Rośliny modyfikowane genetycznie - Genetically modified crops

Część serii na
Inżynieria genetyczna
Genetycznie modyfikowane organizmy
Bakteria Wirusy Zwierząt Ssaki Ryba Owady Rośliny Kukurydza/kukurydza Ryż Soja Ziemniak
Historia i przepisy
Historia Rozporządzenie Istotna równoważność Protokół z Kartageny o bezpieczeństwie biologicznym
Proces
Techniki Klonowanie molekularne Rekombinowany DNA Dostarczanie genów Transformacja Transfekcja Transdukcja Edycja genomu TALEN CRISPR
Aplikacje
Rośliny modyfikowane genetycznie jedzenie Terapia genowa Projektant dziecko
Kontrowersje
Kontrowersje dotyczące żywności modyfikowanej genetycznie Teorie spiskowe GMO sprawa Pusztai Afera Seraliniego Wycofanie kukurydzy StarLink He Jiankui sprawa
v T mi

Uprawy modyfikowane genetycznie ( uprawy GM ) to rośliny wykorzystywane w rolnictwie , których DNA został zmodyfikowany metodami inżynierii genetycznej . Genomy roślinne można modyfikować metodami fizycznymi lub stosując Agrobacterium do dostarczania sekwencji znajdujących się w wektorach binarnych T-DNA . W większości przypadków celem jest wprowadzenie do rośliny nowej cechy, która nie występuje naturalnie u gatunku. Przykłady w uprawach spożywczych obejmują odporność na niektóre szkodniki, choroby, warunki środowiskowe, ograniczenie psucia się, odporność na zabiegi chemiczne (np. odporność na herbicydy ) lub poprawę profilu odżywczego uprawy. Przykłady upraw niespożywczych obejmują produkcję środków farmaceutycznych , biopaliw i innych przemysłowo użytecznych towarów, a także bioremediację .

Rolnicy szeroko przyjęli technologię GM. Powierzchnia wzrosła z 1,7 mln ha w 1996 r. do 185,1 mln ha w 2016 r., co stanowi około 12% światowych gruntów uprawnych. Od 2016 r. cechy głównych upraw (soja, kukurydza, rzepak i bawełna) obejmują tolerancję na herbicydy (95,9 mln ha), odporność na owady (25,2 mln ha) lub obie te cechy (58,5 mln ha). W 2015 r. uprawiano 53,6 mln ha kukurydzy GM (prawie 1/3 plonu kukurydzy). Kukurydza GM przewyższała swoich poprzedników: plony były od 5,6 do 24,5% wyższe przy mniejszej ilości mykotoksyn (-28,8%), fumonizyny (-30,6%) i tricotecens (-36,5%). Organizmy nie-docelowe były nienaruszone, z wyjątkiem męczelkowate reprezentowana przez parazytoida na omacnicę prosowiankę , cel Lepidoptera aktywnego kukurydzy Bt. Parametry biogeochemiczne takie jak zawartość ligniny nie zmieniały się, natomiast rozkład biomasy był wyższy.

Uprawy GM mają wiele zalet dla zdrowia ludzkiego i środowiska. Metaanaliza z 2014 r. wykazała, że ​​przyjęcie technologii GM zmniejszyło zużycie chemicznych pestycydów o 37%, zwiększyło plony o 22% i zwiększyło zyski rolników o 68%. To ograniczenie stosowania pestycydów było korzystne z ekologicznego punktu widzenia, ale korzyści mogą być zmniejszone przez nadużywanie. Przyrosty plonów i redukcje pestycydów są większe w przypadku upraw odpornych na owady niż w przypadku upraw tolerujących herbicydy. Zyski i zyski są wyższe w krajach rozwijających się niż w krajach rozwiniętych . Zatrucia pestycydami zmniejszyły się nawet o 9 milionów przypadków rocznie w samych Indiach. Powszechne wprowadzenie bawełny Bt doprowadziło do 25% spadku samobójstw rolników w Indiach. Kukurydza Bt doprowadziła do zmniejszenia zachorowalności na raka powodowanego przez mykotoksyny .

Istnieje naukowy konsensus, że obecnie dostępna żywność pochodząca z upraw GM nie stanowi większego zagrożenia dla zdrowia ludzkiego niż żywność konwencjonalna, ale każda żywność GM musi zostać przetestowana indywidualnie przed wprowadzeniem. Niemniej jednak, członkowie społeczeństwa znacznie rzadziej niż naukowcy postrzegają żywność GM jako bezpieczną. Status prawny i regulacyjny żywności modyfikowanej genetycznie różni się w zależności od kraju, przy czym niektóre kraje zakazują ich lub ograniczają, a inne zezwalają na to z bardzo różnym stopniem regulacji.

