Реферат: Биотехнология на страже урожая

Содержание

Введение

Биотехнология на страже урожая

Биотехнологические аспекты борьбы с возбудителями болезней растений

Биотехнологические аспекты борьбы с вредными насекомыми

Получение растений-регенерантов, устойчивых к абиотическим и биотическим стрессовым факторам методами клеточной инжене­рии

Получение растений-регенерантов, устойчивых к абиотическим и биотическим стрессовым факторам методами клеточной инжене­рии

Список литературы

Введение

Важнейшее место биотехнологии и биоинженерии принадлежит в со­временной селекции растений на устойчивость и качество продукции, создание нового поколения сортовых ресурсов страны и мира. Основные исследования биотехнологов направлены на создание улучшенных и принципиально новых генотипов сельскохозяйственных растений, обла­дающих единичной, групповой или комплексной устойчивостью к биоти­ческим или абиотическим стрессовым факторам среды при сохранении и повышении их продуктивности и качества. Эпифитотийный характер распространения наиболее опасных грибковых, вирусных и бактериаль­ных заболеваний культурных растений, уничтожающих до 30 % (а ино­гда и более) урожая, создали в России и ряде других стран мира ситуа­цию, при которой потребность в обновлении сортовых ресурсов сельскохозяйственных культур на основе сочетания традиционных методов се­лекции и новых методов биотехнологии стала исключительно острой.

Биотехнология на страже урожая

В настоящее время значительная часть урожая сельскохозяйствен­ных растений — около 30% — гибнет от вредителей и болезней. Усилия специалистов в области Защиты растений — отрасли сель­скохозяйственной науки, разрабатывающей методы и приемы борьбы-с болезнями, вредителями и сорняками культурных расте­ний — пока не дают желаемых результатов. В связи с этим необ­ходимо искать принципиально новые подходы к решению чрезвы­чайно актуальной проблемы защиты растений. И здесь на помощь человеку приходит биотехнология. Так, например, использование метода культуры изолированных органов и тканей растений позво­ляет получать в большом количестве оздоровленный (безвирус­ный) посадочный материал.

Развитие биотехнологии позволило совершенно по-новому оценить методы, используемые для защиты растений. Так, напри­мер, в свете достижений биотехнологии стало очевидным, что мы явно недооцениваем возможности биологического метода борьбы с вредителями и болезнями сельскохозяйственных растений и, напротив, переоцениваем роль химического метода. Именно бла­годаря развитию биотехнологии стало возможным создание про­мышленности инсектицидных вирусов, их производство и культи­вирование в клетках животных.

Как известно, под биологическим методом защиты растений понимают использование живых организмов или продуктов их жизнедеятельности для предотвращали я или снижения ущерба, причиняемого вредными организмами. Идея биологического ме­тода борьбы с. вредителями растений была выдвинута еще в конце прошлого века, но не получила интенсивного развития отчасти потому, что в те времена более перспективным казался химический метод. Создание в середине XXстолетия мощной промышленности по производству разнообразных пестицидов вселяло уверенность в том, что проблема защиты растений будет наконец-то решена. Однако довольно скоро стало ясно, что эти надежды иллюзорны. Дело в том, что с увеличением масштабов применения и" рас­ширения спектра ядохимикатов происходит рост числа устойчивых к ним насекомых. Кроме того, химические препараты действуют, как правило, нецеленаправленно. Они убивают не только вредных, но и полезных насекомых, в том числе тех, которые, являясь ес­тественными врагами вредителей, надежно помогают человеку в его борьбе за спасение урожая. В силу этого обстоятельства оставшиеся после химической атаки в живых вредители и бывшие до того нейтральными виды насекомых получают возможность для беспрепятственного размножения, причем нейтральные виды не­редко становятся вредными для человека. Следует отметить также, что пестициды являются токсичными веществами для животных и человека. Многие из них длительное время сохраняются в при­родной среде, приводя к существенному ее загрязнению. Наиболее опасными для человека являются пестициды хлорорганической природы, способные длительно, -до. десяти лет, сохраняться в почве и накапливаться в организме животных в жировой ткани. По дан­ным Всемирной Организации Здравоохранения, ежегодно в мире около полумиллиона людей заболевает, а свыше пяти тысяч умирает в результате отравления пестицидами.

Благодаря усилиям ученых разных стран токсичность пести­цидов за последние годы существенно снижена. При соответствую­щем подборе ассортимента препаратов, при их правильном чере­довании нежелательные концентрации пестицидов в окружающей среде резко уменьшаются. Созданы препараты, которые быстро и без образования вредного остатка разлагаются в почве.

И, тем не менее, производство и использование в сельском хо­зяйстве пестицидов имеет ряд серьезных недостатков. Согласно статистике, только один из десяти тысяч синтезированных пре­паратов становится достоянием практики.

