Jak rośliny modyfikowane genetycznie podbiły świat
Organizmy zmodyfikowane genetycznie (GMO) są szeroko stosowane w rolnictwie w celu nadania roślinom korzystnych cech, takich jak odporność na herbicydy i pestycydy, a także cech jakościowych, które optymalizują wzrost i zawartość składników odżywczych. Po raz pierwszy przetestowane w latach 80-tych XX wieku, GMO jest obecnie szeroko rozpowszechnione - w 2016 r. zasadzono ponad 185 milionów hektarów upraw GMO.
Opublikowano:
GMO
Ten artykuł został opublikowany w Spot On #6
Są Państwo ciekawi, co Spot On ma do zaoferowania?
Proszę przeczytać terazCzym są GMO?
Organizmy zmodyfikowane genetycznie zostały poddane zmianom w ich materiale genetycznym w procesie znanym jako inżynieria genetyczna. Zmiany te powodują, że organizm wyraża cechę lub cechy, które nie występowałyby naturalnie w tym organizmie. GMO istnieją obecnie w bakteriach, zwierzętach i roślinach i są wykorzystywane w szerokim zakresie zastosowań, w tym w badaniach biologicznych i medycznych, produkcji farmaceutyków i rolnictwie.
Dlaczego GMO?
Jednym z najbardziej rozpowszechnionych zastosowań GMO są uprawy o znaczeniu rolniczym. W tych roślinach zmiany w materiale genetycznym są często osiągane poprzez wstawienie materiału DNA z innego organizmu do organizmu docelowego. Powoduje to, że roślina (i wszelkie nasiona zebrane z rośliny) wyraża nowe cechy, takie jak odporność na herbicydy lub owady, lub cechy jakościowe, takie jak tolerancja na suszę. Na przykład, modyfikacje genetyczne zostały wprowadzone tak, aby rośliny były odporne na herbicydy, takie jak glifosat lub glufosynat, umożliwiając opryskiwanie pola herbicydem w celu zabicia chwastów bez szkody dla upraw. Modyfikacja genetyczna może również obejmować przeniesienie cechy lub cech, które pozwalają roślinie wytwarzać endotoksyny pochodzące z bakterii glebowej Bacillus thuringiensis, znanej jako "Bt". Zapewnia to odporność na owady. Te białka endotoksyn są stosowane jako środki owadobójcze w sprayu od lat dwudziestych XX wieku. Są one ukierunkowane na określone gatunki owadów, a jednocześnie nie mają wpływu na gatunki niedocelowe, takie jak ludzie, dzikie zwierzęta i pożyteczne owady. Po spożyciu białka te tworzą pory w nabłonku jelita środkowego larw podatnych gatunków owadów (które żerują na uprawach, powodując szkody). Powoduje to paraliż jelit, a zaatakowany owad przestaje żerować i umiera z głodu. Gatunki niedocelowe nie mają receptorów w jelitach dla białka, a zatem białko nie ma na nie wpływu. Ponadto rośliny GMO mogą wykazywać cechy jakościowe, które pozwalają im być tolerancyjnymi na warunki środowiskowe, takie jak susza, lub poprawiają ich wartość odżywczą.
Konwencje nazewnictwa GMO
GMO mogą być określane na jeden z trzech sposobów. Po pierwsze, można je zidentyfikować za pomocą nazwy zdarzenia, która jest nazwą unikalnego eksperymentu rekombinacji DNA, który miał miejsce w laboratorium, w którym jedna komórka roślinna z powodzeniem włączyła pożądany gen. Komórka ta jest następnie wykorzystywana do regeneracji całych roślin i stanowi "podstawę" szczepu GMO. Na przykład, jedną z nazw kukurydzy odpornej na herbicydy jest NK603. Po drugie, GMO mogą być również identyfikowane przez unikalne białko, które wyrażają. W przypadku zdarzenia NK603, wyrażanym białkiem jest CP4 EPSPS. Po trzecie, GMO może być identyfikowane na podstawie nazwy handlowej, pod którą jest sprzedawane.