Przeciwnicy sprzeciwiają się jednak uprawom GM z powodów takich jak wpływ na środowisko, bezpieczeństwo żywności, to, czy uprawy GM są potrzebne do zaspokojenia potrzeb żywnościowych, czy są one wystarczająco dostępne dla rolników w krajach rozwijających się oraz obawy związane z poddaniem upraw prawom własności intelektualnej . Obawy o bezpieczeństwo sprawiły, że 38 krajów, w tym 19 w Europie, oficjalnie zabroniło ich uprawy.

Historia

Ludzie bezpośrednio wpłynęli na skład genetyczny roślin, zwiększając ich wartość jako uprawę poprzez udomowienie . Pierwsze dowody na udomowienie roślin pochodzą z pszenicy płaskurki i samopławy znalezionej w neolitycznych wioskach A w południowo-zachodniej Azji, datowanych na około 10 500 do 10 100 pne. Żyzne Crescent Zachodniej Azji, Egipcie i Indiach były miejscami najwcześniejszym planowanego siewu i zbioru roślin, które zostały wcześniej zebrane w środowisku naturalnym. Niezależny rozwój rolnictwa nastąpił w północnych i południowych Chinach, afrykańskim Sahelu , Nowej Gwinei i kilku regionach obu Ameryk. Osiem neolitycznych roślin założycielskich ( płaskurka , płaskurka , jęczmień , groch , soczewica , wyka gorzka , ciecierzyca i len ) pojawiły się około 7000 lat p.n.e. Tradycyjni hodowcy roślin od dawna wprowadzali do upraw obcą plazmę zarodkową , tworząc nowe krzyżówki. Hybrydowy zboże ziarno zostało utworzone w 1875 roku przez skrzyżowanie pszenicy i żyta . Od tego czasu w ten sposób wprowadzono cechy, w tym geny karłowatości i odporność na rdzę . Hodowla tkanek roślinnych i celowe mutacje umożliwiły ludziom zmianę struktury genomów roślinnych.

Współczesne postępy w genetyce umożliwiły ludziom bardziej bezpośrednią zmianę genetyki roślin. W 1970 roku laboratorium Hamiltona Smitha odkryło enzymy restrykcyjne, które umożliwiały cięcie DNA w określonych miejscach, umożliwiając naukowcom wyizolowanie genów z genomu organizmu. Ligazy DNA, które łączą rozbite DNA, zostały odkryte już w 1967 roku, a dzięki połączeniu tych dwóch technologii możliwe było „cięcie i wklejanie” sekwencji DNA i tworzenie zrekombinowanego DNA . Plazmidy , odkryte w 1952 roku, stały się ważnymi narzędziami do przesyłania informacji między komórkami i replikacji sekwencji DNA. W 1907 odkryto bakterię Agrobacterium tumefaciens , która powodowała guzy roślinne, a na początku lat 70. odkryto, że czynnikiem wywołującym nowotwory był plazmid DNA zwany plazmidem Ti . Usuwając geny z plazmidu, który spowodował nowotwór, i dodając nowe geny, naukowcy byli w stanie zainfekować rośliny A. tumefaciens i pozwolić bakteriom wstawić wybraną sekwencję DNA do genomów roślin. Ponieważ nie wszystkie komórki roślinne były podatne na infekcję A. tumefaciens , opracowano inne metody, w tym elektroporację , mikroiniekcję i bombardowanie cząstkami za pomocą działa genowego (wynalezionego w 1987 r.). W latach 80. opracowano techniki wprowadzania izolowanych chloroplastów z powrotem do komórki roślinnej, której ściana komórkowa została usunięta. Wraz z wprowadzeniem pistoletu genowego w 1987 roku stało się możliwe zintegrowanie obcych genów w chloroplastach . Transformacja genetyczna stała się bardzo wydajna w niektórych organizmach modelowych. W 2008 roku w Arabidopsis thaliana wyprodukowano genetycznie zmodyfikowane nasiona poprzez zanurzenie kwiatów w roztworze Agrobacterium . W 2013 r. CRISPR został po raz pierwszy użyty do ukierunkowania modyfikacji genomów roślinnych.

