Back to chapter

35.7:

Разведение растений и биотехнология

JoVE 核
生物学
需要订阅 JoVE 才能查看此.  登录或开始免费试用。
JoVE 核 生物学
Plant Breeding and Biotechnology

Languages

分享

Растениеводство это наука, которая создаёт сельскохозяйственную культуру с желательными чертами, такими как высокая урожайность, улучшенный вкус и повышенная питательность. Такие черты часто естественно развиваются от спонтанных мутаций. Однако этот процесс происходит медленно, и селекционеры часто хотят особенного сочетания признаков, которые не происходят по своей природе.Фермеры могут определить желаемую черту у диких видов, и скрестить это растение с культурным сортом растений. Однако в таком скрещивании есть равные шансы для потомства унаследовать нежелательные черты от диких видов. Использование биотехнологий полезно для передачи генов при обработке культур, имеющих дальнюю родственную связь, как рис и нарциссы, у которых много промежуточных видов и общих вымерших предков.Традиционно растениеводам потребовалось бы несколько скрещиваний на протяжении нескольких веков для переноса необходимых признаков в потомстве. Напротив, современные биотехнологии могут пропустить несколько скрещиваний для передачи необходимого гена между этими растениями. Биотехнологии облегчает передачу генов между двумя различными видами, в результате чего получается уникальный фенотип.Например, гербицид широкого спектра глифосат, блокирует критический фермент в растениях, который называется EPSPS. Ученые создали гербицид-толерантную кукурузу путём прямой передачи гена из почвенных бактерий Agrobacterium к початковым растениям. Культуры, содержащие бактериальный ген для этого фермента невосприимчивы к угнетающему действию гербицида.Эта генетическая модификация позволяет фермерам опрыскивать свои поля гербицидом, убивающим конкурирующие сорняки, снижающие урожайность, при этом не затрагивая культуру.

35.7:

Разведение растений и биотехнология

Земледелие имеет долгую историю в человеческой цивилизации: записи показывают, что выращивание зерновых культур началось примерно с 8000 г. до н.э. Эта ранняя селекция растений была разработана в первую очередь для обеспечения стабильного питания.

Как только & # 39; понимание генетики людьми улучшилось, развитие сортов сельскохозяйственных культур пошло ускоренными темпами. Искусственный отбор стал более целенаправленным, а сорта сельскохозяйственных культур более быстрыми, улучшенными, устойчивыми или приятными на вкус.

Однако, традиционные методы селекции растений – медленные, и не всегда позволяют получить желаемые сорта сельскохозяйственных культур. Позже биотехнологические инструменты упростили создание желаемых признаков в растениях, которые иначе было бы трудно разводить традиционными методами. Например, с помощью искусственного отбора трудно улучшить дефицит питательных веществ у растений, особенно с витамином А и железом. Например, рис не содержит генов бета-каротина, который является предшественником витамина А. Однако он действительно содержит гены соединения геранилгеранилпирофосфата, который можно последовательно преобразовать в бета-каротин с помощью четырех ферментов. Рис был сконструирован с использованием генов двух ферментов, полученных из нарциссов, и двух оставшихся ферментов бактерии Erwinia uredovora . Полученный сорт известен как золотой рис. Поскольку рис является основным продуктом питания более чем половины мира, биоинженерные культуры, подобные этим, потенциально могут сыграть роль в предотвращении слепоты среди детей, вызванной дефицитом витамина А, или в улучшении здоровья в странах, зависимых от риса.

Многие повсеместно выращиваемые культурные растения в настоящее время подвергаются некоторой генетической модификации с использованием биотехнологии. Например, кукуруза, папайя и многие сорта картофеля были модифицированы для повышения устойчивости к гербицидам, болезням или вредителям. Можно даже провести генетическую модификацию для уменьшения выработки аллергенов, как в случае соевых бобов.

Suggested Reading

Jauhar, P. P. (2006). Modern biotechnology as an integral supplement to conventional plant breeding: the prospects and challenges. Crop science. 46 (4), 1841-1859. [Source]