WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаОрганізація виробництва, Трудове право України, Cоцзахист → Генна інженерія — ключовий напрям сучасної біотехнології - Реферат

Генна інженерія — ключовий напрям сучасної біотехнології - Реферат

Реферат на тему:

Генна інженерія — ключовий напрям сучасної біотехнології

Дедалі частіше лунають застереження щодо продовольчої кризи, яка породжує потребу інтенсифікації рослинництва. За прогнозами, до 2025 р. споживання продуктів харчування подвоїться через зростання населення, тоді як площа сільськогосподарських угідь не зростає. Вирішення проблеми полягає в збільшенні врожаю.

Потенціал традиційних методів селекції наразі уже вичерпано. Дедалі більшого значення набуває фактор часу.

Етапи розвитку селекції

Сорт являє собою унікальну комбінацію генів або алелів генів, яка різнить його з іншими. Традиційна селекція здійснюється під час схрещування двох генотипів (сортів). У популяції, що розщеплюється, хромосоми рекомбінують і обмінюються фрагментами ДНК, унаслідок чого складається нова комбінація генів. Хромосоми обмінюються сотнями й тисячами генів. Передання одного або кількох потрібних генів рослині є складною проблемою.

Особливості традиційної селекції

Процес пошуку потрібних рекомбінантів є ймовірним, у зв'язку з цим є великі витрати часу й великі масштаби схрещувань і досліджуваного селекційного матеріалу.

Новий сорт можна отримати через 12–14 років після гібридизації, коли вже поширено нові раси патогенів і шкідників. У цьому плані традиційна селекція "не наздоганяє" фіто- і ентомоз-санітарні потреби сьогодення.

- На практиці сорт може бути стійким проти хвороб протягом п'яти-семи років.

- Під час схрещування передаються сотні і тисячі генів.

- Неможливо залучити гени із генетично віддалених видів.

- Біотехнології відкривають нові перспективи для людства.

Сфери застосування сучасної біотехнології

Промислове виробництво антибіотиків. У другій половині ХХ сторіччя було відкрито низку терапевтично цінних антибіотиків з широким спектром антимікробної дії. Їхнє використання дало можливість ефективно боротися з мікроорганізмами — збудниками черевного тифу, дизентерії, холери, бруцельозу, туляремії, а також рикетсіями (збудниками черевного тифу) й великими вірусами (збудниками Psyttakoza, лімфогранулематозу, трахоми та ін.). На сьогодні кількість відомих антибіотиків перевищує 2000, але на практиці використовують близько 50 найменувань.

Біологічні методи боротьби із забрудненням навколишнього середовища. У 50-60-ті роки минулого століття, живі організми (мікроорганізми, водорості, вищі рослини тощо) почали широко використовувати в технологіях очищення стічних вод і знезараження промислових відходів.

Промисловий біотехнологічний синтез. Мікроорганізми широко використовуються для промислового виробництва органічних розчинників (ацетону й бутанолу), амінокислот, кормових білків, ферментів, антибіотиків, вакцин і інших препаратів, широко використовуваних у промисловості, виробництві кормів, сільському господарстві, медицині та ветеринарії.

Отримання нових видів палива. Виробництво рідкого моторного палива, зокрема етанолу, методом мікробіологічної ферментації різноманітної сільськогосподарської сировини (цукрова тростина, цукрові буряки і меляса, крохмаль картоплі, маніоки, топінамбур). У Бразилії виробництво етанолу (2004 р.) становило 8,4 млн т, що відповідає 5,6 млн т бензину найвищої якості.

Виробництво біогазу з целюлози й відходів життєдіяльності тварин і людини. Виробництво біогазу засноване на анаеробному розкладанні мікроорганізмами целюлози й органічної речовини, що містить азот, і отриманні з них метану, що використовується для приготування їжі, обігріву й вироблення електроенергії.

Застосування біотехнологічних методів у сільському господарстві привело до справжньої революції в традиційній селекції і дало змогу набагато прискорити процес отримання нових сортів рослин і порід тварин, а також створювати трансгенні форми організмів.

Сучасна біотехнологія в рослинництві

Сучасна біотехнологія заснована на використанні методів клітинної і генетичної інженерії.

Культура in vitro ("у пробірці") – створення в штучних середовищах культур рослинних і тваринних клітин, тканин і протопластів (рослинні клітини, позбавлені целюлозної оболонки) для одержання безвірусного садивного матеріалу, розмноження цінних форм рослин і тварин, виробництво біологічно активних речовин, антитіл тощо.

ДНК-технології (молекулярні маркери) — добір і селекція рослин за допомогою молекулярних маркерів.

Генна інженерія і генетична трансформація — система методів і технологій, що дають можливість ідентифікувати, виділяти, клонувати й переносити окремі гени.