Pierwszą genetycznie zmodyfikowaną rośliną uprawną był tytoń, zgłoszony w 1983 roku. Został opracowany, tworząc gen chimeryczny, który połączył gen oporności na antybiotyki z plazmidem T1 z Agrobacterium . Tytoń zakażono Agrobacterium transformowanym tym plazmidem, w wyniku czego do rośliny wstawiono gen chimeryczny. Za pomocą technik hodowli tkankowej wyselekcjonowano pojedynczą komórkę tytoniu, która zawierała gen i wyhodowaną z niego nową roślinę. Pierwsze próby terenowe roślin modyfikowanych genetycznie miały miejsce we Francji i Stanach Zjednoczonych w 1986 r. Rośliny tytoniu zaprojektowano tak, aby były odporne na herbicydy . W 1987 Plant Genetic Systems , założona przez Marca Van Montagu i Jeffa Schella , była pierwszą firmą, która genetycznie zmodyfikowała rośliny odporne na owady poprzez włączenie do tytoniu genów wytwarzających owadobójcze białka z Bacillus thuringiensis (Bt) . Chińska Republika Ludowa była pierwszym krajem, który skomercjalizował rośliny transgeniczne, wprowadzając w 1992 tytoń odporny na wirusy. W 1994 Calgene uzyskał zgodę na komercyjne wprowadzenie na rynek pomidora Flavr Savr , pomidora zaprojektowanego tak, aby miał dłuższy okres przydatności do spożycia. Również w 1994 roku Unia Europejska zatwierdziła tytoń skonstruowany tak, aby był odporny na herbicyd bromoksynil , co czyni go pierwszą genetycznie zmodyfikowaną uprawą skomercjalizowaną w Europie. W 1995 Bt Potato został zatwierdzony przez Agencję Ochrony Środowiska jako bezpieczny , po zatwierdzeniu przez FDA, co czyni go pierwszą uprawą produkującą pestycydy, która została zatwierdzona w USA. W 1996 r. wydano łącznie 35 zezwoleń na komercyjną uprawę 8 roślin transgenicznych i jednej rośliny kwiatowej (goździka) o 8 różnych cechach w 6 krajach plus UE. Do 2010 r. 29 krajów uprawiało komercjalizowane rośliny modyfikowane genetycznie, a kolejne 31 krajów przyznało zezwolenia regulacyjne na import upraw transgenicznych.

Pierwszy genetycznie zmodyfikowane zwierząt być skomercjalizowany był GloFish , A ryby Zebra z genu fluorescencyjnego dodatkiem, który umożliwia mu świeci w ciemności w świetle ultrafioletowym . Pierwszym genetycznie zmodyfikowanym zwierzęciem dopuszczonym do użytku spożywczego był łosoś AquAdvantage w 2015 roku. Łosoś został stransformowany genem regulującym hormon wzrostu z łososia Pacific Chinook oraz promotorem z okowiela, który umożliwiał mu całoroczny wzrost. wiosną i latem.

Metody

Rośliny ( Solanum chacoense ) transformowane za pomocą agrobakterii

Rośliny modyfikowane genetycznie mają geny dodawane lub usuwane przy użyciu technik inżynierii genetycznej , początkowo obejmujących pistolety genowe , elektroporację , mikroiniekcje i agrobakterie . Ostatnio CRISPR i TALEN oferowały znacznie bardziej precyzyjne i wygodne techniki montażu.

Działa genowe (znane również jako biolistyka) „strzelają” (kierują cząstki o wysokiej energii lub promieniowanie przeciwko) docelowym genom do komórek roślinnych. Jest to najczęstsza metoda. DNA wiąże się z maleńkimi cząsteczkami złota lub wolframu, które są następnie wystrzeliwane w tkankę roślinną lub pojedyncze komórki roślinne pod wysokim ciśnieniem. Przyspieszone cząsteczki przenikają zarówno przez ścianę komórkową, jak i błony komórkowe . DNA oddziela się od metalu i integruje się z DNA rośliny w jądrze . Metoda ta została z powodzeniem zastosowana w przypadku wielu roślin uprawnych, zwłaszcza roślin jednoliściennych, takich jak pszenica czy kukurydza, w przypadku których transformacja przy użyciu Agrobacterium tumefaciens okazała się mniej skuteczna. Główną wadą tej procedury jest możliwość poważnego uszkodzenia tkanki komórkowej.

