Используя методы генной инженерии, ученые надеются повысить продуктивность «химического завода» в растениях еще одним способом — повысив КПД фотосинтеза. Для этого необходимо в деталях выяснить принципы преобразования энергии Солнца в энергию, запасенную в органических веществах, чтобы научиться управлять механизмом фотосинтеза. Фотосинтез на сегодняшний день — самый крупномасштабный способ утилизации человеком энергии Солнца. Повышение КПД фотосинтеза даже на 1—2% дало бы громадный экономический эффект, резко увеличило бы количество производимого продовольствия. Ученые уже установили, что первичное преобразование энергии Солнца происходит в клетках растений в фотосинтезирующих структурах — своеобразных реакционных центрах. Есть надежда, что направленное изменение этих структур методами генной инженерии даст возможность «сконструировать» организмы, которые бы осуществляли преимущественный синтез нужных соединений, выделяли бы свободный водород или фиксировали молекулярный азот.
В настоящее время реально «конструирование» растений, у которых аминокислотный состав белка был бы столь же полноценным, как у бобовых. Таким путем можно будет вывести сорта кормовых культур, обладающих очень ценными кормовыми свойствами, заменив дефицитный кормовой белок.
Подобно тому как новые, продуктивные сорта сельскохозяйственных культур требуют высокого агрофона, продуктивные породы скота нуждаются в достаточном количестве качественных кормов. Животноводы знают, чем выше уровень кормления сельскохозяйственных животных, тем больше их продуктивность. При этом одновременно снижаются и затраты корма на единицу продукции.
В обеспечении полноценными кормами сельскохозяйственных животных может существенно помочь биотехнология — широкое понятие, включающее и традиционную биотехнологию (приготовление силоса, квашеных овощей и грибов), и более новое направление — микробиологический синтез кормовых белков, а также совсем новые методы, использующие новейшие достижения биологии, биохимии, основанные на генной и клеточной инженерии направленного изменения организмов, используемых в сельском хозяйстве, а также на применении иммобилизованных ферментов1 и т. д. Перспективы, которые открыли новые направления в биотехнологии, привели к тому, что одни ученые стали говорить (и достаточно резонно) о наступлении «эры биологии», на что другие (не менее резонно) отвечают, что, учитывая вклад других наук, в том числе химии, в бурное развитие биологии, скорее следует говорить об «эре науки» в сельском хозяйстве.
Биотехнология позволяет, с одной стороны, производить корма из непищевого сырья, т. е. сырья небиологического происхождения, с другой — более эффективно использовать и нетрадиционные источники кормов, например природный газ, метанол, отходы лесотехнической, пищевой промышленности, а также некоторые виды отходов от переработки сельскохозяйственного сырья. Так, на основе древесных опилок и соломы получают биомассу с содержанием до 20% белка.
Так как в растительных кормах обычно содержится недостаточное количество незаменимых аминокислот, перед микробиологической промышленностью стоит задача обеспечения сельского хозяйства полным набором незаменимых аминокислот, а также стимуляторами роста и другими физиологически активными веществами. Одновременно идет поиск и разработка путей чисто химического синтеза всех этих веществ. При этом преследуется цель рационального использования отходов производства. Так, украинские ученые разработали и опробовали на ряде заводов методы микробиологического синтеза кормовых белков из растительных отходов — костры льна и конопли, соломы риса и других культур, стеблей подсолнечника, обрезков виноградной лозы. Ведутся работы по использованию других отходов растениеводства, а также отходов от переработки рыбы. В Латвии разработана технология выделения и консервации белка из растительных соков, получаемых на основе травяных смесей. На опытно-промышленной установке получают ферментативный сок и белковый коагулянт для откорма скота. Установка отличается простотой, энергозатраты при ее работе ниже, чем при производстве травяной муки.