Съвременни постижения в приложението на инвитро техники (биотехнологични методи) в селекцията на ориз

  •  

     

    Курсова работа

     

    Тема: Съвременни постижения в приложението на инвитро техники (биотехнологични методи) в селекцията на ориз

     

    През последните години се наблюдава изключително бързо развитие в областта на генното инженерство, благодарение на все по-задълбоченото разбиране на структурата и функциите на дезоксирибонуклеиновата киселина (ДНК), която представлява кодирана двойна спирала, изграждаща гените.

     

    Терминът генно инженерство, често срещащ се и като генна технология, генно модифициране или генна манипулация, се използва за описване на процеса, при който генотипа (съвкупността от всички гени в организма) може да бъде променен чрез “рекомбинантна ДНК технология”.

    Този процес включва използването на лабораторни пособия и методи за въвеждане, изменение и сегментиране на части от ДНК, които включват един или повече интересуващи ни гени. Способността за манипулиране на отделни гени и преносът им между видове организми, които не могат лесно да се кръстосват помежду си, е основната характеристика, която отличава генното инженерство от традиционната растителна селекция.

     

    За разлика от традиционната селекция, генното инженерство позволява директния пренос на един или няколко гени между повече или по-малко близко родствени видове. Не всички техники, използвани при генното инженерство, включват пренос на ДНК от други организми. Растенията могат да бъдат изменени и чрез преместване или “изключване” на собствени гени .

     

    Генно-инженерните техники се прилагат единствено когато всички останали техники са изчерпани т.е. когато характеристиката, която трябва да бъде въведена, по принцип не присъства в “зародишната плазма” (пълната съвкупност от наследствен материал на даден вид) на растението; когато дадената черта е много трудно да се подобри чрез методите на традиционната селекция; или когато въвеждането и/или подобряването на тази черта отнема много дълго време.

    Модерната растителна селекция е мултидисциплинарен и координиран процес, в който се използват и обединяват множество способи и елементи от конвенционалната селекция, биоинформатиката, молекулярната генетика, молекулярната биология и генното инженерство.

     

     

     

     

     

     

    В основата на методите за получаване на ГМО лежи възникването на унаследими промени (мутации) в генетичния им материал. Мутациите биват два типа: спонтанни, породени от природни фактори (типични за животни, растения, микроорганизми), и индуцируеми – резултат от целево въздействие върху даден организъм с физични или химични мутагенни фактори или въвеждане на нова генетична информация в ДНК на организма чрез механизмите за генен трансфер, типични за бактериите.

    Понастоящем учените могат да променят характеристиките на организмите много по-бързо като променят техните носители – гените. Съвременните методи на молекулярната биология направиха възможно внасянето на гени от неблизко родствени организми, независимо че процедурата все още протича само и единствено в лабораторни условия.

    При провеждането на експерименти по генетичен трансфер трябва да се държи сметка за жизнеспособността и безопасността на приемащия организъм (донор). Поради тази причина се предпочитат къси фрагменти чуждо-родна ДНК, защото колкото по-къс е внедрения ДНК фрагмент, толкова по-сигурно е, че приемащият организъм (гостоприемник) ще запази своята жизнеспособност и в крайна сметка процедурата ще е успешна. Затова при техниките на генетичен трансфер задължително условие е да се сведат до минимум големите пренареждания в ДНК на гостоприемника и най-често разпространен е трансферът на един или малък на брой структурно и функционално обединени гени.

    На практика лабораторната процедура се свежда до следните няколко стъпки. Първоначално се прави подбор на подходящ източник на желана характеристика. Това е т.нар. организъм-донор, от който с помощта на биохимични техники се отделя генът, който определя тази характеристика. След това този ген се внася в организъм-мишена, който ще се модифицира. Внасянето може да стане директно през клетъчната стена или чрез специализирани молекули- или организми-преносители. В групата на първите причисляваме т.нар плазмиди (малки кръгови молекули ДНК), а към вторите – бактерии или техни вируси.

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    Оризът(Oryza sativa) е основна стопанска култура за 2/5 от населението на земята и производството му осигурява годишно по 85 кг за всеки жител на планетата. Зърното от ориз се отличава с високата си хранителност — съдържа 75–85 % въглехидрати и 5–10 % протеини. Тези два компонента са с много висока усвояемост за организма на човека — около 96 %, поради което храненето с ориз се възприема за много ефективно.

    Зърното от ориз се отличава с високата си хранителност — съдържа 75–85 % въглехидрати и 5–10 % протеини. Тези два компонента са с много висока усвояемост за организма на човека — около 96 %, поради което храненето с ориз се възприема за много ефективно.

    Освен за храна, зърното от ориз се използва като суровина за производство на спирт, пудра, бира, а също така във фармацевтичната промишленост.