Agrobacterium tumefaciens - pośredniczy transformacja to kolejna popularna technika. Agrobakterie to naturalne pasożyty roślinne. Ich naturalna zdolność do przenoszenia genów zapewnia inną metodę inżynieryjną. Aby stworzyć dla siebie odpowiednie środowisko, te Agrobacteria wprowadzają swoje geny do żywicieli roślinnych, co powoduje proliferację zmodyfikowanych komórek roślinnych w pobliżu poziomu gleby ( żółć koronowy ). Informacja genetyczna dotycząca wzrostu guza jest zakodowana na ruchomym, okrągłym fragmencie DNA ( plazmidzie ). Kiedy Agrobacterium infekuje roślinę, przenosi to T-DNA do losowego miejsca w genomie rośliny. W przypadku zastosowania w inżynierii genetycznej bakteryjne T-DNA jest usuwane z plazmidu bakteryjnego i zastępowane pożądanym obcym genem. Bakteria jest wektorem , umożliwiającym transport obcych genów do roślin. Ta metoda działa szczególnie dobrze w przypadkuroślin dwuliściennych , takich jak ziemniaki, pomidory i tytoń. Infekcja Agrobacteria jest mniej skuteczna w uprawach takich jak pszenica i kukurydza.

Elektroporację stosuje się, gdy tkanka roślinna nie zawiera ścian komórkowych. W tej technice „DNA wchodzi do komórek roślinnych przez miniaturowe pory, które są tymczasowo powodowane przez impulsy elektryczne”.

Mikroiniekcja służy do bezpośredniego wstrzykiwania obcego DNA do komórek.

Naukowcy zajmujący się roślinami, wspierani wynikami nowoczesnego, kompleksowego profilowania składu upraw, wskazują, że w uprawach modyfikowanych technikami GM prawdopodobieństwo niezamierzonych zmian jest mniejsze niż w przypadku upraw konwencjonalnych.

W badaniach tytoń i Arabidopsis thaliana są najczęściej modyfikowanymi roślinami, ze względu na dobrze opracowane metody transformacji, łatwość rozmnażania i dobrze zbadane genomy. Służą jako organizmy modelowe dla innych gatunków roślin.

Wprowadzenie nowych genów do roślin wymaga promotora specyficznego dla obszaru, w którym gen ma być eksprymowany. Na przykład, do ekspresji genu tylko w ziarnach ryżu, a nie w liściach, stosuje się promotor specyficzny dla bielma . Te kodony genu musi być zoptymalizowane dla organizmu, z powodu użycia kodonów błędu .

Rodzaje modyfikacji

Kukurydza transgeniczna zawierająca gen bakterii Bacillus thuringiensis

Transgeniczny

Rośliny transgeniczne mają wstawione do nich geny pochodzące od innego gatunku. Wstawione geny mogą pochodzić z gatunków w tym samym królestwie (od rośliny do rośliny) lub między królestwami (na przykład od bakterii do rośliny). W wielu przypadkach wstawiony DNA musi być nieznacznie zmodyfikowany, aby mógł być prawidłowo i wydajnie wyrażany w organizmie gospodarza. Rośliny transgeniczne są używane do ekspresji białek , takich jak Cry toksyny z B. thuringiensis , geny oporne na herbicydy , przeciwciała i antygeny do szczepień . Badanie prowadzone przez Europejski Urząd ds. Bezpieczeństwa Żywności (EFSA) wykazało również geny wirusowe w roślinach transgenicznych.

Marchew transgeniczna została wykorzystana do produkcji leku taligluceraza alfa, który jest stosowany w leczeniu choroby Gauchera . W laboratorium rośliny transgeniczne zostały zmodyfikowane w celu zwiększenia fotosyntezy (obecnie około 2% u większości roślin w porównaniu z potencjałem teoretycznym 9–10%). Jest to możliwe poprzez zmianę enzymu rubisco (tj. zmianę roślin C _{3 na} rośliny C ₄ ) poprzez umieszczenie rubisco w karboksysomie poprzez dodanie CO
2pompy w ścianie komórkowej lub zmieniając kształt lub rozmiar liścia. Rośliny zaprojektowano tak, aby wykazywały bioluminescencję, która może stać się zrównoważoną alternatywą dla oświetlenia elektrycznego.

Cisgeniczny

Rośliny cisgeniczne powstają przy użyciu genów znalezionych w obrębie tego samego lub blisko spokrewnionego gatunku, gdzie może wystąpić konwencjonalna hodowla roślin . Niektórzy hodowcy i naukowcy twierdzą, że modyfikacja cisgeniczna jest przydatna w przypadku roślin, które trudno krzyżować konwencjonalnymi metodami (takich jak ziemniaki ), oraz że rośliny z kategorii cisgenicznej nie powinny wymagać takiej samej kontroli regulacyjnej, jak rośliny transgeniczne.

