HYPERLINK “http://www.ukrreferat.com/” www.ukrreferat.com – лідер
серед рефератних сайтів України!
РЕФЕРАТ
на тему:
“Біотехнології в сільському господарстві”
ПЛАН
Вступ
1. Біотехнологія в сільському господарстві
2. Біотехнологія рослин
3. Біотехнологія тварин
Список використаної літератури
Вступ
Біотехноло?гія (?????????????, від грец. bios — життя, techne —
мистецтво, майстерність і logos — слово, навчання) — використання живих
організмів і біологічних процесів у виробництві. Біотехнологія —
міждисциплінарна галузь, що виникла на стику біологічних, хімічних і
технічних наук. З розвитком біотехнології пов’язують вирішення
глобальних проблем людства — ліквідацію недостачі продовольства,
енергії, мінеральних ресурсів, поліпшення стану охорони здоров’я і
якості навколишнього середовища.
Біотехнологія застосовується навколо нас у багатьох предметах щоденного
вжитку — від одягу, який ми носимо, до сиру, який ми споживаємо.
Протягом століть фермери, пекарі та пивовари використовували традиційні
технології для зміни та модифікації рослин та продуктів харчування —
пшениця може слугувати давнім прикладом, а нектарин — одним з останніх
прикладів цього. Сьогодні біотехнологія використовує сучасні наукові
методи, які дозволяють покращити чи модифікувати рослини, тварини,
мікроорганізми з більшою точністю та передбачуваністю.
Споживачі повинні мати можливість вибору з якомога ширшого переліку
безпечних продуктів. Біотехнологія може надати споживачам можливість
такого вибору — не лише в сільському господарстві, але також в медицині
та паливних ресурсах.
1. Біотехнологія в сільському господарстві
Внесок біотехнології в сільськогосподарське виробництво полягає в
полегшенні традиційних методів селекції рослин і тварин і розробці нових
технологій, що дозволяють підвищити ефективність сільського
господарства. У багатьох країнах методами генетичної і клітинної
інженерії створені високопродуктивні і стійкі до шкідників, хворобам,
гербіцидам сорту сільськогосподарських рослин. Розроблена техніка
оздоровлення рослин від накопичених інфекцій, що особливо важливо для
вегетативно що розмножуються культур (картопля й ін.).
Як одна з найважливіших проблем біотехнології у усьому світі широко
досліджується можливість керування процесом азотфіксації, у тому числі
можливість уведення генів азотфіксації в геном корисних рослин, а також
процесом фотосинтезу.
Ведуться дослідження з поліпшення амінокислотного складу рослинних
білків. Розробляються нові регулятори росту рослин, мікробіологічні
засоби захисту рослин від хвороб і шкідників, бактеріальні добрива.
Геноінженерні вакцини, сироватки, моноклональні антитіла використовують
для профілактики, діагностики і терапії основних хвороб
сільськогосподарських тварин.
У створенні більш ефективних технологій племінної справи застосовують
геноінженерний гормон росту, а також техніку трансплантації і
мікроманіпуляцій на ембріонах домашніх тварин. Для підвищення
продуктивності тварин використовують кормовий білок, отриманий
мікробіологічним синтезом.
2. Біотехнологія рослин
В історичному аспекті людство завжди використовувало рослини для
отримання життєво важливих продуктів. У цьому розумінні до біотехнології
можна віднести і традиційне рослинництво та інші агротехнології.
Водночас існує принципова різниця між біотехнологією і агротехнологією.
Як відомо, агротехнологія має справу з цілими рослинами і їх
популяціями, тоді як біотехнологія ґрунтується на використанні культур
клітин та їх популяцій. Біотехнологія рослин є самостійною дисципліною,
хоча за своїми теоретичними і методологічними принципами може
розглядатися як частина загальної біотехнології.
Специфіка біотехнології рослин визначена особливостями рослин як певного
царства живого світу. Жива рослинна клітина на відповідному живильному
середовищі проявляє властивості тотипотентності і дає цілий організм —
рослину-регенерат. Тотипотентність — це властивість клітин повністю
реалізувати свій генетичний потенціал з утворенням цілої рослини
[Катаева, Бутенко, 1983; Валиханова, 1996]. Основним методом, який
використовується у біотехнології рослин, є метод культивування
ізольованих клітин, тканин, органів. Розробка основ методу має порівняно
недавню історію. У 1902 р. Габерландт вперше застосовуввав цей метод на
початку XX століття для роботи з клітинами палісадної паренхіми.
