חומרי הדברה כימית וההפוביידים כבר זמן רב עמוד השדרה של החקלאות המודרנית, הגנה על גידולים מחרקים, עשבים ופתוגנים.עם זאת עולה ראיות לפגיעה סביבתית, סיכונים בריאותיים אנושיים, וירידה של מינים מועילים הובילה דחיפה גלובלית ל חלופות בטוחות יותר.ביוטכנולוגיה עומדת בחזית השינוי הזה, המציעה כלים לפיתוח שיטות לא רעילות ולשלוטנודות כי הם יעילים, ממוקדים, בני קיימא, ועלולים לרתום את האורגניזמים גנטיים, אפילו לפתח אורגניזמים מולקולריים, תוך כדי לשפר את היבולים, תוך כדי אורגניזמים ביולוגיים, תוך כדי אורגניזמים ביולוגיים, תוך כדי שיפור, תוך כדי אורגניזמים ביולוגיים, תוך כדי שיפור, תוך כדי אורגניזמים ביולוגיים, תוך כדי שיפור, תוך כדי שיפור אורגניזמים ביולוגיים, ולהפחית את הפחתת פתרונות אורגניזמים ביולוגיים, ולהפחית את הפחתת יעילות, ולהפחית את הפחתת יעילות, ולהפחית את היבולים, ולהפחית את הפתרונות המשתנים, ולהפחית את התהליכים הביולוגיים, תוך כדי שיפור אורגניזמים ביולוגיים, תוך כדי אורגניזמים ביולוגיים, ולהפחית את שיטות בקרה מולקולריים, ולהפחית את המשתנים, תוך כדי שיפור אורגניזמים ביולוגיים, תוך כדי שיפור אורגניזמים ביולוגיים, תוך כדי שיפור אורגניזמים ביולוגיים, תוך כדי שיפור אורגניזמים ביולוגיים, תוך כדי שמירה

הגדלה צריכה חלופות לא רעילות

חומרי הדברה קונבנציונלית וההולוגים, תוך כדי יעילות, מגיעים עם חסרונות משמעותיים.Oropus, ניאוניקה, וג'ליפוסטוד נקשרו לזיהום מים, לשיבושים בשפכים, לקרקע, ולהתמוטטות אוכלוסיות המסקרנים. בבני אדם, חשיפה כרונית הייתה קשורה להפרעות נוירולוגיות, לשיבוש אנדוקריני, ולסרטן.

הביקוש ל חלופות שאינן רעילות הוא לא רק דאגה נישה. חקלאות אורגנית, ניהול מזיקים משולב (IPM), ועדיפות צרכנית של תוצרת ללא תשלום צמחה במהירות.גופים רגולטוריים באיחוד האירופי ובמקומות אחרים ממקדמים פעילים כימיים רבים, יצירת שוק דחוף למוצרים המבוססים על ביולוגיה.ביוטכנולוגיה מספקת את הדיוק הדרוש ליצירת חומרים שהמטרה היא רק המזיקים או המחוסנים, חסומים, חומרי גלם, וחרקים, בריאות האדם.

כיצד טכנולוגיות רדיפטנס Pest ו- Weed Control

ביוטכנולוגיה משתמשת במערכות חיים - מיקרובים, צמחים או חומר גנטי שלהם - לייצר או לשפר תרכובות של מזיקים.בניגוד תרסיסים כימיים רחבים-ספקטרום, פתרונות ביו-טכנולוגיים נועדו לעתים קרובות להפריע מסלולים ביולוגיים ספציפיים ייחודיים לאורגניזם היעד.

שינוי גנטי (GM) Crops Expressing Insecticidal

בקרת המזיקים הביוטכנית המאומצת ביותר היא השימוש ב-FLT:0 (Bacillus thuringiensisFLT:1 (Bt) ביבולים. Bt הוא חיידק אדמה אשר באופן טבעי מייצר חלבונים לחרקים מסוימים, אך לא מזיק לבני אדם, בעלי חיים, ורוב החרקים המועילים של Bt הכניסו את Bt לגנים, כותנה, סויה, ויבולים אחרים, המאפשרים לייצר רווחים של עד כהים להורדת חומרים אלה ל-5%, כדי להפחית את הפחתת חומרים אלה באופן קבוע, על ידי שימוש ב-Ficide, על-ACT2, על-ACTCRMCDC, על-ACT2, על-ACT, על-CRM, על-4%, על-ACT, על-ACTIFide, על-ידי שימוש ב-ידי שימוש ב-4%, על-ידי גורמים נוספים, על-ידי גורמים נוספים, על-ידי שימוש ב-ידי שימוש ב-ידי שימוש ב-ידי שימוש ב-ידי שימוש ב-ידי שימוש ב-ידי שימוש ב-ידי שימוש ב-ידי שימוש ב-ידי שימוש ב-ידי שימוש ב-ידי שימוש ב-ידי שימוש ב-ידי שימוש ב-ידי שימוש

טכנולוגיית Bt אינה מוגבלת לגידולים; החוקרים הם הנדסה צמחים אחרים כ"בעלי ערך" לייצר חלבונים Bt לנוסחאות ריסוס, המציע מקור מתחדש של ביופסטיד. גישה זו מונעת את הצורך בסינתזה כימית בקנה מידה גדול ולהפחית צריכת אנרגיה.

