CC BY
4УДК 575
Аллануров А.
Старший преподаватель, Туркменский государственный сельскохозяйственный университет
Туркменистан, г. Ашхабад
Беглеков Я.
Преподаватель,
Туркменский государственный сельскохозяйственный университет
Туркменистан, г. Ашхабад
Рейимов С.
Студент,
Туркменский государственный сельскохозяйственный университет
Туркменистан, г. Ашхабад
Овезгелдиев Р.
Студент,
Туркменский государственный сельскохозяйственный университет
Туркменистан, г. Ашхабад
ГЕНЕТИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ РАСТЕНИЙ И ЕГО СОХРАНЕНИЕ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРОДОВОЛЬСТВЕННОЙ
БЕЗОПАСНОСТИ
Аннотация: В данной статье рассматривается вопрос о генетическом разнообразии растений и его значении для обеспечения глобальной продовольственной безопасности. Описываются основные факторы, влияющие на сохранность и поддержание генетического
разнообразия, такие как климатические изменения, деятельность человека, селекция и распространение генетически модифицированных организмов. Рассматриваются возможности использования современных методов анализа и сохранения генетической информации для поддержания биоразнообразия и устойчивого сельского хозяйства.
Ключевые слова: генетическое разнообразие, продовольственная безопасность, биоразнообразие, селекция, генетически модифицированные организмы, сохранение генофонда, анализ ДНК.
Генетическое разнообразие растений относится к огромному количеству генетических вариаций внутри одного вида растений. Это разнообразие является основой селекции растений, процесса отбора и объединения желаемых признаков для создания улучшенных сортов сельскохозяйственных культур. Устойчивость к болезням, повышение урожайности и адаптация к изменяющимся условиям окружающей среды — это лишь некоторые из важнейших характеристик, для достижения которых селекционеры полагаются на это разнообразие.
История сельского хозяйства изобилует примерами опасностей, связанных с использованием генетически однородного источника пищи. Картофельный голод в Ирландии, разрушительный эпизод в истории человечества, служит суровым напоминанием. Сорту картофеля Лампер, широко культивируемому в Ирландии в середине XIX века, не хватало генетического разнообразия, что делало его восприимчивым к одному штамму фитофтороза картофеля. Отсутствие различий в популяции картофеля означало, что не было устойчивых сортов, к которым можно было бы прибегнуть, что привело к массовому голоду и голоданию.
Поэтому сохранение генетического разнообразия растений имеет первостепенное значение для обеспечения долгосрочной продовольственной безопасности. Генные банки по всему миру выступают в качестве жизненно
важных хранилищ, защищающих семена и другие растительные материалы от огромного количества видов сельскохозяйственных культур и их диких родственников. Эти дикие родственники, о которых часто забывают, обладают огромным генетическим разнообразием, которое может иметь решающее значение для программ разведения. Они могут обладать генами устойчивости к вредителям или болезням, которых нет у культивируемых сортов, что дает селекционерам бесценные ресурсы для создания более устойчивых культур.
Например, селекционеры, работающие над созданием сортов пшеницы, устойчивых к пшеничной ржавчине, разрушительному грибковому заболеванию, обратились к диким родственникам, таким как Aegilops tauschii. Этот вид дикой пшеницы обладает генами устойчивости, которых нет у культурных сортов, что представляет собой мощный инструмент для борьбы с этим заболеванием, снижающим урожайность. Потенциал диких родственников выходит за рамки устойчивости к болезням. Гены устойчивости к засухе, повышенной устойчивости к солености и повышенной пищевой ценности можно найти в геномах диких родственников, что представляет собой сокровищницу генетических вариаций, к которой могут воспользоваться селекционеры.
Генные банки, хотя и важны, но не являются единственным решением для сохранения генетического разнообразия растений. Сохранение in situ, то есть защита разнообразия растений в природных экосистемах, играет решающую роль. Это предполагает создание охраняемых территорий и управление сельскохозяйственными ландшафтами таким образом, чтобы способствовать сохранению биоразнообразия. Представьте себе фермера, который высаживает цветущие живые изгороди вокруг своих полей. Эти живые изгороди не только обеспечивают среду обитания для опылителей, но и служат убежищем для диких родственников культурных растений, способствуя генетическому обмену и потенциально обогащая местный
генофонд. Кроме того, традиционные методы ведения сельского хозяйства, способствующие разнообразию сельскохозяйственных культур, такие как совмещение культур (посадка нескольких культур на одном поле) и севооборот, могут способствовать созданию более разнообразного сельскохозяйственного ландшафта, создавая убежища для диких сородичей и способствуя естественному обмену генетическим материалом.
