Улучшение роста урожая в засоленных средах сочинение пример

ООО "Сочинения-Про"

Ежедневно 8:00–20:00

Санкт-Петербург

Ленинский проспект, 140Ж

Сочинение на тему Улучшение роста урожая в засоленных средах

Организация Объединенных Наций (2017) сообщила, что население мира увеличится с нынешних 7,6 млрд до 9,8 млрд к 2050 году, поэтому производство продовольствия необходимо увеличить на 60%. Уже около 10,9% населения мира страдали от недоедания (FAO, 2018). Прогнозируется, что эта цифра увеличится по мере того, как пахотные земли уменьшаются из-за увеличения числа несельскохозяйственных мероприятий и засоления почв, вызванного плохим управлением почвой и ирригацией, глобальным потеплением, изменением климата, повышением уровня моря и оседанием земель, что создает угрозу для производства продовольствия. , Около 50% пахотных земель в мире уже подвержены засолению (Waqas et al., 2018). В условиях растущего давления с целью производства большего количества продовольствия для питания растущего населения улучшение производства сельскохозяйственных культур, особенно солеустойчивых культур, остается одной из важнейших задач. Это исследование продемонстрирует, как научные знания и понимание передовой генной инженерии в редактировании генома могут помочь ученым найти решения для создания солеустойчивых культур. Также будут обсуждаться ограничения научных исследований и их влияние на социальные, экономические и экологические последствия. (2) Связанная биологическая наука – солевая токсичность и рост растений. Избыточная соль (NaCl) в почве влияет на рост нормальных растений из-за осмотического стресса, который снижает способность растений поглощать достаточное количество воды, заставляя растительные клетки высыхать и замедлять рост (рис. 1). Кроме того, избыток солености ионов вызывает накопление ионов Na + и Cl- в листьях, вызывая серьезный дисбаланс ионов и стресс в клетках. Высокая концентрация Na + препятствует поглощению иона K +, жизненно важного элемента для роста растений, в результате чего листья «сжигаются» и даже гибнут, как показано на рисунке 2 (Prince, 2016).

Модифицируйте засоленные почвы, чтобы они соответствовали культурам, и (2) используйте засоленные почвы для выращивания естественно солеустойчивых растений (галофитов) и проводите исследования для разработки новых солеустойчивых сортов (Ashraf et al., 2008). В соответствии с первой стратегией существуют различные способы модификации засоленных почв, включая выщелачивание, капельное орошение, подземный дренаж и мелиорацию. При выщелачивании используется вода для отвода избытка солей из корневой зоны в нижние слои почвы. Тщательное управление капельного орошения уменьшает воздействие соли, поддерживая влажность почвы, что способствует стабильному выщелачиванию. Адекватная система подземного дренажа уносит лишнюю воду и соли из области. Удобрения, содержащие химические вещества, такие как гипс, азот, фосфор и сульфат калия, используются для улучшения почвы. (PMC, 2014; Сельское хозяйство и продовольствие, 2016).

Однако ограничения этой стратегии заключаются в том, что она экономически нежизнеспособна и потенциально вредна для окружающей среды. Удобрения являются дорогостоящими, создание эффективной ирригационной системы в обширной сельскохозяйственной области требует огромных капиталовложений, а выщелачивание может увеличить засоление в грунтовых и речных системах (правительство SA, 2017). Исследователи сосредоточены на второй стратегии улучшения роста галофитов и создания устойчивых к соли сортов вместо дорогостоящих мер по восстановлению почвы для ее модификации. С 1960-х годов ученые проводят эксперименты, направленные на открытие новых методов улучшения роста сельскохозяйственных культур в засоленных средах и разработку новых солеустойчивых культур с использованием технологий генной инженерии. В исследовании использовались традиционные методы селекции, а также методы молекулярной биологии ДНК-маркеров для скрининга генотипов. Генетическое картирование и анализ количественных локусов признаков (QTL) путем выбора желаемых характеристик у превосходящих растений и скрещивания их для создания новых и улучшенных признаков показали успех в повышении солеустойчивости у некоторых культур в последние годы (Lema-Ruminska et al., 2004; Mlcochova et al., 2004). Разные растения по-разному реагируют на соленость. Ученые наблюдают за развитием специфических генов и белков и влиянием метаболитов в механизмах солеустойчивости различных модельных растений (Zhang & Shi, 2013,). Открытие и понимание того, как редактирование генов развивает солеустойчивость в растениях, позволило ученым успешно применять полученные знания в таких культурах, как люцерна, пшеница из твердых сортов пшеницы, рис (Large et al., 2006; Ashraf and Akram, 2009).