RNA Interference (RNAi) מבוסס Pesticides

(המכונה החדשה, ספציפית מאוד היא התערבות RNA (RNAi) על ידי תכנון מולקולות RNA כפולות שתואמים גנים חיוניים במגיפה, מדענים יכולים לגרום למכונות הסלולר של המזיקים להשתיק את הגנים האלה, המוביל למוות או לשיבוש התפתחותי.חומרי חומרי הדברה RNAi יכולים להיות ריסוס על יבולים או ממונדסים לתוך צמחים.

אתגרים נשארים, כולל יציבות משלוח ומסגרות רגולטוריות המיועדות לחומרי הדברה כימיים, אך כמה מוצרי RNAi כבר בפיתוח מסחרי.רשות לבטיחות המזון האירופית (EFSA) פרסמה הנחיות להערכת סיכונים RNAi, ובכך היא מונעת את הדרך לאימוץ רחב יותר.

מיקרוביאלי ביופטיסטים השתפרו באמצעות ביוטכנולוגיה

(ב) במיקרובים המתרחשים כמו חיידקים, פטריות ווירוסים כבר בשימוש כבר זמן רב כסוכני בקרה ביולוגית.ביוטכנולוגיה מאיצה את התפתחותם על ידי שיפור העוצמה, חיי המדף, וטווח מארח.לדוגמה, זנים של FLT:0Pseudomonas fluorescenscensFLT:1 ו-FLT:2BurkiaFLT:3 היו מותאמים גנטית למניעה כמו:

גם ביוטכנולוגיה מאפשרת יצירת "consortia" של מיקרובים מועילים מרובים שעובדת סינרגיסט.מוצרים אלה מועברים כמו ציפוי זרע, חפירות אדמה, או תרסיסים פוליאר.הם לא רק לשלוט על מזיקים אלא גם יכולים לשפר את התזונה הצמחית ואת סובלנות הלחץ, המציע פתרון הוליסטי כי חומרי הדברה כימית לא יכול להתאים.

Plant-derived Biopesticides ו- Metabolic Engineering

צמחים רבים מייצרים תרכובות טבעיות הדוחות או רעלים עשבים - שמן טום, pyrethrins, ניקוטין הם דוגמאות קלאסיות.ביוטכנולוגיה מאפשרת לחוקרים להגביר את המסלולים האנדרוגניים האלה.באמצעות הנדסה מטבולית, גנים ביוסינתזה מרכזיים יכולים להיות מבוטעים יתר על המידה כדי להגדיל את התשואות של תרכובת המגן.למשל, מדענים שיפרו את הייצור של azadirachtin בתרבויות תאים ערפיליים, צמצום הצורך לגזימים אחרים.

גישה נוספת היא פיתוח של ביופסטיות "שתלים" - שימוש בצמחים מהונדסים גנטית כמפעלים כדי לחלץ כמויות גדולות של מרכיבים פעילים טהורים.שיטה זו היא בת קיימא, מדרגית, ומבטלת רבות מהעלויות הסביבתיות של סינתזה כימית.

הירוביולוג הביוטכני: שינוי בכיוון של ניהול לא רעיל

התנגדות הרצאה היא אחת הבעיות הדוחקות ביותר בחקלאות, עם יותר מ-500 מקרים ייחודיים שדווחו ברחבי העולם. פתרונות כימיים נוכחיים לעתים קרובות מסתמכים על glyphosate, glufosinate, או auxins סינתטי, אשר יכול לפגוע צמחים שאינם target ואקוסטים מימיים.ביוטכנולוגיה מציעה מספר מסלולים לשליטה לא רעילה.

ביו-הרפואיים ממיקרובים וממטבולטים טבעיים

(ב) בביוירוביים משתמשים בפתוגנים או בתרכובות טבעיות כדי לדכא עשבים (FLT:0PhomasphomasFLT:1 מינים, FLT:2AlternariasFLT 3:3 פטריות; וחיידקים מסוימים מייצרים פיסטוקסינים ספציפיים מארחים במקביל, ניתן לשפר את הגמישות, היציבות והפשטה של bioagents אלה, לדוגמה, חוקרים מייצרים מספר אורגניזמים שאינם מ-DFed to Loseed to Loses to begicernatives.

