WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

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

ГоловнаОрганізація виробництва, Трудове право України, Cоцзахист → Роль біотехнологій у рослинництві для світової системи продовольчого забезпечення - Реферат

Роль біотехнологій у рослинництві для світової системи продовольчого забезпечення - Реферат

Реферат на тему:

Роль біотехнологій у рослинництві для світової системи продовольчого забезпечення

Протягом останніх 10 тисяч років людство використовувало рослини, які давала йому природа, і модифікувало їх за допомогою селекції, щоб одержати бажані характеристики, такі як поліпшені смакові якості, підвищена врожайність чи стійкість до хвороб. Результатом цієї діяльності стало те, що рослини, які ми споживаємо сьогодні, навряд чи впізнали б наші далекі предки. Вчені вважають, що біотехнологія прийде на допомогу традиційній селекції, оскільки має набагато потужніший потенціал, що забезпечить такі переваги, як висока врожайність, поліпшені смакові якості та інтенсивне впровадження екологічно чистих методів господарювання. Біотехнологічні методики вже стали у нагоді медицині. Практично весь інсулін, яким сьогодні лікують діабет, одержують за допомогою біотехнології та генної інженерії. Це стосується і багатьох препаратів, які призначають при злоякісних новоутвореннях і серцевих захворюваннях.

Розвиток біотехнології у рослинництві

Кукурудза походить з Мексики. Її предок — трава теосінте — має невеликі репродуктивні структури, які мало нагадують ті качани, які ми сьогодні бачимо на полицях крамниць усього світу. Помідор і картопля — теж родом з Південної Америки: перший нагадував невеличку ягоду завбільшки з вишню, а друга — вузлуваті кореневища з високим вмістом цілого спектра речовин з родини глікоалкалоїдів, гірких на смак і токсичних для людини.

Задоволення смаків і вимог споживачів або набуття цими та сотнями інших культур бажаних властивостей (наприклад, високої врожайності, стійкості до шкідників і хвороб або здатності витримувати посуху та інші негативні впливи навколишнього середовища) шляхом селекційного відбору, здійсненого нашими предками, привело до зміни їхніх розмірів, кольору та хімічного складу. Змінилися не лише зовнішній вигляд і хімічний склад цих рослин. Унаслідок людської міграції та торгівлі вони розповсюдилися по всій Земній кулі. Наприклад, огірки, які вперше стали відомі в Європі, нині вирощують на кожному континенті, де живуть люди. Коли сьогоднішній покупець у будь-якому куточку світу потрапляє на базар, він бачить у дії сучасну глобальну систему продовольчого забезпечення, коли харчові продукти, вироблені в різних регіонах планети, щодня постачаються на локальні ринки.

Тепер ми знаємо, що наші давні предки модифікували генетичний профіль рослин, переносячи генетичний матеріал від однієї рослини до іншої. Проте основні закони спадковості були відкриті лише у 1800-х роках, коли австрійський ченець Грегор Мендель провів свої досліди з садовим горохом. До початку 1900-х років селекційна робота велася традиційним методом, подібним до того, що його практикував Мендель. Він грунтувався на штучному схрещуванні, коли пилок рослини одного виду переносили на квітку іншого статевосумісного виду. Метою було виокремлення бажаних рис однієї рослини і прищеплювання їх іншій. Проте часто потрібні характеристики або були відсутні у статевосумісних рослин, або не існували у жодного з відомих видів. Це змусило селекціонерів шукати нові шляхи перенесення бажаних генів.

У 1930-х роках селекціонери рослин розробили кілька методик, які дали їм змогу одержувати гібриди двох батьківських рослин, які у звичайних умовах не могли давати життєздатного потомства. Одна з таких методик, яка одержала назву "виходжування зародка", передбачала особливий догляд за ембріоном рослини в лабораторних умовах задля забезпечення його виживання на ранніх стадіях розвитку.