Люцерна: согласно Zhang and Wang (2015), трансгенные растения люцерны rstB могут успешно усиливать накопление кальция, который действует как механизм противостояния солевому стрессу. Подтверждено, что RSTB трансен «может использоваться в качестве селекции для солеустойчивости молекулярных культур». Генно-инженерная солеустойчивая люцерна – это высокопитательный, многолетний бобовый корм, содержащий высокие концентрации витаминов B, C, D и E. Он легче усваивается и в основном используется в качестве корма для животных, особенно молочного скота, с небольшим количеством для коммерческого производства витаминов. Он устойчив к гербицидам и, следовательно, уменьшает заражение насекомыми, может давать более высокую урожайность, чем обычная люцерна, примерно на 17%, на что могут влиять многие факторы, такие как сорт семян, погодные и почвенные условия и наличие воды (Fernandez-Cornejo et al., 2016) < / р>

Твердая пшеница: новый TmHKT1; 5-A твердая пшеница, содержащая солеустойчивый ген, продуцирует белок, который вытесняет из клеток листьев Na +, который влияет на процесс фотосинтеза растений (Университет Аделаиды, 2012). Он может хорошо расти как в стандартных, так и в физиологических условиях. Однако в засоленной почвенной среде он увеличивает урожай примерно на 25%. Его способность противостоять солевому стрессу позволяет фермерам использовать только один тип этой твердой пшеницы для любого загона, даже если почва может содержать некоторые соленые части. Основываясь на этом открытии, ученые могут сделать надежный прогноз, что твердая пшеница, содержащая ген солеустойчивости, может превзойти своего родителя пшеницы в соленых условиях. Это также помогает в дальнейших исследованиях по проникновению солеустойчивого гена в хлебную пшеницу, более крупный урожай по сравнению с твердой пшеницей (Винсент, 2012; Университет Аделаиды, 2012).

Рис: после нескольких лет неудачных исследований с помощью технологии CRISPR / Cas был разработан новый солеустойчивый вид риса лучшего качества и с более высокой урожайностью, чем у обычных культур, путем отрывания частей ДНК, редактирования кодов и изменения генов. (Wallheimer, 2018; Haskins, 2018). Он может давать гораздо более высокий урожай более чем на 50% по сравнению с обычными несолестойкими культурами, имеет лучшее качество и вкус, а также полезен для употребления в пищу, поскольку соль в почве действует как естественный пестицид и убивает бактерии. Огромный рост урожая, если он будет устойчивым, станет хорошей новостью как для фермеров, так и для всего мира, поскольку он сможет производить больше зерна, чтобы накормить подавляющее большинство населения мира рисом, являющимся их основным продуктом питания. Однако негативное воздействие на окружающую среду заключается в том, что после того, как земля была переустроена для посадки соленой воды, почва становится засоленной, и на ней можно выращивать только солеустойчивые. В отношении производства ученым еще предстоит определить, готово ли оно к производству. С точки зрения затрат это будет дорого для большинства людей, если цена не будет снижена до приемлемого уровня.

К настоящему времени все эти культуры GE продемонстрировали более высокое качество питательных веществ, более высокую урожайность, большую устойчивость к воздействию солей, устойчивость к гербицидам и пестицидам при меньшем уходе по сравнению с их родительскими культурами. Доказано, что генная инженерия является эффективным подходом к развитию солеустойчивых растений, и прогнозируется, что этот подход станет более мощным, так как будет выявлено и широко использовано больше кандидатов-генов, связанных с солеустойчивостью (Zhang & Shi, 2013, ). , Ограничения в исследовании. Однако есть и ограничения. Хотя был достигнут некоторый прогресс, было разработано очень мало новых солеустойчивых культур (Chinnusamy, et al., 2005).