עבודה אחרונה על "השבידים החיים" משתמשת במיקרואורגניזמים שהונדסו כדי לזהות וליישב רק מינים ספציפיים שנדבקו, ולאחר מכן לספק עומס תשלומים צמיחה-inhibiting.דיוק זה מקטין את כמות המרכיב הפעיל הדרוש ומבטל סחף על יבולים שכנים או צמחים פרועים.

HPPD Inhibitors from Biotechnological מקורות

אחד מעמד מבטיח של עשבי מרפא מכוונים האנזים 4hydroxyphenylpyruvate dioxygenase (HPPD) בעוד כמה מעכבי HPPD סינתטיים קיימים, מקורות טבעיים כגון חיידקים מסוימים מייצרים אותם גם. באמצעות כריית metagenomic, מדענים גילו רומן HPPD-inhibiting תרכובות כי הם biodegradable ולהציג רעילות ממאמית נמוכה.

שיפור אלפאופתי של Crops

כמה גידולים, כגון sorghum ו אריות, באופן טבעי לשחרר כימיקלים אלפאופתיים המדכאים Weeds.ביוטכנולוגיה יכול להגביר את התכונות האלה.לדוגמה, ביטוי גנים האחראים לייצור sorgoleone ב sorghum הושג, צמצום הלחץ הנישע תוך חיתוך הצורך בהתראות סינתטית.

היתרונות של בקרת ביו-טכנית ו Weed

פתרונות ביו-טכנולוגיים מציעים שילוב של יתרונות שגישות כימיות אינן יכולות להתאים בקלות:

  • (FLT:0) חינוך סביבתי זיהום: ibph:1 ; ביופטידים וביוירוביידים הם בדרך כלל ביו-דידה, אינם נמשכים באדמה או במים, ויש להם פוטנציאל מינימלי לנטייה.
  • (FLT:0) ספקטרום: FLT:1 על ידי התמקדות מטרות מולקולריות ייחודיות למגיפה או עשב, מוצרים אלה לחסוך חרקים מועילים, סקרנים, צמחים שאינם גמישים.
  • (FLT:0 Human Health Safety: 1) חומרי הדברה שמקורם ביולוגית ביותר יש רעילות נמוכה או לא רעילות חריפה ליונקים. עובדי שדה, חקלאים וצרכנים מתמודדים עם סיכונים נמוכים יותר בחשיפה, צמצום שכיחות מחלות הקשורות לחומרי הדברה.
  • (FLT:0) ניהול של רנסט: 1 מאחר שמוצרים ביו-טכנולוגיים פועלים לעתים קרובות באמצעות מצבי פעולה מרובים (למשל, חלבונים Bt, RNAi, ו- microbial toxins), מזיקים מוצאים את זה קשה יותר לפתח התנגדות.כאשר שימוש רוטאלי משולב עם שיטות קונבנציונליות, ניתן לעכב או למנוע.
  • (FLT:0) תאימות עם ניהול משולב (IPM03):FLT:1 כלים ביוטכניים מתאימים באופן חלק לתוך תוכניות IPM.הם יכולים לשמש לצד סוכני בקרה ביולוגיים, פרקטיקות תרבותיות, יישומים כימיים עסיסיים, לטפח מערכת חקלאות גמישה יותר.
  • (FLT:0) שקיפות והתחדשות: 1 (FIRLT:1) רבים ביופלסטיקה מיוצרים באמצעות תסיסה או מערכות מבוססות צמחיות המשתמשות במזינים מתחדשים.

מחקרים שדה מאשרים כי היתרונות הללו מתרגמים להטבות בעולם האמיתי: מטא-אנליזה שפורסמה ב-FLT:0reaFLT:1 מדע של Total EnvironmentofFLT:2,3, מצא כי אימוץ יבולים מהונדסים גנטית הפחיתו את השימוש בדלקת כימי על ידי ממוצע של 37% ברחבי העולם, עם אפילו הפחתה גדולה יותר בכותנה ומזבת.

שיקולים ובטיחות

למרות ההבטחה שלהם, חומרי הדברה ביו-טכנולוגייתיים וההוביידים של יפן עומדים בפני בדיקה רגולטורית קפדנית. Agencies כגון ארה"ב EPA, EFSA, ו- FSC של יפן מעריכים כל מוצר לגורל סביבתי, השפעות אורגניזמים לא-טרגנט, ובטיחות אנושית. כי מוצרים אלה הם יצורים חיים או נגזר מהם, הרגולטורים מחשיבים נושאים כמו זרימת גנים, התמדה בסביבה, פוטנציאל פוטנציאלי של חלבונים.