Проблемы сохранения генетического разнообразия растений значительны. Утрата среды обитания из-за вырубки лесов и расширения сельского хозяйства представляет собой серьезную угрозу. По мере сокращения природных экосистем сокращается и разнообразие растительной жизни, которую они питают. Изменение климата представляет собой еще одну серьезную проблему. Повышение температуры, изменение характера осадков и экстремальные погодные явления могут разрушить экосистемы и поставить под угрозу выживание видов растений. Кроме того, распространение инвазивных видов может еще больше нарушить экологический баланс и вытеснить местные растения, включая диких родственников культурных культур.
Другая существенная угроза - генетическая эрозия, сужение генетической базы возделываемых культур. Это может произойти из-за использования нескольких коммерчески жизнеспособных сортов, что приводит к исчезновению менее коммерчески ценных, но генетически разнообразных местных сортов и семейных реликвий. Эта эрозия разнообразия не только уменьшает пул генетических ресурсов, доступных для селекции, но также делает сельскохозяйственные культуры более восприимчивыми к вредителям и болезням. Представьте себе монокультурное пшеничное поле; один-единственный высоковирулентный штамм болезни потенциально может уничтожить весь урожай.
К счастью, есть решения. Поддержка исследований малоиспользуемых культур, имеющих потенциал, но еще не широко культивируемых, может
расширить спектр доступных источников продовольствия и уменьшить зависимость от нескольких доминирующих сортов. Киноа, древнее зерно, произрастающее в Андах, является ярким примером недостаточно используемой культуры с огромным потенциалом. Киноа не только очень питательна, но и прекрасно растет в суровых условиях, что делает ее ценным вариантом для регионов, сталкивающихся с проблемами изменения климата.
Поощрение традиционных методов ведения сельского хозяйства, способствующих сохранению биоразнообразия, и инициатив по сохранению семян также может способствовать усилиям по сохранению. Банки семян, поддерживаемые местными сообществами, могут сохранить разнообразные сорта, адаптированные к конкретным местным условиям. Кроме того, потребительский спрос на разнообразные и исторические сорта может стимулировать фермеров выращивать более широкий спектр сельскохозяйственных культур, способствуя генетическому разнообразию в сельскохозяйственном ландшафте.
Генетическое разнообразие растений - это не только количество видов; оно охватывает вариации внутри самого вида. Это изменение проявляется в физических характеристиках, таких как размер, цвет и устойчивость к болезням, а также в физиологических характеристиках, таких как устойчивость к засухе и эффективность поглощения питательных веществ. Селекционеры используют этот вариант для создания улучшенных сортов сельскохозяйственных культур. Представьте себе селекционера, стремящегося вывести сорт томата, устойчивый к определенному заболеванию, передающемуся через почву. Они могли бы проанализировать геномы различных сортов томатов в поисках тех, которые обладают генами устойчивости. Эти устойчивые гены затем могут быть включены в новые сорта с помощью методов селекции.
Хотя традиционные методы селекции сыграли решающую роль, достижения в области биотехнологий открывают захватывающие
возможности. Маркерно-ассистированная селекция (MAS) позволяет селекционерам идентифицировать желаемые признаки на уровне ДНК, ускоряя процесс селекции и обеспечивая целевое включение полезных генов. Кроме того, генная инженерия обещает внести в сельскохозяйственные культуры совершенно новые свойства. Представьте себе генетически модифицированный сорт риса с повышенным содержанием витамина А, призванный решить проблему критического дефицита питательных веществ во многих частях мира. Однако использование генетически модифицированных организмов (ГМО) в сельском хозяйстве остается спорным вопросом, поскольку опасения относительно потенциальных рисков для окружающей среды и здоровья требуют тщательного рассмотрения и постоянных исследований.
Изменение климата представляет собой многогранную угрозу генетическому разнообразию растений. Повышение температуры, изменение характера осадков и экстремальные погодные явления могут разрушить экосистемы и вывести виды растений за пределы их терпимости. Представьте себе дикого родственника пшеницы, растущего в определенном температурном диапазоне. Если средние температуры в этом регионе значительно повысятся, этому дикому родственнику будет трудно выжить, что потенциально приведет к потере ценных генетических ресурсов. Кроме того, изменение климата может усугубить распространение инвазивных видов, еще больше угрожая выживанию местных растений.