Uprawy GMO na świecie - wtedy i teraz
Obecna produkcja GMO obejmuje głównie cztery uprawy: soję, kukurydzę, bawełnę i rzepak/canolę. Globalny handel tymi uprawami i ich głównymi pochodnymi jest zdominowany przez materiał pochodzący z GMO. Ponadto globalne nasadzenia tych czterech upraw obejmują bardzo wysoki odsetek nasion biotechnologicznych (78% soi, 64% nasion bawełny, 33% kukurydzy i 24% rzepaku na całym świecie; ISAAA 2016). W ramach tych upraw istnieje kilka białek GMO, które są obecnie ważne dla handlu ziarnem i nasionami. Uprawa roślin GMO rośnie na całym świecie, podobnie jak wykorzystanie cech łączonych - w tym dwóch lub więcej nowych cech w tej samej roślinie. Pierwsze próby polowe roślin GM rozpoczęły się w Stanach Zjednoczonych i Francji w 1986 roku, z tytoniem odpornym na herbicydy. Pierwszym krajem, który zezwolił na komercjalizację roślin GMO, były Chiny, które wprowadziły tytoń odporny na wirusy w 1992 roku. Pierwszą rośliną GM zatwierdzoną do sprzedaży w USA był pomidor FlavrSavr w 1994 roku. W tym samym roku Unia Europejska również zatwierdziła swoją pierwszą roślinę GM do sprzedaży, którą był tytoń odporny na herbicydy. Skomercjalizowana uprawa roślin GM, takich jak kukurydza i bawełna, rozpoczęła się w 1996 roku. W 2016 roku 11 różnych rodzajów roślin GM było uprawianych komercyjnie na 457 milionach akrów (185 milionach hektarów) w 26 różnych krajach na całym świecie.
Wiodący producenci upraw GMO
Tabela 1 przedstawia globalne uprawy GMO w 2016 roku. Wskaźniki przyjęcia upraw GMO w krajach, w których są one sadzone, są często wysokie. Dane ankietowe USDA z 2016 r. pokazują, że soja tolerująca herbicydy stanowiła 94% obsadzonego areału w Stanach Zjednoczonych, bawełna tolerująca herbicydy stanowiła 93% obsadzonego areału, a kukurydza tolerująca herbicydy stanowiła 92% obsadzonego areału. Nasadzenia kukurydzy obejmowały 3% odmian odpornych na owady, 13% odmian odpornych na herbicydy i 76% odmian odpornych na owady/tolerancyjnych na herbicydy. Nasiona bawełny obejmowały 4% odmian odpornych na owady, 9% odmian odpornych na herbicydy i 80% odmian odpornych na owady i herbicydy. Stany Zjednoczone zasadziły również biotechnologiczną soję (odporną na herbicydy), rzepak, buraki cukrowe, lucernę i inne. W Brazylii około 96,5% areału soi było biotechnologiczne. 36,7% areału było odporne na herbicydy, a 59,8% było odporne na owady/tolerancyjne na herbicydy. Około 88,4% kukurydzy w Brazylii jest biotechnologiczne, przy czym większość zawiera cechy łączone. Około 79% upraw bawełny było biotechnologiczne. W Kanadzie około 93% powierzchni upraw rzepaku i canoli jest odpornych na herbicydy. 94% soi, 92% kukurydzy i prawie 100% buraków cukrowych to uprawy biotechnologiczne. W Indiach około 96% upraw bawełny to bawełna Bt. W Chinach bawełna biotechnologiczna stanowiła 95% areału w 2016 roku. W Paragwaju kukurydza odporna na biotechnologię została po raz pierwszy skomercjalizowana w 2013 r., a do 2016 r. wskaźnik adopcji wynosił już 44%. W Pakistanie 97% areału bawełny stanowiły uprawy biotechnologiczne.
Białka GMO ważne dla przemysłu zbożowego i nasiennego
CP4 EPSPS
Ekspresja transgenicznego białka CP4 EPSPS w roślinach skutkuje tolerancją na herbicyd glifosat. Białko to ulega ekspresji w komercyjnych odmianach traw pełzających, buraków cukrowych, rzepaku/kanoli, soi, bawełny, lucerny, ziemniaków, pszenicy i kukurydzy.
Bt-Cry1F
Ekspresja transgenicznego białka Bt-Cry1F skutkuje odpornością na owady. Białko to jest skuteczne przeciwko larwom szkodników z rzędu Lepidoptera, takich jak pączek tytoniowy, armyworm buraka, looper soi, cotton bollworm / corn earworm, European corn borer, southwestern corn borer, fall armyworm i black cutworm. Białko to ulega ekspresji w komercyjnych odmianach kukurydzy i bawełny.
Bt-Cry34Ab1
Ekspresja transgenicznego białka Bt-Cry34Ab1 w roślinach skutkuje odpornością na owady. Białko to jest skuteczne przeciwko larwom szkodników z rzędu Coleoptera, takich jak kukurydziana stonka korzeniowa. Białko to ulega ekspresji w komercyjnych odmianach kukurydzy.
Bt-Cry1Ab, 1Ac i 1A.105
Ekspresja transgenicznego białka Bt-Cry1Ab, Cry1Ac i/lub 1A.105 skutkuje odpornością na owady. Białka te są skuteczne przeciwko larwom szkodników z rzędu Lepidoptera, takich jak omacnica prosowianka, pączek tytoniowy, mączlik bawełniany / mączlik kukurydziany, mączlik różowy, mączlik buraczany i chowacz brukwiaczek. Białka te ulegają ekspresji w komercyjnych odmianach kukurydzy, bawełny i pomidorów.