המסלול הרגולטורי לגידולי GM המבטא חלבונים אינטגראליים הוא מבוסס היטב, אבל טכנולוגיות חדשות יותר כמו RNAi ומיקרואורגניזמים מעובדים גנום מהוות אתגרים חדשים.לדוגמה, יציבות של RNA כפול בתוך הסביבה ואת ההשפעה הפוטנציאלית שלה על אורגניזמים שאינם target עם רצפי גנים דומים יש להעריך. מדענים רבים טוענים כי מסגרות הערכה נוכחיות יכולות להתאים, אבל התהליך היקר נשאר ארוך ולהישאר ארוך.

תפיסה ציבורית גם ממלאת תפקיד.אורגניזמים מהונדסים גנטית (GMOs) ממשיכים להתמודד עם הספקנות בשווקים רבים, במיוחד באירופה. תקשורת טרנסנדנדת, תוויות, ויציאה מדעית הם הכרחיים לבניית אמון.מוצרים ביוטכניים שאינם מעורבים טרנסגנים (כגון כמה תרכובות RNAi ריסוס אורסס-דרטיביות) עלולים להתמודד עם פחות התנגדות ציבורית.

אתגרים ומגבלות

פתרונות ביו-טכניים אינם ללא חסרונות.יש ביו-פיסטיקנים יש עקשנות קצרה יותר בתחום, הדורשים יישומים מרובים.עלויות הייצור יכולות להיות גבוהות יותר מאלה של כימיקלים גנריים, אם כי כלכלות של קנה מידה משתפרות.

התנגדות לכלים ביו-טכנולוגיים היא גם אפשרית.ההתנגדות ליבולי Bt דווחו בכמה אוכלוסיות מזיקים, תוך שימתוק הצורך בניהול משולב. בדומה, עשבים יכולים לפתח התנגדות לתכונות אלפטיות אם הם משמשים יותר מדי.שלב שיטות ביוטכניות וקונבנציונאליות בסבב הוא האסטרטגיה הטובה ביותר להארכת יעילות.

עתיד של שליטה לא רעילה ונועה

התקדמות בביולוגיה סינתטית, בינה מלאכותית וחקלאות מדויקת מאיצה את הפיתוח של חומרי הדברה ביוטכניים של הדור הבא.חוקרים מעצבים חומרי הדברה "חכמים" אשר מפעילים רק בתגובה אותות מזיקים, עוד צמצום ההשפעות של הנדסת מיקרוביומאומה - מקנה את הקהילה המיקרוביאלית המועילת של הצמח כדי לפענח פתוגנים - הוא עוד גבול המציג הבטחות בניסויים.

ג'ין מניע, אשר להפיץ תכונה מבוקשת דרך אוכלוסייה פראית, יכול לדכא באופן תיאורטי מזיקים פולשניים או עשבים עמידים בפני עשבים לאבקיים ללא כל יישום כימי.

שיתוף פעולה בין מוסדות מחקר ציבוריים, סטארט-אפים וסוכנויות רגולטוריות יהיה מפתח להביא את החידושים האלה לשוק.תכניות ריכוזיות, כגון אלה המוצעים על ידי תוכנית הביופלסטיקה של משרד הבריאות, יכול לעזור להפחית את החסמים הפיננסיים לחברות קטנות.בינתיים, החקלאים זקוקים לחינוך ותמיכה טכנית כדי לשלב כלים ביולוגיים חדשים לפעילות הקיימת שלהם.

מסקנה

ביוטכנולוגיה מציעה ערכת כלים רבת עוצמה לפיתוח חומרי הדברה שאינם רעילים וההשביקים המטפלים בחסרונות של חקלאות כימית.מגידולים Bt ו-RNAi ריסס לביוטכנולוגיה מיקרוביאלית ו- יבולים משופרים, גישות אלה להפחית את הנזק הסביבתי, להגן על בריאות האדם, ולתמוך בייצור מזון בר קיימא.בעוד אתגרים נשארים - רגולציה, כלכלית, טכנית - המסלול הוא ברור: העתיד של מזיקים ומאובטחים, ונויים, הן בתחום החקלאות, והן מבחינתנו, והן, והן מבחינתם, הן, והן בתחום החקלאות הביולוגית, והן, והן מבחינתם, הן, והן מבחינתם, והן מבחינתם, הן, והן מבחינתם, הן, הן, והן מבחינת איכות הסביבה, והן מבחינתם, והן מבחינת איכות החיים, והן מבחינת איכות הסביבה, והן מבחינת איכות החיים של תעשיית החקלאות, והן מבחינת איכות הסביבה, והן מבחינתם של תעשיית החקלאות, והן מבחינתם של תעשיית המזון, והן מבחינתם של תעשיית החקלאות.