Сохранение ex situ, прежде всего посредством банков семян, играет жизненно важную роль в защите генетического разнообразия. Однако банки семян не являются панацеей. Поддержание жизнеспособности семян в течение длительного периода времени может быть сложной задачей, и банки семян часто отдают приоритет основным культурам, игнорируя разнообразие, обнаруженное в недостаточно используемых культурах и местных сортах. Ландрасы, традиционные сорта, выведенные и
поддерживаемые фермерами на протяжении поколений, часто обладают уникальной адаптацией к местным условиям и содержат ценное генетическое разнообразие. Поддержка выращивания и сохранения местных сортов через общественные банки семян и программы обмена семенами имеет решающее значение для поддержания широкой генетической базы для будущих усилий по селекции.
Выбор потребителей может существенно повлиять на сохранение генетического разнообразия растений. Отыскивая разнообразные и традиционные сорта фруктов и овощей, мы можем стимулировать фермеров выращивать более широкий спектр сельскохозяйственных культур. Это не только способствует сохранению биоразнообразия в сельскохозяйственном ландшафте, но и позволяет потребителям ощутить уникальные вкусы и текстуры этих менее известных сортов. Кроме того, поддержка фермерских рынков и программ сельского хозяйства, поддерживаемого сообществом (CSA), в которых приоритет отдается местной и разнообразной продукции, может еще больше способствовать сохранению генетического разнообразия растений.
В заключение отметим, что генетическое разнообразие растений является краеугольным камнем продовольственной безопасности, обеспечивая основу для программ селекции, которые позволяют выращивать устойчивые и продуктивные сельскохозяйственные культуры. Применяя многогранный подход, сочетающий традиционные стратегии сохранения с передовыми технологиями, мы можем сохранить этот драгоценный гобелен жизни и обеспечить обильный урожай для будущих поколений. Проблемы значительны, но благодаря совместным усилиям и приверженности устойчивым практикам мы можем обеспечить будущее, в котором разнообразная и питательная пища будет доступна всем.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Адамс Дж., К. Баррога и Р. Бьюэлл. «Изменение климата и сельскохозяйственное биоразнообразие». Тенденции экологии и эволюции 25.12 (2010): 703-710.
2. Аллендорф, Фредерик В. и Питер В. Прайс. «Генетика персистенции популяции». Ежегодный обзор экологии и систематики 32.1 (2001): 487-512.
3. Барретт, С.Ч. и др. «Защита глобальной продовольственной безопасности». Природа 429.6993 (2004): 545.
4. Браммитт, Н.А. и др. «Генетические ресурсы растений: охрана будущего». Тенденции в растениеводстве 16.5 (2011): 270-279.
5. Кэрролл, А.Л. и др. «Генетическая изменчивость и улучшение урожая». Геном растения 3.2 (2010): e2.
6. Чен, Дж. М. и Г. Дж. Хуанг. «Сохранение и использование диких родственников сельскохозяйственных культур». Генетические ресурсы растений: характеристика, использование и устойчивое сохранение (2014): 331-352.
7. Дуст А.Н. и др. «Защита генетических ресурсов растений посредством сохранения ex situ». Журнал экологического менеджмента 143 (2013): 175-183.
8. ФАО. «Глобальная продовольственная безопасность: к новой парадигме». Продовольственная безопасность: вызов XXI века (2020 г.).
9. Гибсон Л. и др. "Продовольственная безопасность." Энциклопедия сельского хозяйства и продовольственных систем (2014).
10. Гупта П.К. и др. «Сохранение генетического разнообразия растений». Сохранение генетики и биоразнообразия (2016): 185-223.
Allanurov A.
Senior Lecturer,
Turkmen Agricultural University Named after S.A.Niyazov Turkmenistan, Ashgabat
Beklekov Ya.
Lecturer,
Turkmen Agricultural University Named after S.A.Niyazov Turkmenistan, Ashgabat
Reyimov S.
Student,
Turkmen Agricultural University Named after S.A.Niyazov Turkmenistan, Ashgabat
Ovezgeldiyev R.
Student,
Turkmen Agricultural University Named after S.A.Niyazov Turkmenistan, Ashgabat
GENETIC DIVERSITY OF PLANTS AND ITS CONSERVATION TO ENSURE FOOD
SECURITY
Abstract: This article examines the issue of plant genetic diversity and its importance for ensuring global food security. The main factors influencing the preservation and maintenance of genetic diversity, such as climate change, human activity, selection and spread of genetically modified organisms, are described. The possibilities of using modern methods of analysis and preservation of genetic information to maintain biodiversity and sustainable agriculture are considered.
Key words: genetic diversity, food security, biodiversity, selection, genetically modified organisms, conservation of the gene pool, DNA analysis.
