклональных антител или методом ДНК/РНК-проб.
Предпосылкой для этого является получение очищенных препаратов
соответствующих вирусов или их структурных компонентов.
Клонирование клеток — перспективный метод получения не только новых сортов,
но и промышленно важных продуктов. При правильном подборе условий
культивирования, в частности при оптимальном соотношении фитогормонов,
изолированные клетки более продуктивны, чем целые растения. Иммобилизация
растительных клеток или протопластов нередко ведет к повышению их
синтетической активности. Табл. 6 включает биотехнологические процессы с
использованием культур растительных клеток, наиболее перспективные для
промышленного внедрения.
Коммерческое значение в основном имеет промышленное производство шиконина.
Применение растительных клеток, которые являются высокоэффективными
продуцентами алкалоидов, терпенов, различных пигментов и масел, пищевых
ароматических добавок (земляничной, виноградной, ванильной, томатной,
сельдерейной, спаржевой) наталкивается на определенные трудности, связанные
с дороговизной используемых технологий, низким выходом целевых продуктов,
длительностью производственного процесса.
Таким образом,  биотехнология открывает широкие перспективы в области
выведения новых сортов растений, устойчивых к неблагоприятным внешним
воздействиям, вредителям, патогенам, не требующих азотных удобрений,
отличающихся высокой продуктивностью.


Таблица   1.    Примеры клеточных культур — высокоэффективных продуцентов
ценных соединений (по О. Sahai, M. Knuth, 1985. К. Hahlbrock. 1986)

|Вид растения          |Целевой продукт |Предполагаемое применение  |
|Lithospermum          |Шиконин и его   |Красный пигмент,           |
|erithrorhizon         |производные     |используемый в   косметике |
|(воробейник)          |                |как   «биологическая губная|
|                      |                |помада»,                   |
|                      |                |антибактериальный  агент,  |
|                      |                |используемый   при  лечении|
|                      |                |ран, ожогов, геморроя      |
|Nicotiana tabacum     |Убихинон- 10    |Важный компонент           |
|(табак)               |                |дыхательной и              |
|                      |                |фотосинтетической   цепей  |
|                      |                |переноса электронов,       |
|                      |                |применяемый как витамин  и |
|    
12345След.
скачать работу

Биотехнология

 

Отправка СМС бесплатно

На правах рекламы


ZERO.kz
 
Модератор сайта RESURS.KZ