    Сламата от ориз има висока фуражна стойност, а освен това се използва за плетени изделия и за производство на фина хартия.

    Оризът е една от най-старите земеделски култури. В Индия и Китай се отглежда от дълбока древност, в Европа е пренесен в VII в. от н.е., а в Америка в XVII в. В света се засяват около 1,4 млд. дка, от които 400 млн. дка в Индия. Други големи производители са Китай, Индонезия, Япония. В Европа се отглежда в най-южните страни, като Франция, Испания, Италия и Гърция.

    Отглеждането на ориз у нас има 400 годишна история. В съвременни условия то се извършва в специални съоръжения — оризища. Въпреки, че отглеждането на ориз в условията на България е скъпо мероприятие, през периода 1944–1975 г. площта му нараства от 60 хил. дка на 170 хил. дка, като най-голям производител е била Област Пловдив, следвана от Пазарджишка, Старозагорска и Ямболска области. След реституцията на земята площта на оризищата рязко намаля.

    Оризът е едно от най-продуктивните зърнено-житни култури и рекорните добиви надвишават 2000 кг/дка. Средният добив в световен мащаб е по-висок от останалите зърнено-житни — 240 кг/дка, като рекорьор е Австралия (над 600 кг/дка), следвана от Япония, Италия, Франция и др. У нас средният добив варира между 350 и 450 кг/дка.

     

     

     

     

     

     

     

    Оризът е основна храна в голяма част от азия. В продължение на хиляди години земеделските производители са отглеждали и развъждали ориз. Съвременните растениевъдци все още продължават да се опитват да подобрят способността на оризът да се защитава от болести. Все повече генното инженерство се използва за постигане целите на развъждането. Геннно модифицираният ориз е на път да бъде засаден в редица страни.

    Оризът, царевицата и пшеницата са най-важните световни култури. Оризът е основен източник на храна за повече от половината население на земята.

    Оризът се отглежда в тропическите и субтропическите региони по света. Отглеждането му е основно концентрирано в Китай, Индия и Югоизточна Азия. Тези региони съставляват 90 на 100 от производството на ориз в света. Тайланд е водещ износител в световен мащаб. Най важният производител на ориз в Европа е Италия.

    Ориз устойчив на хербициди: с изпратено заявление към ЕС

    Точно сега, производството на генетично модифициран ориз на заема особено големи мащаби. Въпреки че генетично модифицираният сорт (LL62) е бил одобрен в САЩ, земеделските производители все още не са започнали да го използват. Заявление за употребата на модифицираният сорт (LL62) е изпратено към ЕС, но все още се правят оценки по безопасността.

    Този ГМ сорт ориз е генетично обработен с цел да бъде устойчив на хербициди. Това улеснява борбата с плевелите в сравнение с преди.

    Контролирането на плевелите и вредителите е основната причина, поради която 80 процента от световните оризови полета са наводнени. Оризът първоначално не е бил водно растение, той бива адаптиран към наводнени условия умишлено.

     

    Нови концепции за борба с вредители и болести

    Разплодът на ориз се осъществява в много страни, включително и с проекти които се провеждат в международните селскостопански изследователски центрове. Генното инженерство е един от методите които се използват за изпълнението на целите, а именно да се развиват здрави, високо добивни сортове, които изискват малко или никакво пръскане. Генното инженерство предлага възможности за придобиване на устойчивост към вирусни, бактериални или гъбични патогени. Други важни цели са толерантността към засушавания и засолявания.

    Китай води в надпреварата в научните изследвания на ориза, където съществуват най-големи перспективи за нови устойчиви на вредители сортове. Китайското правителство провежда системни проучвания на тези нови сортове. Резултатите показват че повечето земеделски производители, използващи ГМ ориз са в състояние да прекратят химическите третирания на 100 процента. За разлика от традиционните сортове които биват пръскани 3-4 пъти за сезон. Отглеждането на ГМ ориз в Китай, Индия, Индонезия и Филипините се очаква в близко бъдеще.

     

    Златен ориз: Превенция на дефицит на витамини

    Други генетични проекти се фокусират върху промяната на хранителната стойност на ориза. Златния ориз е добре познат пример за това.

    Оризът съдържа твърде малко количества желязо и витамин А. В районите където се яде почти единствено ориз, дефицитът на витамин А е широко разпространен. Недостатъчното количество витамин А води до проблеми със зрението, а в някои случаи слепота. Изследователи в Цюрих и в Фрайбург, Германия, с финансиране от международни фондации и фирми, успяха да създадат сорт който предлага бета-каротеин, метаболитният донор на витамин А. Поради жълтият си цвят се нарича Златен ориз. Той също така притежава увеличено количество на желязо.

    През 2004г. Златния ориз претърпява първите си полски тестове и би трябвало да бъде на разположение от 2011г. Той ще бъде предоставен безплатно на дребните производители в развиващите се страни.