Найважливішою умовою вирощування ізольованих рослинних тканин є живильні
середовища відповідного складу. В Україні культуру ізольованих коренів
широко використовував М.Г. Холодний ще в 1915 році. У 30-ті роки праці
американського вченого Уайта та французького вченого Готре зумовили
розробку власне сучасного методу культури рослинних тканин і органів.
Систематичні роботи з культури тканин у 40-их роках проводилися під
керівництвом академіка М.О. Максимова [Мусієнко, 2001]. В Україні ці
роботи було організовано в лабораторії Ф.Л. Калініна [Калинин и др.,
1980].
*
,
TH
?????¤?¤?$???????????¤?¤?$???????????¤?¤?$????культурних рослин.
Запліднення в пробірці і ембріокультура дозволяє долати прогамну і
постгамну несумісність при віддаленій гібридизації і отримувати
життєздатні міжвидові і міжродові гібриди. Ембріокультура стає
незамінним методом подолання бар’єру несхрещуваності. Гаплоїдія
відноситься до важливих прикладних напрямків генетики. Шляхом
диплоїдизації гаплоїдів швидко досягається гомозиготність по всіх
ознаках і в результаті вдалої комбінації хромосом отримані константні
форми можуть дати початок новим сортам. Культивуючи пиляки рослин,
вдається отримати ізогенні лінії за 2-3 роки, тоді як звичайна селекція
затрачає на це 10-15 років. Отримання гаплоїдів in vitro без сумніву
дозволить підвищити ефективність традиційної селекції. Також можливо
отримувати рослини в культурі ендосперму. Відомо, що клітини ендосперму
триплоїдні. Вони можуть бути потенційним джерелом для отримання
триплоїдних і поліплоїдних рослин. Так триплоїдні рослини, отримані із
ендоспермної калусної тканини кукурудзи, рису і деяких дводольних рослин
[Стрельчук та ін., 2000]. Таким чином, можливості технології in vitro
для підвищення ефективності селекційного процесу очевидні. Однак
максимальна ефективність цих технологій можлива лише при поєднанні їх з
традиційними методами генетико-селекційних робіт. Процес селекції
потребує поєднання різних біотехнологічних методів. З метою збереження
генофонду рідкісних видів та видів що зникають, цінних селекційних
об’єктів і штамів-продуцентів речовин вторинного походження,
розробляються методи створення банку генів. Це означає тривале
зберігання штамів клітин рослин при температурі рідкого азоту(-196°С),
тобто застосування методу кріоконсервації з використанням
кріопротекторів (диметилсульфоксид, гліцерин тощо). Після розморожування
клітини багатьох рослин діляться і дають початок цілій фертильній
рослині [Валиханова, 1996].
Таким чином, біотехнологія, застосовуючи традиційні знання фізіології
рослин і сучасну технологію, може зробити вагомий внесок для того, щоб:
– збільшити виробництво, поживні якості і строки зберігання продуктів
харчування і фуражу;
– підвищити стійкість сільськогосподарських культур до хвороб і
шкідників з метою зниження потреби у хімічних пестицидах;
– розробити безпечні та ефективні методи біологічної боротьби з
комахами-переносниками хвороб, особливо стійких до пестицидів;
– підвищити родючість ґрунту та ступінь засвоєння рослинами поживних
речовин;
– використовувати фототрофні керовані біосинтези для виробництва ліків,
продуктів харчування і сировини,
– впроваджувати нові нетрадиційні культури;
– використовувати більш дешеві та ефективніші способи очищення стічних
вод та обеззараження шкідливих відходів виробництва;
– забезпечити відновлювальними джерелами енергії та сировини на основі
розкриття фізико-хімічних механізмів фотосинтезу, використання
органічних відходів та біомаси [Мусієнко, 2001].
3. Біотехнологія тварин
Біотехнологія тварин — галузь біотехнології, яка ґрунтується на
використанні біологічних процесів і об’єктів для економічно важливих
виробництв і створення високопродуктивних порід тварин [Сассон, 1987;
Герасименко, 1989]. Суть, стратегія і перспектива біотехнології тварин
полягає в тому, що вона дає реальну можливість змінити генетичну
програму, яка визначає функціонування і продуктивність живих організмів
з метою більш повного задоволення економічних та інших потреб людини.