Недостатки химического метода борьбы с вредителями и воз­будителями болезней растений заставили исследователей обратить более пристальное, внимание на биологический метод. Интерес к нему резко возрос в связи с достижениями в области биотехно­логии. Следует четко разграничить сферы интересов специалистов в области биотехнологии и биологической защиты растений. Био­технология занимается разработкой технологических процессов, обеспечивающих производство вирусов, бактерий, грибов, простей­ших и насекомых, а также биологически активных веществ живых организмов (антибиотиков, гормонов, феромонов и др.), предназ­наченных для борьбы с возбудителями болезней, вредителями сельского хозяйства и сорной растительностью. Таким образом, если специалиста в области биологической защиты растений ин­тересует проблема использования соответствующих средств, то биотехнолога прежде всего волнующ вопросы организации их производства, И здесь уместно отметить, что выращивание бак­терий и грибов для целей защиты растений, принципиально не отличается от культивирования их для получения различных веществ, например антибиотиков. Вместе с тем биотехнология и генетическая инженерия существенным образом расширяют воз­можности эффективного использования биологических средств защиты растений.

Биотехнологические аспекты борьбы с возбудителями болезней растений

Вирусы вызывают около 300 различных болезней сель­скохозяйственных культур. По сравнению с фитопатогенными грибами и бактериями это не так уж много; количество грибов и бактерий, наносящих вред растениеводству, приблизительно в 100 раз больше. Однако вредоносность вирусных болезней в ряде случаев не только не уступает грибным или бактериальным, но и превосходит их. Больные растения изменяют свой внешний вид, дают низкий и худшего качества урожай.

Борьба с вирусной инфекцией осложняется тем, что вирусы являются облигатными паразитами растительной или животной клетки. Уничтожение их сопровождается гибелью самой клетки. Поскольку вылечить растения, пораженные вирусами, практически невозможно, мероприятия по борьбе с ними носят главным образом профилактический характер, они призваны препятствовать воз­никновению болезни и ее распространению.

Прекрасные перспективы оздоровления посадочного мате­риала, освобождения его от вирусной инфекции открывает метод культуры изолированных тканей и органов. Еще в 1934 г. осново­положник метода культуры тканей растений Ф. Уайт указал на отсутствие вирусов в кончиках корней растений, зараженных ви­русом табачной мозаики. Подобные результаты были получены также другими авторами. Основываясь на этих фактах, ученые из Национального агрономического института (Франция) пред­ложили метод получения оздоровленного посадочного материала георгин из культивируемой на питательной среде меристемы. Из апикальной меристемы этих растений они вырастили взрослые особи, которые были свободны от вирусной инфекции. Сорт кар­тофеля Бель де фонтене, который практически исчез в результате заражения вирусами, был возрожден из здоровой меристемы, изолированной из зараженного растения и культивируемой на искусственной питательной среде. Исследования французских ученых явились основополагающими в проведении работ, целью которых было получение здорового посадочного материала.

Процесс получения свободных от инфекции растений можно разделить на три этапа:

—определение зараженности оздоравливаемого образца с по­мощью растений — индикаторов присутствия вирусов;

—термотерапия и культивирование меристемы;

—проверка регенерируемых из меристемы растений на отсут­ствие вирусов и размножение растений в условиях изо­ляции.

Обычно для эффективного освобождения от вирусов исполь­зуются эксплантаты меристем размером 0,1—0,2 мм. Однако, чем меньше размер эксплантата, тем труднее он приживается и реге­нерирует в целое растение. Для получения меристемы картофеля используют или образовавшиеся на клубнях световые ростки, или верхушки побегов целых растений. Перед взятием эксплан­татов концы побегов стерилизуют в растворе гипохлорита кальция, а затем несколько раз промывают стерильной водой.

Освобождению от вирусов способствует термическая обработка эксплантатов. Установлено, что при температуре порядка 30—40° происходит снижение концентрации вирусов, особенно в растущих частях растений. Этот прием позволяет использовать более круп­ные эксплантаты, которые легче приживаются.

Изолированный кусочек ткани переносится затем на поверх­ность агаровой питательной среды, налитой в количестве 3—4 мл в пробирку, которую сразу же закрывают ватной пробкой. Фран­цузским ученым Ж. Морелем был предложен состав питательной среды для укоренения эксплантатов картофеля. Эта питательная среда отличается от других питательных сред* предназначенных для той же цели, тем, что содержит больше ионов калия и аммония, а в качестве стимулятора роста добавлен гиббереллин.

Пробирки с меристемами помещают в светлое помещение с температурой 25°С. Через каждые двадцать-тридцать дней в отдельных пробирках меристемы дают побеги. Побег длиной 3—4 см режут на фрагменты в 0,5—1,0 см, каждый из которых должен иметь листочек и пазушную почку и пересаживается на питательную среду того же состава для укоренения. Затем рас­тения переносят в почву.

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--