Предыдущая страница реферата | 1  2  3 | Следующая страница реферата

Главным препятствием в решении этой стратегической задачи является отсутствие национального банка эффективных генов, детерминирующих высокую комплексную устойчивость растений к эпифитотийным патогенам и важнейшим абиотическим стрессам - засухе, переувлажнению, низким и высоким температурам, избыточным засолению и кислотности почв. Такой банк генов в России необходимо создать. Международный обмен эффективными генами, как правило, ведет к потере патентоспособности созданных ГМО.

Вторым узким местом в генноинженерных исследованиях является недостаток, а чаще отсутствие новейших приборов и оборудования. Поэтому в Инновационном проекте предусмотрено создание научных центров коллективного пользования такими приборами и оборудованием, прежде всего по растениеводству - в Тимирязевском биотехнологическом центре и по животноводству - в Животноводческом биотехнологическом центре (ВИЖ п. Дубровицы Московской области).

Основную нагрузку в развитии теории и практики трансгеноза организмов выполняют и будут выполнять Центр биоинженерии РАН (директор - академик РАСХН К.Г.Скрябин), Московская сельскохозяйственная академия им. К.А. Тимирязева - Тимирязевский биотехцентр (академик РАСХН В.С.Шевелуха), лаборатория генной инженерии растений Пущинского филиала ИБОХ (профессор Я.И.Бурьянов), ВИЖ (вице-президент, академик РАСХН Л.К.Эрнст), Институт общей генетики РАН (директор - академик Ю.П.Алтухов), Институт цитологии и генетики СО РАН (академик В.К.Шумный), ВИР (академик РАСХН В.А.Драгавцев), ВНИИСХБ (директор - профессор П.Н.Харченко), ВНИИ фитопатологии РАСХН (профессор С.С.Санин), ВНИИ биологических методов защиты растений (директор - профессор В.Д.Надыкта), Кубанский ГАУ (ректор - академик РАСХН И.Т.Трубилин), НИИСХ Юго-Востока (директор - профессор Н.С.Васильчук), ВНИИСХМ (директор - академик РАСХН И.А.Тихонович), ВНИИМК (директор - д.с.-х.н. В.М. Лукомец), ВИП (директор - д.с.-х.н. Н.П. Таволжанский). Будут выполняться совместные исследования с учеными фирмы "Монсанто" (США), Биотехнологическим центром Пекинской сельскохозяйственной академии (Президент ПАН Ли Юньфу), Уханьским аграрным университетом (профессор Чен), Вангинским сельскохозяйственным центром.

В целях создания эффективных трансгенных технологий нам необходимо сделать новый крупный шаг в развитии теории иммунитета растений и животных, быстрее переходить от общих представлений о сопряженной эволюции организма-хозяина и паразита, от морфофизиологических и биохимических представлений об иммунитете и расовом составе патогенов к идентификации конкретных генов устойчивости и их использованию в трансгенетике. Без точного определения структуры генома, выявления типа и механизмов генетической детерминации устойчивости (моногенной или полигенной ее природы) проблема генетической надежности сортовых ресурсов растений и породных линий скота не может быть успешно решена.

Без успешного решения указанной задачи на огромных территориях России по-прежнему будут возникать эпифитотии, нанося огромный урон сельскому хозяйству и продовольственному цеху страны. Фузариоз и септориоз зерновых, фитофтороз картофеля и томата, фомопсис и склеротиния подсолнечника, переноспороз луковичных, бактериозы капустных растений, ржавчины антракнозы и самое опасное для сельского хозяйства явление - засуха все в больших масштабах будут наносить урон сельскохозяйственному производству.

Поэтому трансгенные растения в мире уже сегодня занимают площади около 60 млн гектаров пашни, главным образом в США, Аргентине. Канаде, Индии и Китае. Эти площади заняты пятью видами трансгенных сельскохозяйственных растений: соей, кукурузой, сахарной свеклой, картофелем, рапсом и томатом. 3/4 таких посевов составляют гербицидоустойчивые трансгенные растения и 25% - Bt-трансгены, устойчивые к насекомым. В России пока нет ни одного гектара посевов трансгенных растений, однако именно в Россию перемещается центр противостояния работам по биотехнологии и биоинженерии.

Создание трансгенных растений в ближайшее время будет осуществляться в основном двумя путями: 1) путем ускоренной идентификации природных генов устойчивости в растениях-донорах; 2) синтезом искусственных генов на основе секвенирования токсинов белковой и иной природы и использования системы вырожденных кодов нуклеотидной последовательности в генах.

Мы считаем, что трансгенные технологии не заменяют традиционные технологии селекции растений, животных и микроорганизмов, а лишь дополняют их, позволяя сократить срок создания новых форм организмов с повышенной и высокой устойчивостью в 2-3 раза, ограничить или полностью исключить отрицательные последствия отдаленной гибридизации за счет сцепления эффективных генов с генами отрицательных признаков и таким образом добиться высокой экспрессии эффективных генов.

