Генетическое модифицирование (ГМО) в сельском хозяйстве

 

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Уральский Государственный Аграрный Университет

 

 

 

 

 

 

 

Тема: Генетическое модифицирование (ГМО) в сельском хозяйстве.

 

 

 

 

 

 

Подготовил студент

1 курса 2 группы 3 подгруппы

Факультета ветеринарной медицины и экспертизы

Ковцун Александр Андреевич

Проверил:

Мильштейн Игорь Маркович

 

 

 

Екатеринбург 2015 год.

 

 

Содержание

 

● Введение

● История генетического модифицирования

● Виды ГМО

● Классификация ГМО

● Направления использования ГМО:

- ● Использование ГМО в научных  целях

- ● Использование ГМО в медицинских  целях

- ● Использование ГМО в сельском  хозяйстве

- ● Другие направления использования

● Цели создания ГМО

● Экономическое значение

● История развития и достигнутый уровень технологии

● Плюсы и минусы ГМО

● Заключение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Генетически модифицированный организм (ГМО)  — организм, генотип которого был искусственно изменён при помощи методов генной инженерии. Это определение может применяться для растений, животных и микроорганизмов. Генетические изменения, как правило, производятся в научных или сельскохозяйственных целях. Генетическая модификация отличается целенаправленным изменением генотипа организма в отличие от случайного, характерного для естественного и искусственного мутационного процесса.

Основным видом генетической модификации в настоящее время является использование трансгенов для создания трансгенных организмов.

В сельском хозяйстве под ГМО подразумеваются только организмы (растения и животные), модифицированные внесением в их геном одного или нескольких трансгенов.

В настоящее время специалистами получены научные данные об отсутствии повышенной опасности продуктов из генетически модифицированных организмов по сравнению с традиционными продуктами.

Одна из самых перспективных наук - генетика, изучающая явления наследственности и изменчивости организмов. Наследственность - одно из коренных свойств жизни, она определяет воспроизведение форм в каждом последующем поколении. И если мы хотим научиться управлять развитием жизненных форм, образованием полезных для нас и устранением вредных, - мы должны понять сущность наследственности и причины появления новых наследственных свойств у организмов. В данном реферате рассматриваются основные характеристики, проблемы и перспективы генной инженерии. В настоящее время эта тема весьма актуальна. На начало 21-го века в мире проживает около 5 млрд. человек.

 

 

По прогнозам учёных к концу 21-го века население Земли может увеличиться до 10 миллиардов.

Как прокормить такое количество людей качественной пищей, если и при 5 миллиардах в некоторых регионах население голодает? Впрочем, даже если бы такой проблемы не существовало, то человечество, для решения других своих проблем, стремилось бы внедрять в сельское хозяйство наиболее производительные биотехнологии. Одной из таких технологий как раз и является генная инженерия. Для написания реферата производился сбор материала, его обобщение и систематизация, что было весьма затруднительно, потому что в источниках существует много разногласий, много точек зрения. Так как генная инженерия большое развитие получила именно в наши дни, еще очень мало выпущено книг, посвященных этой теме, и поэтому в работе использовались статьи, найденные в Internet.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

История генетического модифицирования

 

История генетического модифицирования началась в 1972 г., когда американский ученый Пол Берг впервые объединил в пробирке в единое целое два гена, выделенные из разных организмов (бактерии и онкогенного вируса обезьяны). Трансгенные организмы получили разнообразные названия: рекомбинантные, живые измененные, генетически модифицированные, генно-инженерные, химерные. Появление новых организмов обеспокоило многих ученых. Предлагалось, что искусственно созданные человеком организмы могут быть опасными для ныне существующих. Появление их в природе может вызвать их бесконтрольное размножение, вытеснение ими естественных обитателей. Не исключено, что трансгенные организмы могут вызвать эпидемии неизвестных ранее болезней растений, животных и человека, нарушить равновесие в природе, хаотично переносить гены. Возникли дискуссии: нравственные, религиозные, этические, политические. Британские журналисты окрестили генетически модифицированные продукты (полученные из трансгенных организмов) "пищей Франкенштейна". На генно-инженерные работы был наложен непродолжительный мораторий. Первоначальные работы проводились в обстановке строгой безопасности в специальных сооружениях. Однако за 30 лет работы не было создано ничего опасного, поэтому постепенно меры предосторожности были снижены.