У 1950-х роках в арсеналі селекціонерів з'явився метод, який давав можливість створювати варіації генетичної структури рослинного організму в перебігу так званої "мутаційної селекції". Мутації у генетичному коді рослин постійно відбуваються у природних умовах через вплив таких факторів, як сонячне випромінювання. Вони мають випадковий характер і можуть приводити до появи нових корисних властивостей. Мутаційна селекція грунтується на такому ж випадковому процесі зміни генетичного коду. Отримані рослини піддають ретельному аналізу, щоб упевнитися, що мутації відбулися і привели до появи позитивних якостей, наприклад, стійкості до хвороб або шкідників. Якщо рослина "поліпшилася", її випробовують на наявність інших змін, які могли відбутися. Багато культурних рослин, до яких ми звикли і які щодня вживаємо в їжу, одержані саме завдяки використанню методик виходжування зародка та мутаційної селекції, і практично всі продукти харчування, які ми їмо, містять у собі генетичну інформацію.

Важко навести приклад культурної рослини, яка б у розвинутих країнах світу не була тією чи іншою мірою удосконалена із застосуванням одного з різновидів сучасної технології, яку можна назвати "біотехнологією". Біотехнологія — це комплекс методів, які використовують живі організми або їхні компоненти для виготовлення або модифікації продуктів, поліпшення якостей рослин або тварин або виведення штамів мікроорганізмів зі специфічними властивостями. Це визначення охоплює всі види людської діяльності, об'єктом якої є живі істоти: від селекціонування рослин у тому вигляді, який воно мало 10 тисяч років тому, до витончених сучасних методик. Саме тому селекціонери вважають термін "генетично модифікований організм" некоректним, адже всі нині відомі культурні рослини є вельми істотно модифікованими.

Наукові засади сучасної генної інженерії

Генна інженерія — це одна з форм біотехнології, яка грунтується на перенесенні певних генів від одного живого організму — рослини, тварини чи мікроба — до іншого. При цьому невелика кількість генетичного матеріалу (ДНК) вноситься в клітину іншого організму з метою одержання бажаного ефекту. Цим вона відрізняється від традиційної селекції рослин, під час якої всі гени — як бажані, так і небажані — переносяться з пилком від чоловічої рослини до жіночої. Потомство, одержане внаслідок такого схрещування, може містити гени, відповідальні за позитивні властивості, проте часто вони поєднуються з багатьма небажаними генами, успадкованими від обох батьків.

Перевага генної інженерії полягає в тому, що вона дає змогу переносити тільки потрібні гени і набагато прискорювати селекційний процес. Але генна інженерія значно потужніша за традиційну селекцію ще й тому, що вона дає можливість переміщувати гени між рослинами не лише споріднених, а й генеалогічно віддалених видів, і навіть впроваджувати у геном рослин генетичний матеріал, взятий від нерослинних організмів. Це вдається зробити завдяки тому, що всі живі істоти мають генетичний код, організований у вигляді молекул ДНК, і в однаковий спосіб синтезують білки та здійснюють інші життєво важливі функції. Організми, які зовні здаються зовсім не схожими, можуть виявитися дуже подібними, принаймні на молекулярному рівні. Всі живі створіння мають у собі більше схожого, аніж відмінного, і в цьому криється одне з пояснень, чому гени легко вдається переносити між такими, здавалося б, різними клітинами, як рослинні і бактеріальні. Немає генів, унікальних для тієї чи іншої істоти, тому в природі не існує "генів томатів" або "генів бактерій". У бактеріях і томатах є не один ген, а певний набір генів, який власне і робить їх бактеріями або томатами. В міру розширення наших знань про генетичний код різних біологічних видів ми усвідомлюємо, що більшість рослин відрізняється одна від одної лише невеликим відсотком генів, і навіть такі, на перший погляд, відмінні організми, як томати і бактерії, мають багато спільних генів. Ці дані наштовхують на думку, що на певних етапах тривалої еволюції навіть томати і бактерії колись мали спільного предка.

Після відриття п'ятдесят років тому структури ДНК науковці швидко дійшли висновку, що можна брати сегменти ДНК, які несуть відповідальність за певні характеристики організму, тобто гени, і переносити їх у клітини інших біологічних видів. У 1972 році Х'юберт Бойєр і Стенлі Коен уперше виокремили ген і перенесли його до одноклітинної бактерії, яка, внаслідок експресії цього гена, почала синтезувати протеїн. Їхнє відкриття привело до першого практичного застосування біотехнології — виробництва синтетичного інсуліну для лікування хворих на діабет — і дало поштовх прикладним дослідженням, які часто називають сучасною біотехнологією.

Loading...

 
 

Цікаве