Сільське господарство і біотехнологія

План

1. Біологічні добрива.

2. Біологічний захист рослин у сільському господарстві.

3. Біотехнологія у тваринництві.

4. Виробництво кормових білків для тваринництва.

Промислова біотехнологія забезпечує сільське господарство вакцинами і антибіотиками, білковими добавками до кормів та амінокислотами, також здійснює переробку харчових продуктів для підвищення якості або часу їх зберігання, переробляє відходи сільського господарства з метою покращення екологічних показників, а також іноді добування органічного палива (біогазу), виробляє мікробіологічні засоби захисту рослин і бактеріальні добрива.

Але найбільшу допомогу вона може здійснити у справі підвищення врожайності і покращення сортових особливостей рослин шляхом генетичної інженерії і технології злиття протопластів. (застосування методів ще обмежене). Велику увагу до себе привертають зараз дослідження біологічних способів забезпечення рослин азотом, фосфором а також контролю за шкідниками і хворобами рослин. У цій галузі намічається перехід від лабораторних експериментів до практики.

Розробляються також способи вирощування цінних культур в контрольованих умовах. Так, наприклад, вже розроблений і успішно використовується метод поживної плівки. У рослин, що вирощуються таким способом коріння розвивається в тонкому шарі постійно поновлюваного поживного розчину, який містить всі необхідні речовини. Рівень його підтримується на заданій висоті так, що нижня частина коренів знаходиться в розчині, а верхня виступає над ним, щоб забезпечити рослину О₂, але покрита тонкою плівкою рідини. Коренева система кожної рослини дуже тісно переплетена з сусідніми і рослина не потребує опори. Метод відрізняється від методу водних культур (гідропоніки), де недостатня аерація кореневої системи. Одержав широке розповсюдження як метод дослідження, оскільки дозволяє легко контролювати параметри живлення рослин.

1. Підвищення врожаю сільськогосподарських рослин досягається зараз культивуванням сортів інтенсивного типу, які вимагають підвищених доз азотних добрив. Але одержання добрив дуже енергоємкий процес, що проблематично для України; небажані також екологічні наслідки, це:

1) рослини засвоюють 40 – 50% добрив, решта потрапляє у водойми, ґрунт, а далі в рослини і т.д.;

2) газоподібні втрати при виробництві азотних добрив – оксиди азоту в атмосфері, теж негативно відбиваються на здоров’ї людей, впливають на озоновий шар, кислотні дощі, які сприяють розчиненню солей важких металів (Сd) і накопиченню їх в рослинах;

3) зв’язаний азот подавляє фіксацію атмосферного азоту.

Єдиним виходом із ситуації, що склалася є інтенсифікація природної азотфіксації. У наш час встановлено три шляхи біологічної фіксації азоту в ґрунті:

1) симбіотичними мікроорганізмами бобових (бульбочкові бактерії Rhіzobium);

2) вільно проживаючими ґрунтовими мікроорганізмами (ціанобактерії);

3) не бобовими рослинами за рахунок несимбіотичних асоціативних зв’язків з ризосферними бактеріями (Azotobacter).

Вивчена нітрогеназа – фермент, який відповідає за фіксацію N. Його структура у всіх організмах однакова. Об’єктом генетичних досліджень цього процесу стала клебсієла пневмонійна (Klebsiella pneunomiae). У 1981 р. встановлено, що за фіксацію N відповідають 17 генів, які були введені в плазміди не лише бактерій цього ж виду, але і тих видів бактерій, серед яких не знайдено фіксування нітрогену (Azotobacter vinelandii)/

Поставлене завдання – введення генів азотфіксації в протопласти рослин. Створення таких рослин переверне сільське господарство. Але це складне завдання порушення метаболізму.

Тому зараз обрано інший шлях створення нових бактерій – симбіонтів зернових, соняшника та ін. Серед можливих партнерів створення асоціацій з вищими рослинами виділяють групу ціанобактерій (індуковано злиття інтактних клітин Anabaena variabilis і протопластів тютюну).