4. Биологический контроль

Уже в самом начале развития микробиологии стало известно, что одни микроорганизмы могут подавлять рост других (биологический контроль). Наиболее важным результатом интенсивных исследований в этой области было открытие антибиотиков и разработка способов их применения в клинике. Большое внимание привлекла к себе возможность использования одних микроорганизмов для регуляции численности популяций других благодаря действию антагонистических или конкурентных механизмов.

Биологический контроль осуществляется в природе и помогает предотвратить болезни растений, но мы далеко не всегда понимаем, каков его механизм и как им можно управлять с пользой для сельского хозяйства. Успехи в этой практической области исследований весьма незначительны, потому что слишком мало усилий предпринималось для изучения поведения смешанных популяций микроорганизмов в почве и на поверхности растений.

Есть и примеры систем биологического контроля, которые можно считать биотехнологическими. Например: известна антагонистическая активность гриба Trichoderma. Если внести во влажную почву значительное количество Trichoderma lignorum, то он подавит выпревание проростков (болезнь «черная ножка»), главным образом благодаря действию токсина, который можно выделить из фильтратов культур гриба. Известно, что другие виды Trichoderma вступают в антагонизм или прямо паразитируют на многих грибах и способны существенно снижать заболеваемость, вызываемую рядом почвенных патогенов растений.

В Европе базидиомицет Fomes annosus является основным возбудителем сердцевинной гнили хвойных, особенно елей. Он паражает также лиственные породы и лесоматериалы. Заражение этим грибом сосновых пней тоже нежелательно, так как инфекция распространяется на их корни, а затем и на корни соседних здоровых деревьев. Заселение пней этим грибом можно предотвратить, засеяв их спорами другого гриба-базидиомицета, Peniophora gigantea. Гриб разрастается на пнях, и, контактируя с Fomes annosus, подавляет развитие сердцевинной гнили.

Скорее всего любой организм, избранный в будущем для осуществления биологического контроля, будет действовать на патогены двояким способом: либо образуя вещества-ингибиторы, либо конкурируя за питательные вещества.

Ключевые слова и понятия

биологическая продуктивность биологический контроль инокуляция патогены

протопласты симбиоз сорт

Вопросы для самоконтроля:

1. Перспективы использования биотехнологии в сельском хозяйстве

2. Улучшение сортов растений

3. Роль бобовых культур в сельском хозяйстве.

4. Методы повышения содержания азота в почве.

5. Методы инокуляции семян азотфиксирующими бактериями.

6. Биологический контроль.

Лекция 6 окружающая среда и биотехнология

1 Роль биотехнологии в охране окружающей среды.

2 Биотехнологическая переработка отходов.

3 Извлечение полезных веществ из отходов.

1. Роль биотехнологии в охране окружающей среды

С момента возникновения цивилизованного общества перед ним все время стояла проблема охраны окружающей среды. Из-за промышленной, сельскохозяйственной и бытовой деятельности человека постоянно происходили изменения физических, химических и биологических свойств окружающей среды, причем многие из этих изменений были весьма неблагоприятны. Ожидается, что биотехнология будет оказывать многообразное и все возрастающее влияние на способы контроля за окружающей средой и на ее состояние. Хорошим примером такого рода служит внедрение новых, более совершенных методов переработки отходов, однако этим применение биотехнологии в данной сфере отнюдь не ограничивается. Она будет играть все большую роль в химической промышленности и сельском хозяйстве и поможет хотя бы отчасти решить многие из существующих проблем.

Сегодня быстро развиваются многообразные отрасли промышленности, в которых процессы жизнедеятельности микробов используются для создания замкнутых систем, для контроля за загрязнением сточных вод, для использования альтернативных энергоресурсов и химического сырья в промышленности; эти процессы широко используются в сельском хозяйстве.

Для переработки отходов уже построены огромные биореакторы емкостью 4000-5000 м³. Поскольку потенциал бактерий в таком реакторе может быть порядка 10⁸-10⁹ клеток в 1 мл, биотехнологи получают в свое распоряжение достаточно мощный источник «биологической энергии».

Биотехнологическая переработка отходов опирается на целый ряд дисциплин – биохимию, генетику, химию, микробиологию, химическую технологию и вычислительную технику. Усилия всех этих дисциплин концентрируются на трех основных направлениях:

1. деградация органических и неорганических токсичных отходов;

2. возобновление ресурсов для возврата в круговорот веществ углерода, азота, фосфора и серы;

3. получение ценных видов органического топлива.