Досягнуто певних успіхів у підвищенні репродуктивного потенціалу,
прискореному розмноженні особин із потрібними показниками і зменшенні
кількості інфекційних захворювань тварин. У практиці тваринництва все
частіше використовуються досягнення в галузі ембріології — від розробки
технології трансплантації ембріонів до використання методів клітинної і
генетичної інженерії [Тамаши, 1988]. Трансплантація – це пересадка
запліднених яйцеклітин чи ембріонів від високоцінних тварин (наприклад,
корови-донори) низькопродуктивним тваринам (корови-реципієнти) з метою
інтенсифікації відтворення високопродуктивних племінних тварин
[Близниченко та ін., 1988]. До початку 50-х років метод трансплантації
ембріонів використовувався виключно у дослідницьких цілях. У ці роки
було виявлено оптимальні стадії розвитку ембріонів кожного виду,
відповідність між стадією розвитку ембріона і станом статевого тракту
реципієнта, ефективні методи виклику суперовуляції, техніки вилучення і
пересадки ембріонів. Так, у 1951р. у США у результаті пересадки
ембріонів було одержано перше телятко. Метод весь час удосконалювався, і
у наш час знаходить широке практичне застосування у багатьох країнах
світу. У нашій країні метод пересадки ембріонів теж досить успішно
використовується у тваринництві. Так, починаючи з 70-х років, даний
метод перетворився у економічно важливу технологію у сільському
господарстві. Свідченням цього є те, що у 1972р.методом трансплантації
ембріонів було одержано 20 вагітностей, то вже у 1984р. — більше ніж 50
тисяч телят. У нашій країні перше таке телятко було народжене у 1977р
[Лишенко, 1994]. Сьогодні існує понад 20 науково-дослідних центрів і
пунктів по трансплантації ембріонів. Основне практичне значення методу
трансплантації ембріонів на даному етапі полягає в тому, щоб максимально
використати відтворювальну здатність корів з високим генетичним
потенціалом для одержання биків-плідників. Через високу ціну
телят-трансплантантів використання цього методу у широкій тваринницькій
практиці для одержання нащадків просто від корів з високою
продуктивністю є поки що недоцільним. Як правило, метод трансплантації
ембріонів широко використовується для швидкого збільшення чисельності
рідкісних, “екзотичних” порід. Таким способом було збільшено чисельність
тварин симментальської, лімузинської, шаролезької породи. Добрі
результати дав цей метод при експорті європейських порід у Північну
Америку, Японію, Австралію. Основним лімітуючим фактором ефективного
використання методу трансплантації є неможливість одержання достатньої
кількості високоцінних ембріонів. Розв’язання цієї проблеми вчені
здійснюють двома основними шляхами: перший — пошук більш ефективних
методів підвищення виходу повноцінних ембріонів, другий — розробка
оптимальних умов для дозрівання і запліднення поза організмом
фолікулярних ооцитів, джерелом яких можуть бути яєчники високоцінних
самок [Голубев, 1988]. У наш час вчені продовжують працювати над
вирішенням таких завдань: вивчення специфічного материнського впливу на
розвиток ембріонів, порядок внутріматкового перерозподілу ембріонів у
багатоплодючих видів; скоординованого ембріонального впливу на
тривалість існування і секреторну активність жовтого тіла, вплив
генотипу плоду на тривалість вагітності. Крім того, техніка
трансплантації яйцеклітин і ембріонів органічно входить у фундаментальні
наукові розробки питань дозрівання ооцитів і запліднення in vitro,
розділення бластомерів з метою одержання ідентичних двійнят або,
навпаки, зрощування бластомерів від різних ембріонів для формування
химер. Технологія трансплантації ембріонів включає: відбір і підготовку
донорів ембріонів; гормональний виклик суперовуляції і запліднення
корів-донорів; одержання зародків, оцінку їх якостей і відбір ембріонів,
придатних для трансплантації; короткочасне зберігання, культивування або
глибоке заморорожування ембріонів; підбір реципієнтів та їх
синхронізацію за естральним циклом з донором; пересадку ембріонів і
контроль результатів. Результативність проведення трансплантації
залежить від послідовного здійснення ланок технології, що і обумовлює її
складність [Асланян, 1988]. Пересадка і заморожування ембріонів
відкривають широкі перспективи для розробки і вдосконалення нових
методів біотехнології тварин, таких як:
1) одержання ідентичних близнюків шляхом розділення ембріонів;
2) запліднення яйцеклітин in vitro, культивування ембріонів (це
досягається шляхом вилучення із яєчників ооцитів, культивування їх поза
організмом і наступного запліднення у пробірці [Прошко, Артюшкова,
1985].
