Роль биотехнологии для сельского хозяйства

Биотехнология должна помочь сельскому хозяйству получить продукты питания с минимальным применением средств химизации. На основе генетической и клеточной инженерии необходимо создать высокоурожайные, болезнестойкие сорта культурных растений, что позволит исключить ядохимикаты. Важное место здесь отводится клеточной инженерии и меристемной технологии. На основе достижений современной генетики и биотехнологии представляется возможным изменить потребительские свойства сельскохозяйственных продуктов с тем, чтобы отпала необходимость применять для корма животных и птицы различные добавки химического или микробного синтеза (кормовые дрожжи, лизин, витамины и др.), производство которых связано с определенной экологической опасностью. В качестве примера можно привести создание высоколизинового сорта ячменя в Дании. Этот ячмень содержит 6 г/кг лизина (против 3,8 г/кг в обычном ячмене). Следует расширить производство бактериальных удобрений (особенно нитрагина), биологических средств борьбы с болезнями растений и их вредителями, биологических консервантов кормов. Для повышения плодородия почвы необходимо применять органические удобрения, компосты и обезвреженные путем метанового брожения жидкие отходы животноводческих ферм.

Биотехнология должна создать рациональные и безвредные для человека и среды процессы конверсии продуктов сельского хозяйства в более ценные товарные формы. То же касается химического сырья, которое можно превращать в биологически безвредные формы.

Биотехнология призвана сыграть значительную роль при создании безотходных технологий и, конечно, при разработке различных схем очистки производственных стоков и твердых отходов.

Достижения современной биологии дают новые эффективные средства индикации биологического загрязнения окружающей среды. Необходимо отметить методы, основанные на использовании моноклональных антител, или иммуноферментные, а также электроды с иммобилизованными ферментами. Посредниками для индикации определенных соединений в воде или почве могут быть различные биологические объекты, которые аккумулируют эти вещества. Например, в печени рыбы накапливаются пестициды, тяжелые металлы, сбрасываемые в водоем, где обитает такой посредник.

Предприятия микробиологической промышленности по действующим в России правилам должны обеспечить такую обработку стоков, чтобы они отвечали всем санитарно-гигиеническим требованиям.

Основные биотехнологические методы, которые могут быть применены для оздоровления и защиты окружающей среды, в том числе для обеспечения экологически чистого производства на самих биотехнологических предприятиях:

- создание безотходных технологических процессов;

- создание препаратов для борьбы с возбудителями болезней человека и животных;

- создание растений, устойчивых к болезням и вредителям;

- бактериальные удобрения и стимуляторы роста растений;

- создание культурных растений, способных фиксировать атмосферный азот без участия микроорганизмов;

- получение из отходов полезных продуктов или обезвреживание их;

- средства для диагностики, иммуностимуляторы, вакцины, антибиотики и др.;

- получение методами генетической и клеточной инженерии культурных растений, при возделывании которых отпадает необходимость использования ядохимикатов как средств борьбы против вредителей и болезней;

- специальные микробиологические или другие биологические препараты селективно уничтожают вредных насекомых, грызунов или возбудителей болезней;

- усиление биологической фиксации атмосферного азота, мобилизации фосфора; ускорение роста органов растений; снижение потребности в минеральных удобрениях;

- перенос методами генетической инженерии в геном растений генов от микроорганизмов, определяющих фиксацию азота;

- аэробная биологическая очистка стоков;

Экологическая биотехнология бурно развивается, появляются системы для утилизации органических и неорганических веществ, загрязняющих среду и попадающих в нее с жидкими и газовыми выбросами. В аэробных и анаэробных условиях обычно с помощью иммобилизованных культур микроорганизмов в жидких стоках разрушают большое количество органических соединений. Примером может быть окисление сульфидов до сульфатов в жидких стоках аутотрофными бактериями Thiobacillus denitrificans, иммобилизованными в геле альгината. Процесс происходит в анаэробном биофильтре. В гель включают также СаСО₃ для поддержания буферности и ионы Са2+ в качестве структурирующего фактора в гранулах альгината. Такая система обеспечивает утилизацию сульфидов из раствора в течение 12 сут. при их концентрации 26 промиль.

Учёными-биотехнологами разработана также биотехнологическая система для окисления металлов в грязеобразной среде с содержанием сухого вещества 10—30 %. Так, бактерии рода Leptespirillum окисляют ртуть, серебро, молибден, селен и др.