В этой связи очень важно иметь ввиду еще два обстоятельства:

1 - возрастание роли ВИРа как центра мировых растительных ресурсов и необходимость расширения работ в нем по идентификации доноров устойчивости, необходимость создания в ВИРе мировой коллекции трансгенных культурных растений, ведения их каталога и организации эффективного использования этих образцов в селекционных центрах страны;

2 - при идентификации и создании банков генов устойчивости растений, животных и микроорганизмов необходимо иметь в виду, что при поиске таких генов не следует замыкаться рамками гомологических рядов, что они могут находиться в геномах, эволюционно отдаленных во времени, пространстве и эволюционном ряду родов, видов, подвидов, биотипов и форм организмов. Из петунии, например, получен ген устойчивости пшеницы к фузариозу колоса, из арабидопсиса - ген устойчивости картофеля к фитофторе, из Bacillus thuringiensis - ген устойчивости его к колорадскому жуку, кукурузы к корневому жуку, из медузы - ген устойчивости растений к пониженным температурам.

Вполне возможно, что при использовании эволюционно отдаленных и особенно синтетических генов возрастет опасность отрицательных генетических последствий. Поэтому в Инновационном проекте и других исследованиях подобного рода необходимо предусмотреть разработку дополнительных методов многоуровневых исследований и контроля по своевременному выявлению возможных отрицательных последствий трансгеноза и исключению ГМО из их дальнейшего продвижения и использования.

Большая роль в Инновационном проекте отводится клеточной инженерии растений и ее двум коренным проблемам - тотипотентности и регенерационного потенциала клетки. Исследования нашей кафедры и отдела, проводимые в настоящее время с подсолнечником и пшеницей, показали, что у так называемых "трудных" для биоинженерных работ культур, какими являются роды Triticum и Helianthus, сильно выражена зависимость указанных выше показателей от генотипа, состава и концентрации ингредиентов селективной среды. И тотипотентность, и регенерационный потенциал клеток четко детерминированы генетически рядом физических и морфофизиологических факторов, в связи с чем требуется постановка масштабных и углубленных исследований для успешного разрешения этой проблемы. Во многих случаях трансгенные клетки и ткани генотипов-"упрямцев" не дают полноценных регенерантов и не позволяют получать конечный целевой продукт - трансгенные растения. В наших экспериментах установлено, что происхождение эксплантов, их размер и возраст, число пассажей, и, самое главное, природа генотипа оказывают большое влияние на масштабы и темпы реализации регенерационного потенциала биологических объектов, и в конечном итоге - на эффективность клеточной селекции. При оптимизации перечисленных показателей и условий регенерации в крупномасштабных многолетних исследованиях сотрудников кафедры и отдела сельскохозяйственной биотехнологии МСХА (Е.А.Калашникова и др.) получены регенеранты пшеницы, картофеля и моркови с повышенной (на 15-50% по сравнению с контролем) устойчивостью к опасным грибным болезням - септориозу, ризоктонии и альтернариозу. Дальнейшие исследования по клеточной селекции растений в МСХА и других учебных заведениях и научных учреждениях страны в рамках инновационного проекта и за его пределами позволят создать новые формы других экономически важных для продовольственного цеха страны растений с повышенной и высокой устойчивостью к стрессовым факторам среды. Это направление биотехнологии в АПК позволит значительно обогатить сортовые ресурсы в сельском хозяйстве страны новыми сортами и гибридами растений и на этой основе поднять устойчивость и эффективность производства, качество сельскохозяйственной продукции.

При этом очень важно одновременно решить теоретическую задачу в этой области, а именно - расшифровать механизм изменчивости клеточных регенерантов, в том числе на генетическом уровне. Представления, основанные на эпигенетической изменчивости регенерантов являются явно недостаточными, учитывая сохранение в потомстве, по крайней мере в течение 4-5 поколений, признаков устойчивости против вредных организмов и абиотических факторов среды. В решении этой задачи мы рассчитываем на участие ученых и специалистов из институтов системы РАН.

Для пищевой, кондитерской и медицинской промышленности большое экономическое значение имеет биотехнология производства пектинов из растительного сырья. Значительный вклад в ее решение в России вносят ученые лаборатории и кафедры биотехнологии Кубанского ГАУ (ректор - академик РАСХН И.Т.Трубилин и зав. кафедрой, профессор Л.В.Донченко). В Инновационном проекте предусмотрено дальнейшее развитие этих исследований и коммерческая реализация патентов и продукции как внутри страны, так и за ее пределами.

