Биотехнология
деревьев. Растения-регенеранты, выращенные из клеток или тканей меристемы,
используют ныне для разведения спаржи, земляники, брюссельской и цветной
капусты, гвоздик, папоротников, персиков, ананасов, бананов.
С клонированием клеток связывают надежды на устранение вирусных заболеваний
растений. Разработаны методы, позволяющие получать регенеранты из тканей
верхушечных почек растений. В дальнейшем среди регенерированных растений
проводят отбор особей, выращенных из незараженных клеток, и выбраковку
больных растений. Раннее выявление вирусного заболевания, необходимое для
подобной выбраковки, может быть осуществлено методами иммунодиагностики, с
использованием моноклональных антител или методом ДНК/РНК-проб.
Предпосылкой для этого является получение очищенных препаратов
соответствующих вирусов или их структурных компонентов.
Клонирование клеток — перспективный метод получения не только новых сортов,
но и промышленно важных продуктов. При правильном подборе условий
культивирования, в частности при оптимальном соотношении фитогормонов,
изолированные клетки более продуктивны, чем целые растения. Иммобилизация
растительных клеток или протопластов нередко ведет к повышению их
синтетической активности. Табл. 6 включает биотехнологические процессы с
использованием культур растительных клеток, наиболее перспективные для
промышленного внедрения.
Коммерческое значение в основном имеет промышленное производство шиконина.
Применение растительных клеток, которые являются высокоэффективными
продуцентами алкалоидов, терпенов, различных пигментов и масел, пищевых
ароматических добавок (земляничной, виноградной, ванильной, томатной,
сельдерейной, спаржевой) наталкивается на определенные трудности, связанные
с дороговизной используемых технологий, низким выходом целевых продуктов,
длительностью производственного процесса.
Таким образом, биотехнология открывает широкие перспективы в области
выведения новых сортов растений, устойчивых к неблагоприятным внешним
воздействиям, вредителям, патогенам, не требующих азотных удобрений,
отличающихся высокой продуктивностью.
Таблица 1. Примеры клеточных культур — высокоэффективных продуцентов
ценных соединений (по О. Sahai, M. Knuth, 1985. К. Hahlbrock. 1986)
|Вид растения |Целевой продукт |Предполагаемое применение |
|Lithospermum |Шиконин и его |Красный пигмент, |
|erithrorhizon |производные |используемый в косметике |
|(воробейник) | |как «биологическая губная|
| | |помада», |
| | |антибактериальный агент, |
| | |используемый при лечении|
| | |ран, ожогов, геморроя |
|Nicotiana tabacum |Убихинон- 10 |Важный компонент |
|(табак) | |дыхательной и |
| | |фотосинтетической цепей |
| | |переноса электронов, |
| | |применяемый как витамин и |
| | |в аналитических целях |
|To же |Глутатион |Участник многих |
| | |окислительно-восстановитель|
| | |ных реакций в клетке, |
| | |приравнивается к витамину |
|Morinda citrifolia |Антрахиноны |Сырье для лакокрасочной |
| | |промышленности |
|Coleus blumei |Розмариновая |Жаропонижающее средство, |
| |кислота |проходящее клинические |
| | |испытания |
|Berberis stolonifera |Ятрорризин |Спазмолитическое |
|(барбарис) | |лекарственное средство |
Биодеградация пестицидов. Пестициды обладают мощным, но недостаточно
избирательным действием. Так, гербициды, смываясь дождевыми потоками или
почвенными водами на посевные площади, наносят ущерб сельскохозяйственным
культурам. Помимо этого, некоторые пестициды длительно сохраняются в почве,
что тоже приводит к потерям урожая. Возможны разные подходы к решению
проблемы: 1) усовершенствование технологии применения пестицидов, что не
входит в компетенцию биотехнологии; 2) выведение растений, устойчивых к
пестицидам; биодеградация пестицидов в почве.
К разрушению многих пестицидов способна микрофлора почвы. Методами
генетической инженерии сконструированы штаммы микроорганизмов с повышенной
эффективностью биодеградации ядохимикатов, в частности штамм Pseudomonas
ceparia, разрушающий 2, 4, 5-трихлорфеноксиацетат. Устойчивость того или
иного пестицида в почве меняется при добавлении его в сочетании с другим
пестицидом. Так, устойчивость гербицида хлорпро-фама увеличивается при его
внесении совместно с инсектицидами из группы метилкарбаматов. Оказалось,
что метилкарбаматы ингибируют микробные ферменты, катализирующие гидролиз
хлорпрофама.