Зародилась новая отрасль промышленности – трансгенная технология.

Разработчики трансгенных технологий рассматривали генно-инженерный способ создания сельскохозяйственных культур как усовершенствованное скрещивание, которое значительно сокращает сроки создания улучшенных сортов растений. Это приводит к появлению принципиально новых организмов с измененной программой наследственности.

 

Преимущество трансгенных растений состоит в том, что они выращиваются без применения химикатов, безвредны для человека и животных.

Генетически модифицированные растения имеют ряд преимуществ. Они менее прихотливы, более устойчивы к болезням, насекомым-вредителям, к пестицидам, отличаются повышенной урожайностью. Получаемые из них продукты дольше хранятся, имеют лучший товарный вид, обладают повышенной пищевой ценностью. Такие продукты легче усваиваются организмом.

В последние годы появились свидетельства об их отрицательном влиянии на живые организмы. Также считается, что трансгенные продукты могут вырабатывать и токсичные вещества.

Перемещение генов через трансгенные продукты является реальной угрозой. Возможная опасность таких продуктов окончательно не выявлена, однако может проявиться в будущем. Генетическая инженерия (генная инженерия) — совокупность приёмов, методов и технологий получения рекомбинантных РНК и ДНК, выделения генов из организма (клеток), осуществления манипуляций с генами и введения их в другие организмы.

Генетическая инженерия не является наукой в широком смысле, но является инструментом биотехнологии, используя методы таких биологических наук, как молекулярная и клеточная биология, цитология, генетика, микробиология, вирусология.

 

 

 

 

 

 

 

 

Виды ГМО

 

ГМО объединяют три группы организмов:

 

1. Генетически модифицированные микроорганизмы (ГММ)

Это малочисленная группа, в основном представители этой группы создавались в интересах медицины. Об этих представителях очень мало что известно. Однако известно, что создавались микроорганизмы и для других целей, например для улучшения процесса фотографирования, лучшей засветки и контрастности.

 

2. Генетически модифицированные животные (ГМЖ)

Конечно же, уже существуют представители этой группы, но они не массово распространены. В первую очередь хочется отметить модифицированных мышей, которые были созданы учеными для проведения тестирования различных препаратов, растений, для изучения их побочных воздействий. Это было осуществлено благодаря различным «отключениям» определенных генов. На данный момент уже созданы: модифицированные коровы, способные давать человеческое молоко; модифицированный лосось, способный расти быстрее и быть крупнее, чем их природные сородичи; модифицированный свиньи, навоз которых практически не наносит вред почве; модифицированный мухи и модифицированный комары, не способные давать потомство и т.д. Ну и не забываем об яркоокрашенных аквариумных рыбках и тех, которые святятся в темноте.

 

3. Генетически модифицированные растения (ГМР)

Это наиболее крупная группа по своему разнообразию и использованию. В первую очередь стоит вспомнить, что ГМО создавались для решения проблемы

 

 

с голодом во всем мире в условиях быстрорастущего населения планеты. Поэтому большинство усилий биотехнологов были направлены на создание растений, способных расти практически в любых климатических зонах (в мерзлой земле, солончаке, степи, и даже в пустыне), которые бы дольше хранились (выгодно для транспортировки и длительном хранении на складах), были устойчивы к насекомым-вредителям (извечная проблема аграриев), устойчивы к гербицидам и пестицидам (для фермеров), обладали бы лучшими вкусовыми качествами и питательными веществами (привить вкусовые и питательные качества несвойственные определенным растениям). Ну и небольшое направление было отдано медикам, которые путем генетической модификации изменяли некоторые свойства растений, после чего это растение становились источником для различных лекарственных препаратов.