Особое значение в условиях назревающего глобального энергетического кризиса имеет раздел Инновационного проекта по повышению КПД использования солнечной энергии при фотосинтезе и коэффициента энергетической эффективности сортов, гибридов, пород и линий скота и технологий; создания новых возобновляемых источников энергии. Как показывают эксперименты, проводимые во многих лабораториях мира, в том числе в России, КПД использования солнечной энергии при фотосинтезе может быть увеличен за счет создания новых селекционных и трансгенных форм, сортов и гибридов растений и совершенствования технологии их возделывания в 5-10 и более раз. А коэффициент энергетической эффективности новейших сортов и технологий в сельском хозяйстве может быть увеличен в 3-5 и более раз. Новейшие технологии получения водорода из воды и увеличения, в перспективе, его доли в энергетическом балансе страны и мира позволит постепенно заменить углеводородные невозобновляемые источники (нефть, газ, уголь) в начале нынешнего века на 20%, к его середине - на 50% и к концу - на 80-85%, то есть восполнить безвозвратно убывающие природные запасы углеводородных источников современной энергетики и предотвратить глобальную энергетическую катастрофу. По расчетам специалистов - геологов и энергетиков - запасы разведанных и перспективно доступных углеводородных энергоносителей осталось на Земле на 50, максимум 100 лет.

В США проблема водородного источника энергии объявлена важнейшим национальным приоритетом, и на ее решение по предложению президента страны Конгрессом выделяются огромные финансовые ресурсы. В России эта стратегически важная проблема пока не находит должного понимания и мощной государственной поддержки. Она рассматривается лишь на общественном уровне. Создана национальная ассоциация водородной энергетики, проводятся инициативные работы в малых масштабах, в том числе в Кубанском государственном аграрном университете (профессор Конарев). Минэкономики, Минэнерго и Минобороны страны пока не проявили должной заинтересованности в использовании этой стратегически важной разработки науки.

Значительно продвинуты биотехнологии и биоинженерия в животноводстве и ветеринарной медицине страны, особенно в создании генноинженерных ветеринарных препаратов профилактического и терапевтического действия, трансплантации эмбрионов и зигот, в создании высокопродуктивных и генетически устойчивых к болезням животных. В последние годы, после развала СССР и разорения животноводческого цеха, значительно сократились масштабы исследований по биотехнологии и биоинженерии в животноводстве.

Главная цель, которая поставлена в Инновационном проекте перед учеными в области животноводства и ветеринарной медицины, относится к генетической инженерии.

Предусмотрены теоретические и экспериментальные работы по моделированию трансгенных животных для медицины, ветеринарии и биотехнологии. Будут расширены исследования по новым методам трансгеноза животных, созданию технологической системы трансгеноза птиц на основе использования половых зародышевых клеток, технологии клонирования животных и использование соматических клеток. Такие исследования во ВНИИ животноводческого профиля РАН уже ведутся, но они будут значительно расширены, разумеется, при увеличении объемов бюджетного финансирования.

Большое развитие получат работы по созданию аналитических моделей генетического контроля происхождения и оценки селекционных признаков у животных на основе разработки и усовершенствования молекулярно-генетических тест-систем, создания банка ДНК и показателей генофонда пород сельскохозяйственных животных.

В ветеринарной медицине основные работы, предусмотренные Инновационным проектом связаны с разработкой молекулярных методов диагностики инфекционных болезней сельскохозяйственных животных и методов создания рекомбинантных вакцин против лейкоза и других опасных заболеваний животных.

Известно, что животноводство является отраслью, которую можно легко разрушить и очень долго восстанавливать после разорения. Для его возрождения и начала дальнейшего развития, кроме больших инвестиций, потребуется длительное время, как минимум 10 лет. Это значит, что если меры будут приняты уже сейчас и окажутся эффективными, животноводство можно довести до уровня 1990 года только в 2013-2015 годах. Развитие биотехнологии в животноводстве позволит создать перспективную базу для последующего развития животноводческого цеха, снабжающего население мясом, молоком и другой ценной продукцией. Так что главное - повернуть возможные ресурсы страны на восстановление животноводства и всего АПК уже сегодня, уже сейчас, с тем, чтобы не допустить дальнейшего развития событий в сторону полной продовольственной зависимости от зарубежных государств.

Важнейшей проблемой в АПК, как и в целом в стране, остается обеспечение экологической безопасности для людей и окружающей среды. После прекращения производства и поставок селу минеральных удобрений и других средств химизации, уничтожения половины поголовья скота и разорения животноводческих комплексов сельское хозяйство становится экологически благополучной отраслью, но ценой потери продовольственной безопасности государства. Это недопустимо большая цена. Необходимо добиваться такой экологической ситуации в АПК другими способами, в том числе и с помощью современных методов биотехнологии.

Первый и главный путь - восстановление прежнего количества поголовья скота, и как следствие, удвоение, наряду с ростом животноводческой продукции, производства органических удобрений, и замены за счет этого значительной части промышленных минеральных удобрений. Второй путь - увеличение в структуре посевов бобовых растений, накапливающих на каждом гектаре их посевов до 60-100 кг биологического азота. И третий путь - создание генноинженерных штаммов азотфиксирующих микроорганизмов, в 2-3 и более раз превышающих продуктивность естественных штаммов азотфиксирующих бактерий. Эти важные работы успешно развиваются во ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии (директор - академик РАСХН И.А.Тихонович). Эти работы включены в качестве важнейшего раздела в Инновационный проект.

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: сообщение на тему, права человека реферат.



Предыдущая страница реферата | 1  2  3 | Следующая страница реферата

Поделитесь этой записью или добавьте в закладки