Микробная трансформация пестицидов имеет и оборотную сторону. Во-первых,
быстрая деградация пестицидов сводит на нет их полезный эффект. Во-вторых,
в результате микробного превращения могут образоваться продукты, сильно
ядовитые для растений. При использовании гербицида тиобенкарба в Японии
наблюдали подавление роста и развития риса. Установлено, что подавляет не
сам гербицид, а его дехлорированное производное S-бензил-N,N-
диэтилтиокарбамат. Чтобы предотвратить образование такого производного,
тиобенкарб применяют в комбинации с метоксифеном, ингибитором
дехлорирующего фермента микроорганизмов.
Биологическая защита растений от вредителей и патогенов. Из широкого
спектра биологических средств защиты растений ограничимся рассмотрением
средств борьбы с насекомыми-вредителями и патогенными микроорганизмами.
Именно в этих областях имеются наибольшие перспективы.
К традиционным биологическим средствам, направленным против насекомых,
принадлежат хищные насекомые. В последние годы арсенал «оружия»
инсектицидного действия пополнен грибами, бактериями, вирусами, патогенными
для насекомых (энтомо-патогенными). Многие виды насекомых-вредителей (тля,
колорадский жук, яблоневая плодожорка, озимая совка и др.) восприимчивы к
заболеванию, вызываемому грибом Beauveria bussiana. Препарат боверин из
лиофильно высушенных конидий гриба сохраняет энтомопатогенность в течение
года после обработки почвы или растений. Препарат пецилолин из гриба
Poecilomyces fumoso-roseus применяют для борьбы с вредителями кустарников,
например смородины.
Важным источником бактериальных энтомопатогенных препаратов служит Bacillus
thuringiensis. Эти препараты обладают высокой устойчивостью и патогенны для
нескольких сотен видов насекомых-вредителей, в том числе для листогрызущих
насекомых — вредителей яблонь, винограда, капусты, лесных деревьев. Гены,
отвечающие за синтез одного из токсинов В. thuringiensis, были изолированы
и перенесены в растения табака. Необходимо, чтобы такие «энтомопатогенные»
растения не содержали веществ, токсичных для человека и животных.
Вирусные препараты отличаются высокой специфичностью действия, длительным
(до 10—15 лет) сохранением активности, устойчивостью к колебаниям
температуры и влажности. Из многих сотен известных энтомопатогенных вирусов
наибольшее применение находят вирусы ядерного полиэдроза, обладающие
высокой эффективностью действия на насекомых-вредителей. Насекомых
выращивают в искусственных условиях, заражают вирусом, из гомогенатов
погибших насекомых готовят препараты. Применяют отечественные препараты
вирин-ЭКС (против капустной совки), вирин-ЭНШ (против непарного
шелкопряда). В последние годы для культивирования вирусов широко применяю;
культуры клеток насекомых.
Комбинация из нескольких биологических средств нередко действует
на вредителей более эффективно, чем каждый в от дельности. Смертность
соснового шелкопряда резко возрастает, если вирус цитоплазматического
полиэдроза применяют в сочетании с препаратами из Вас. thuringiensis.
Эффективна комбинация биологических и химических средств защиты
растений от насекомых.
Среди новых средств защиты растений — вещества биогенного происхождения,
ингибирующие откладку яиц насекомыми или стимулирующие активность
естественных врагов насекомых вредителей: хищников, паразитов .
Разнообразны средства защиты растений от фитопатогенных микроорганизмов.
1. Антибиотики. Примерами могут служить триходермин и трихотецин,
продуцируемые грибами Trichoderma sp. и Trichotecium roseum. Эти
антибиотики используются для борьбы с корневыми гнилями овощных, зерновых и
технических культур.
2. Фитоалексины, естественные растительные агенты, инактивирующие
микробных возбудителей заболеваний. Эти соединения, синтезируемые
в тканях растений в ответ на внедрение фитопатогенов, могут
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