На сегодня в мире существует несколько десятков линий ГМ-культур: сои, картофеля, кукурузы, сахарной свеклы, риса, томатов, рапса, пшеницы, дыни, цикория, папайи, кабачков, хлопка, льна и люцерны. Массово выращиваются ГМ-соя.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Классификация ГМО

 

1. Устойчивые к насекомым

Устойчивость к насекомым является весьма желаемой чертой для сельского хозяйства. Вредители наносят вред культурам, что приводит к снижению урожайности и увеличению стоимости производства.

 

2. Устойчивые к действию гербицидов

Гербициды — химические вещества, уничтожающие сорняки, которые конкурируют с сельскохозяйственными культурами при отвоевании воды, солнца, пространства и питательных веществ. Если их не контролировать, сорняки могут значительно снизить урожайность сельскохозяйственных культур. Гербициды должны уничтожать сорняки, но не наносить никакого воздействия урожаю или другим организмам. Они также должны быть дешевле в производстве, чтобы быть экономичными.

Поскольку множество сорняков имеют много общих биологических процессов с сельскохозяйственными культурами, это может затруднить поиск гербицида, который обладал всеми этими характеристиками. Чтобы помочь с этой проблемой, использовалась генная инженерия для успешного выращивания конкретного сорта сельскохозяйственной культуры, устойчивой к конкретным гербицидам.

 

3. С улучшенными питательными свойствами

Люди не способны производить некоторые витамины, которые необходимы для метаболических процессов. Эти витамины должны входить в рацион. Фрукты и листовые овощи, которые часто содержат многие из этих витаминов часто трудно вырастить и, следовательно, являются более дорогими.

 

 

 

Основные зерновые культуры, такие как рис, который употребляет значительная часть населения Земли, не содержит некоторые из этих ключевых витаминов. Недостаток этих витаминов в рационе предопределен в основном зерном, которое вызывает серьезные болезни и инвалидность. Чтобы исправить это, генная инженерия улучшила питательную ценность зерна и овощей, которых практически невозможно встретить в природе. Пример – золотой рис, сладкий помидор, фиолетовый помидор.

 

4. Устойчивые к болезням

Растения сталкиваются с заболеваниями так же, как и животные. Эти заболевания часто трудно контролировать и снижать их ощутимый ущерб, наносимый сельскохозяйственным культурам. Современные сельскохозяйственные системы, которые связаны с очень большими полями и низким генетическим разнообразием сельскохозяйственных культур могут быть особенно уязвимы. Традиционные подходы разведения могут быть использованы для включения в сельскохозяйственные культуры генов устойчивости к болезням. Тем не менее, традиционное выведение может занять несколько лет при производстве устойчивых и жизнеспособных растений в сельском хозяйстве. Использование генной инженерии позволяет делать прямую вставку генов устойчивости к заболеваниям, что ускоряет производство устойчивых растений. Пример - модифицированная маниока, модифицированная папайя.

 

5. С улучшенными послеуборочными характеристиками

Хранение и транспортировка являются основными проблемами для некоторых видов сельскохозяйственных культур. Некоторые культуры необходимо транспортировать далеко от того, где они произрастают или хранить в течение длительного времени, чтобы обеспечить поставку в течение

 

 

всего года. Культуры, которые легко повреждаются или быстро созревают тяжело хранить и транспортировать. Охлаждение, тщательная процедура обработки и (или) использование химических веществ иногда замедляет созревание и защищает продукты при хранении и транспортировке. Это увеличивает экономические и экологические затраты на производство продуктов питания и оказывает существенное влияние на цену, доступность и качество продукции.

Созревание, твердость, трескание, время хранения и размер — все это подлежит биологическому контролю. Генная инженерия предлагает инструмент, который поможет понять эти процессы и изменить существующие культуры с целью повышения послеуборочных характеристик плодов.