Основными проблемами являются время и трудозатраты, а также непредвиденные последствия, связанные с передачей нежелательных генов с желаемыми признаками. В то время как дикие сородичи культур могут обеспечить богатый источник солеустойчивых генов для включения в домашние культуры, репродуктивные барьеры не так легко преодолеть, так как в последние десятилетия в исследованиях больше неудач, чем успехов, а научная технология еще не быть еще лучше. Кроме того, поскольку эксперименты в основном проводились в условиях, контролируемых лабораторией, результаты могут изменяться в реальных полевых условиях с различными уровнями соли и другими факторами окружающей среды (например, климат и плодородие почвы) (Yamaguchi & Blumwald, 2005). ** Сотрудничество между учеными по существу требуется в научных исследованиях ** Возможно, главным препятствием может быть то, что наши сельскохозяйственные культуры потеряли свою естественную устойчивость к воздействию соленой окружающей среды в результате многолетнего размножения. (Эммерих, 2017). (4) Социальные, экономические и экологические последствия Исследования по улучшению роста сельскохозяйственных культур в засоленных средах могут оказать существенное влияние на социальные, экономические и экологические аспекты. Успешное улучшение солеустойчивости сельскохозяйственных культур и разработка новых солеустойчивых видов сельскохозяйственных культур с высококачественными питательными веществами и урожайностью внесут огромный вклад в разнообразие пищевых продуктов и производство продуктов питания для предотвращения глобального продовольственного кризиса. Устойчивые к соли культуры будут становиться все более важными, поскольку на окружающую среду по-прежнему будет влиять повышение уровня солености в почвенных и водных системах, и уменьшится количество пахотных земель для нормальных культур.

Кроме того, расширение сельскохозяйственной деятельности в районах, подверженных воздействию соли, также будет стимулировать рост рабочих мест, что принесет пользу обществу во многих отношениях как в социальном, так и в экономическом плане. Ученые обычно публикуют свои исследования и результаты на таких сайтах, как ScienceDirect и Phys. org с открытым доступом для общения, информирования общественности и обмена достижениями для повышения осведомленности о текущей проблеме нехватки продовольствия. Однако экономическая политика часто поощряет использование только узкого ассортимента традиционных стабильных культур для экспортных рынков, но не для исследований новых солеустойчивых культур, которые требуют существенной финансовой поддержки, но с неопределенными результатами. Кроме того, политическое влияние может осложнить прогресс в исследованиях новых видов сельскохозяйственных культур из-за давления экспорта, опять же, на сельскохозяйственную продукцию (Yamaguchi & Blumwald, 2005). Экологически, поливная вода на засоленных почвах вызовет выщелачивание, которое вымывает больше соли на более низкий уровень почвы и загрязняет грунтовые воды и реки пресной воды, таким образом влияя на качество воды. Питьевая вода может иметь различный вкус, а иногда и даже оказывать слабительное действие как на человека, так и на животных. Против подходов использования регуляторов роста растений, антиоксидантных соединений, неорганических солей для повышения солеустойчивости у потенциальных сельскохозяйственных культур.

Успешное разведение солеустойчивой твердой пшеницы предлагает много положительных воздействий на общество в социальном, экономическом и экологическом плане. Расширение производства твердой пшеницы в разных регионах обеспечит большую стабильность в национальном производстве, поскольку потери из-за засухи, наводнений или дождей в конце сезона обычно носят региональный характер. Солеустойчивая твердая пшеница позволяет фермерам расширить свои площади до засоленных почв, что увеличит урожайность на 20% и увеличит рентабельность на 50%, учитывая отсутствие ограничений на производство. Кроме того, отечественная макаронная промышленность, где производство муки и макаронных изделий может также получить дополнительные преимущества от влияния потока на твердую пшеницу. Ожидается, что производство твердой пшеницы в Австралии достигнет 1 000 000 тонн в ближайшие несколько лет, средняя урожайность 3,3 т / га с 300 000 га. Если новая солеустойчивая твердая пшеница увеличит урожайность этих почв на 20%, то национальное производство может увеличиться на 50 000 тонн. Кроме того, больше доступной воды будет использоваться для пшеницы. Это уменьшает любую утечку ниже корневой зоны и обеспечивает более высокую урожайность в почвах с умеренной соленостью.

Заключение

После многих лет и миллионов долларов неудачных попыток был достигнут прогресс в улучшении роста ограниченного числа культур в засоленных средах в контролируемых экспериментальных условиях. Необходимы дальнейшие исследования и понимание технологии генной инженерии, а также продолжающиеся исследования по разработке нового сорта солеустойчивых культур для улучшения качества и увеличения количества, прежде чем станет возможным массовое производство в коммерческом масштабе по доступной цене для потребителей и преодоление нехватки продовольствия в мире. , Кроме того, широкой общественности следует распространять информацию о результатах всех исследований, проводимых с целью поощрения понимания и признания применения научных знаний и результатов.

Поделиться сочинением
Ещё сочинения
Нет времени делать работу? Закажите!

Отправляя форму, вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности и обработкой ваших персональных данных.