Bt-Cry3Bb1
Ekspresja transgenicznego białka Bt-Cry3Bb1 skutkuje odpornością na owady. Białko jest skuteczne przeciwko larwom szkodników z rzędu Coleoptera, takich jak kukurydziana stonka korzeniowa. Białko to ulega ekspresji w komercyjnych odmianach kukurydzy.
eCry3.1Ab
Ekspresja transgenicznego białka eCry3.1Ab skutkuje odpornością na owady. Białko jest skuteczne przeciwko owadom z rzędu Coleoptera i Lepidoptera. Białko to ulega ekspresji w komercyjnych odmianach kukurydzy.
Bt-Cry2Ab
Ekspresja transgenicznego białka Bt-Cry2Ab skutkuje odpornością na owady. Białko to jest skuteczne przeciwko larwom szkodników z rzędu Lepidoptera, takich jak bawełnica korówka, mączlik różowy i mączlik tytoniowy. Białko to ulega ekspresji w komercyjnych odmianach bawełny.
PAT
Ekspresja transgenicznego białka PAT w roślinach skutkuje tolerancją na herbicyd fosfinotrycynę (PPT), w szczególności glufosynat amonowy. Jest ono również często wykorzystywane jako selektywny marker do transformacji genetycznej. Białko to ulega ekspresji w komercyjnych odmianach kukurydzy, rzepaku/kanoli, bawełny, cykorii, buraka cukrowego i ryżu.
VIP3A
Ekspresja transgenicznego białka VIP3A w roślinach skutkuje odpornością na owady. Białko to jest skuteczne przeciwko larwom szkodników z rzędu Lepidoptera (motyli), takich jak bawełnica korówka, mączlik tytoniowy, mączlik różowy, omacnica prosowianka, omacnica burakowa, spulchniacz soi, spulchniacz kapusty, perforator liści bawełny, czarna mątwika i zachodnia mątwika fasolowa. Białko to występuje w komercyjnych odmianach kukurydzy i bawełny.
PMI
Białko PMI (izomeraza fosfomannozy) jest wyrażane przez gen pochodzący z E. coli. Białko to umożliwia wzrost na mannozie i jest często wykorzystywane jako selektywny marker w kukurydzy GMO.
NPTII
Białko NPTII (fosfotransferaza neomycyny) jest wyrażane przez gen pochodzący z E. coli. Białko to umożliwia oporność na antybiotyki aminoglikozydowe, takie jak kanamycyna, neomycyna, paromomycyna i genetyna (G418). Jest to powszechnie stosowany marker selektywny.
cspB
Białko cspB (białko szoku zimnego B) jest wyrażane przez gen pochodzący z Bacillus subtilis. Białko to pozwala na poprawę wydajności w warunkach stresu wodnego.
DMO
Ekspresja białka DMO (monooksygenazy dikamby) skutkuje tolerancją herbicydu dikamba. Białko to ulega ekspresji w komercyjnych odmianach soi i nasion bawełny.
aad-12
Ekspresja białka aad-12 (dioksygenazy aryloksyalkanianowej 12) skutkuje tolerancją na herbicyd 2,4-D. Białko to ulega ekspresji w komercyjnych odmianach bawełny i soi.
Liczne zezwolenia
Wiele innych krajów nie uprawia roślin GM, ale zatwierdziło je do importu jako żywność i paszę. W 2016 r. wydano 115 zezwoleń na żywność, 87 zezwoleń na paszę i 49 zezwoleń na uprawy, co daje łącznie 251 zezwoleń. Zatwierdzenia te są podzielone między 87 przypadków siedmiu upraw. Najczęściej zatwierdzane GMO są odporne na herbicydy. Od 2007 r. liczba zatwierdzeń dla pojedynczych GMO była większa niż dla pojedynczych GMO, a w 2016 r. 82,6% zatwierdzonych GMO stanowiły pojedyncze GMO. Rozkład cech zatwierdzonych zdarzeń w 2016 roku był następujący: 14% - odporność na owady, 15% - jakość produktu, 19% - tolerancja na herbicydy, 6% - tolerancja na herbicydy + kontrola zapylania, 3% - tolerancja na herbicydy + jakość produktu, 3% - odporność na choroby, 3% - odporność na owady + odporność na choroby, 31% - tolerancja na herbicydy + odporność na owady i 6% - inne. Globalne wykorzystanie upraw biotechnologicznych rośnie. Technologie te mogą pomóc w zapewnieniu nowych upraw o wyższych plonach, większej odporności na choroby, odporności na niekorzystne warunki środowiskowe i zwiększonej wartości odżywczej. Światowa opinia na temat wartości GMO jest jednak podzielona. Nie ulega jednak wątpliwości, że uprawy GMO stały się elementem strategii wielu krajów i firm, które chcą wyżywić szybko rosnącą populację.