3) одержання нових клонів шляхом трансплантації ядра клітини (клонування
тварин — штучне одержання генетичних копій без статевого розмноження
[Близниченко та ін., 1988]. Сукупність таких потомків — копій, які
походять від однієї тварини, називають клоном). Так, у лютому 1997 р.
вчені Рослінського інституту (Едінбург) під керівництвом Яна Вілмута
провели успішні експерименти у напрямку генетичного клонування вівці
[Асланян, 1988]. Для цього використовували ядра соматичних клітин,
одержаних із тканини молочної залози дорослої вівці, які вводили в
яйцеклітину без ядра. Утворену диплоїдну зиготу стимулювали до дроблення
електрошоком і трансплантували у вівцю-реципієнта. Через 148 днів у неї
народилась жива овечка — Доллі. У цієї овечки немає батька, але є три
матері : вівця, яка дала свій генетичний матеріал, вівця, від якої взяли
яйцеклітину, і вівця-реципієнт, яка виношувала знамените ягнятко.
4) використання партеногенезу (партеногенез – розвиток особин із
яйцеклітини без участі сперматозоїда) [Голубев, 1988].
5) одержання химер, внаслідок об’єднання частин різних зародків (химери
— особини, які розвиваються із ембріональних клітин двох чи більшої
кількості тварин, які відносяться до різних порід і навіть до різних
видів [Близниченко та ін., 1988]. У тварин-химер частина клітин має
походження від одної пари батьків, а частина — від іншої. Таким чином
химерні тварини мають чотирьох батьків. Химерні тварини — унікальний
об’кт для теоретичних досліджень з біології розвитку при вивченні
закономірностей морфогенезу та імунологічних взаємовідношень. Виникає
можливість простежити, як з окремих клітин розвиваються клони, тканини,
органи. У багатьох країнах були одержані химерні телята, вівці і навіть
міжвидові гібриди – вівцекози. Химерні тварини не передають нащадкам
характерну для них генетичну мозаїчність. Як і у всіх гетерозиготних
тварин, у химер у потомстві спостерігається розщеплення ознак, і цінні
генетичні комбінації порушуються. Практичне значення химер полягає в
створенні високоцінних тварин, які безпосередньо використовуються у
виробництві, а також у можливому підвищенні резистентності химер до ряду
захворювань.
6) вплив на співвідношення статей тварин за допомогою селекції ембріонів
і сперми;
7) створення трансгенних тварин шляхом пересадки генів і одержання
особин з новими якостями [Буркат, 1988].
Таким чином, увага вчених, що працюють над вирішенням проблем фізіології
розмноження тварин, спрямована на вдосконалення методів
кріоконсервування сперми і зародків, у тому числі на питання гігієни і
бактеріального забруднення біоматеріалу, а також на покращення
організації розмноження тварин і на керування цим процесом.
Список використаної літератури
Буркат В. П. Біотехнологія і селекція // Вісник с.-г. науки. — 1988.—
№8.— С.64-66.
Валиханова Г. Ж. Биотехнология растений. — Алматы, «Конжык», 1996. — 272
с.
Герасименко В.Г. Биотехнология: учебное пособие. — К.: Выща шк., 1989. —
343 с.
Голубев А.К. Перспективы использования биотехнологии в практике
животноводства // С.-х. биология.–1988.–№1.– С.3-9.
Кучук Н. В. Генетическая инженерия растений. – К.: Наук. думка, 1998. –
152 с.
Лишенко І.Д. Генетика з основами селекції. — К.: Вищ. шк., 1994 — 416 с.
Смирнов В.В., Иванов В.Н. Биотехнология. Настоящее и будущее. – К.,
1986.
Тамаши И. Применение биотехнологии в растенииводстве и животноводстве //
Международный с.-х. журнал.–1988.–№1.–С. 30-32.
Ткачова Л. Актуальні проблеми генної інженерії // Хімія. Біологія. —
2000. – №40(100). – С.7-8.
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
