Научные исследования и практика показывают, что именно прецизионные, т.е. высокоточные агротехнологии обладают наибольшей биологической эффективностью, экономичностью и экологической безопасностью. Их характерной особенностью является механизм воздействия на растительный организм и окружающую среду посредством выбора оптимальных условий, режимов и средств реализации этого воздействия.  Традиционно наночастицы, или наноструктуры, определяют как объекты в диапазоне размеров от 1 до 100 нм. Многие биологические материалы классифицируются как наноночастицы.

Бактерии, размерный интервал которых находится между 1 и 1 мкм, принадлежат миру мезоскопических масштабов, в то время как вирусы размерами от 10 до 200 нм находятся в верхней части диапазона наночастиц. Белки, размеры которых обычно лежат между 4 и 50 нм, находятся внизу нанометрового диапазона. Строительные блоки белков (аминокислоты) имеют размеры около 1 нм, что находится вблизи нижней официальной границы наноструктур. В природе встречается более 100 аминокислот, но только 20 из них используются организмами при синтезе белков. При формировании молекулы белка эти 20 аминокислот последовательно соединяются друг с другом прочными пептидными химическими связями и образуют длинные полипептидные цепи, содержащие сотни, а в некоторых случаях — тысячи аминокислот.

В некотором смысле их можно уподобить нанопроволокам. В результате изгибов и сворачивания полипептидные наноцепи упаковываются в сравнительно небольшой объем, соответствующий полипептидной наночастице с типичным диаметром в диапазоне 450 нм. Таким образом, белок — это наночастица, которая представляет собой упакованную определенным образом полипептидную наноцепь.

Генетический материал — ДНК также имеет структуру упакованной наноцепи. Ее строительные блоки — 4 нуклеотида, которые связываются в длинные двойные спиральные наноцепи.  Таким образом, молекула ДНК — двойная наноцепь, две нуклеотидные наноцепи закручены друг вокруг друга с периодом 3,4 нм и ∅ 2 нм. Упаковываясь в хромосому длиной около 6 мкм и шириной 1,4 мкм, ДНК вынуждена многократно скручиваться и складываться. Сама по себе хромосома не настолько мала чтобы считаться наночастицей, поскольку ее размеры лежат в мезоскопическом диапазоне.

Одним из основных направлений нанобиотехнологии растений является получение культурных растений, толерантных к воздействию гербицидов. Гербициды широкого спектра действия, уничтожая сорные растения, оказывают угнетающее действие и на культурные посевы. Получение толерантных к гербицидам растений ведется в двух направлениях: прямая селекция резистентных к гербицидам форм растений; создание трансгенных растений путем введения генов гербицидтолерантности любого происхождения, так как гены устойчивости к гербицидам существенно удешевляют процессы получения высокого урожая.  Существует четыре подхода к созданию гербицидтолерантных культур, позволяющих: уменьшить поглощение гербицида растением; обеспечить синтез чувствительного к гербициду белка в таком количестве, чтобы его хватило на выполнение присущих ему функций в присутствии гербицида; уменьшить способность белка, чувствительного к гербициду, к связыванию; обеспечить инактивацию гербицида в растении в ходе метаболизма.

Для создания растений, устойчивых к вредным насекомым, были разработаны различные стратегии. В одном случае использовали ген инсектицидного (энтомоцидного) белкатоксина, в другом – гены растительных белков, эффективных в отношении широкого круга вредных насекомых. Распылять инсектициды в этом случае не требуется, токсины не попадают в окружающую среду, а кроме того, не возникает проблем, связанных с ограничением времени их действия в результате разложения.  В мировой практике накоплен полезный опыт производства биотоплива (этанол) из растительного сырья модифицированных растений. В частности, в Бразилии на транспорте широко используется этанол, производимый из сахарного тростника, который выращивают в больших объемах.

Новое направление биоэнергетики – производство биодизельного топлива и растительного масла модифицированных масличных культур. Доли масличных культур в мире как источника сырья при производстве биотоплива следующие: рапс – 84%; подсолнечник – 13; соя – 1; масличная пальма – 1; другие – 1%. Биодизельное топливо на основе рапсового масла (из модифицированных растений)используется в Италии, Германии, Франции, Бельгии, Нидерландах, Чехии. Страны Евросоюза ежегодно производят более 600 тыс. т биодизельного топлива. Таким образом, аграрное производство при развитии нанотехнологий постепенно из потребителя энергии становится и ее производителем. Использование биотоплива в аграрном производстве прошло стадию научноисследовательских работ и приобретает реальное промышленное значение.  Изменяя соотношение насыщенных и ненасыщенных жирных кислот в мембранах растительных клеток, ученые создали холодоустойчивые, засухоустойчивые формы трансгенных растений, а также растения, устойчивые к засолению почв.  Внедрение генной инженерии в сельскохозяйственное производство затрагивает многие сферы экономики, общественных отношений и носит революционный характер. Остановить этот процесс уже невозможно. Генетически модифицированные растения и продукты из них сулят не только экономическую выгоду, но и будут способствовать решению многих социальных и экологических проблем. Развитие нанотехнологий на основе генной инженерии дает возможность повысить продуктивность и экономическую эффективность сельскохозяйственного производства, расширить потребительские свойства производимых продуктов.

В растениеводстве применение нанопрепаратов, совмещенных с бактериоропсином, обеспечивает повышение урожайности 1,52 раза и устойчивости к неблагоприятным погодным условиям почти всех продовольственных (картофель, зерновые, овощные, плодовоягодные) и технических (хлопок, лен) культур.  Нанотехнологии применяются в послеуборочной обработке подсолнечника, табака и картофеля, а также при хранении овощей и фруктов в регулируемой газовой среде (РГС).

Материалы из научного аналитического обзора В. Ф. Федоренко