Генно-модифіковані організми

Генно-модифікований організм (ГМО) — це будь-який організм із новою комбінацією генетичного матеріалу, одержаний завдяки використанню методів генної інженерії. А генетично модифікованими є всі сорти рослин, одержані внаслідок модифікації генетичної структури вихідного генотипу.

Основною метою отримання ГМО є поліпшення агрономічно важливих ознак організму-реципієнта (наприклад, підвищення стійкості рослини до гербіцидів, комах-шкідників, патогенних мікроорганізмів) для зниження собівартості кінцевого продукту.

Етапи розвитку генної інженерії рослин

1944 ДНК — трансформація пневмококів

1953 ДНК — матеріальний носій генетичної інформації

1966 Coe, Sarkar — спроба генетичної трансформації кукурудзи

Передгенно-інженерний період

1970 Синтез гормонів людини в бактеріях

1973 Відкриття природного обміну генетичною інформацією між агробактерією і дводольними

Генна інженерія рослин

1994 Трансгенні помідори

2007 114,3 млн га ГМР

Біоінженерні технології

Процедура одержання ГМО має кілька основних етапів:

- виділення та ідентифікація окремих генів (відповідних фрагментів ДНК або РНК), які потрібно перенести іншим організмам (1);

- клонування (розмноження) гена, що переноситься (2);

- перенесення гена (або трансгенної конструкції) всередину клітини і розміщення його в ДНК організму-реципієнта (3);

- виявлення трансгенних клітин (організмів) (4).

Переваги використання ГMР у сільському господарстві

Рослинництво

Стійкість (толерантність) до гербіцидів досягається завдяки перенесенню культурним сортам гена бактерії, мутанта грунтової бактерії Agrobacterium tumefaciens (CP4), ферменту, що обумовлює стійкість до дії гербіциду.

Стійкість трансгенного сорту до певного гербіциду (гліфосату і глюфозинату) дає змогу обприскувати культури цим гербіцидом, знищуючи бур'яни без шкоди для культурної рослини.

Потенційні переваги

- Ефективна боротьба з бур'янами й збільшення доходів завдяки зниженню затрат праці.

- Зменшення використання гербіцидів завдяки скороченню заявок на їхнє постачання.

- Збільшення врожаю завдяки посиленню контролю над бур'янами й підвищенню доходів.

- Використання нового (менш шкідливого) виду гербіцидів замість токсичних і хімічно стійких видів.

- Стійкість проти комах-шкідників. Стійкість ГМ-рослин проти комах-шкідників досягається внесенням гена, що викликає вироблення інсектицидного токсину (такого, як токсин Bt з бактерії Bacillus thuringiensis). Найбільших успіхів у створенні Bt-сортів удалося досягти на картоплі, кукурудзі та бавовнику.

- Зменшення об'єму хімічного інсектициду, використовуваного під час висіву.

- Підвищення врожайності завдяки зменшенню збитку, завданого шкідниками, і зростання доходів фермерів.

- Скорочення основного збитку до і після зняття врожаю завдяки використанню інсектицидів, застосованих для запобігання проникненню хвороботворних організмів у культуру.

Ризики, пов'язані з ГMР

- Передача гена стійкості до гербіциду спорідненим диким видам, що дасть можливість їм перетворитися в гербіцидостійкі "супербур'яни".

- ГМ-культури самі можуть стати "супербур'янами" і розповсюджуватися на нові території, витісняючи інші культури або схрещуючись із ними.

- Збільшення використання специфічних гербіцидів на ГM-посівах може призвести до появи гербіцидостійких форм смітних рослин. Зареєстровано низку видів злакових і бобових бур'янів, стійких до гліфосату.

- Широке поширення гербіцидостійких сортів збільшує масштаби застосування гербіцидів і витісняє органічні методи боротьби зі смітною рослинністю.

- Вирощування ГМ-рослин може призвести до генетичного забруднення посівів фермерів, які впровадили екологічне (органічне) виробництво й переробку, що завдасть великого економічного збитку.

- Зниження сортової різноманітності.

Передання гена стійкості до комах-шкідників спорідненим диким видам дасть можливість перетворитися на інсектицидостійкі "супербур'яни".

Інсектицидні культури знищуватимуть нецільові (корисні) види комах. Bt-токсин, що виділяється трансгенними формами картоплі, уражує не тільки колорадського жука, а й 150 інших видів комах, які не поїдають картоплю.

Перехід шкідників на нові культури. Сорти рослин, модифіковані за допомогою ГМ-технологій, стануть непривабливими для шкідників, наприклад, картоплі (з допомогою Bt-токсину), внаслідок чого це може підштовхнути шкідників до освоєння нових, таксиномічно близьких, видів рослин, що масово не уражуються (для колорадського жука — інших пасльонових: томатів, перцю, баклажанів).

Loading...

 
 

Цікаве