Subgeniczny

Rośliny modyfikowane genetycznie można również opracować za pomocą wyciszenia lub wyciszenia genów w celu zmiany składu genetycznego rośliny bez włączania genów z innych roślin. W 2014 roku chiński badacz Gao Caixia złożył wniosek o patent na stworzenie odmiany pszenicy odpornej na mączniaka prawdziwego . Szczep nie posiada genów kodujących białka hamujące obronę przed pleśnią. Naukowcy usunęli wszystkie trzy kopie genów z heksaploidalnego genomu pszenicy . Gao użył narzędzi do edycji genów TALENs i CRISPR bez dodawania lub zmiany jakichkolwiek innych genów. Nie planowano od razu żadnych prób terenowych. Technika CRISPR została również wykorzystana przez naukowca z Penn State Yinong Yang do modyfikacji pieczarki białej ( Agaricus bisporus ) tak, aby nie była brązowiona, a przez DuPont Pioneer do produkcji nowej odmiany kukurydzy.

Integracja wielu cech

Dzięki integracji wielu cech, kilka nowych cech może zostać zintegrowanych z nową uprawą.

Ekonomia

Ekonomiczna wartość żywności GM dla rolników jest jedną z jej głównych korzyści, także w krajach rozwijających się. Badanie z 2010 r. wykazało, że kukurydza Bt przyniosła korzyści ekonomiczne w wysokości 6,9 miliarda dolarów w ciągu ostatnich 14 lat w pięciu stanach Środkowego Zachodu. Większość (4,3 miliarda dolarów) przypadła rolnikom produkującym kukurydzę inną niż Bt. Przypisywano to europejskim populacjom omacnicy prosowianki, które zostały zredukowane przez ekspozycję na kukurydzę Bt, przez co mniej osób atakowało w pobliżu kukurydzę konwencjonalną. Ekonomiści zajmujący się rolnictwem obliczyli, że „światowa nadwyżka [wzrost o] 240,3 miliona dolarów w 1996 roku. Z tej sumy największy udział (59%) przypadło rolnikom amerykańskim. Firma nasienna Monsanto otrzymała następny największy udział (21%), a następnie konsumenci amerykańscy ( 9%), reszta świata (6%) oraz dostawca plazmy zarodkowej, Delta & Pine Land Company of Mississippi (5%)."

Według International Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications (ISAAA) w 2014 roku około 18 milionów rolników uprawiało rośliny biotechnologiczne w 28 krajach; około 94% rolników w krajach rozwijających się było ubogich w zasoby. W 20 krajach rozwijających się uprawiano 53% światowej powierzchni upraw biotechnologicznych o powierzchni 181,5 miliona hektarów. Kompleksowe badanie PG Economics z 2012 roku wykazało, że uprawy GMO zwiększyły dochody gospodarstw na całym świecie o 14 miliardów dolarów w 2010 roku, z czego ponad połowa trafiła do rolników w krajach rozwijających się.

Krytycy zakwestionowali deklarowane korzyści dla rolników w związku z występowaniem stronniczych obserwatorów i brakiem randomizowanych badań kontrolowanych . Główną uprawą Bt uprawianą przez drobnych rolników w krajach rozwijających się jest bawełna. Przegląd wyników badań bawełny Bt z 2006 r., dokonany przez ekonomistów rolnych, stwierdził, że „ogólny bilans, choć obiecujący, jest mieszany. Dochody ekonomiczne są bardzo zmienne na przestrzeni lat, typu gospodarstwa i położenia geograficznego”.

W 2013 r. Europejski Komitet Doradczy ds. Nauki (EASAC) zwrócił się do UE o umożliwienie rozwoju rolniczych technologii GM, aby umożliwić bardziej zrównoważone rolnictwo poprzez wykorzystanie mniejszej ilości gruntów, wody i składników odżywczych. EASAC krytykuje również „czasochłonne i kosztowne ramy regulacyjne” UE i stwierdza, że ​​UE była w tyle w przyjmowaniu technologii GM.

Uczestnikami rynków biznesu rolniczego są firmy nasienne, firmy agrochemiczne, dystrybutorzy, rolnicy, elewatory zbożowe i uniwersytety, które opracowują nowe uprawy/cechy i których rozszerzenia rolnicze doradzają rolnikom najlepsze praktyki. Według przeglądu z 2012 r., opartego na danych z końca lat 90. i początku 2000 r., większość upraw GM uprawianych każdego roku jest wykorzystywana na paszę dla zwierząt gospodarskich, a zwiększony popyt na mięso prowadzi do zwiększonego popytu na uprawy paszowe GM. Zużycie ziarna paszowego jako procent całkowitej produkcji roślinnej wynosi 70% w przypadku kukurydzy i ponad 90% śrut z nasion oleistych, takich jak soja. Około 65 milionów ton metrycznych ziaren kukurydzy GM i około 70 milionów ton śrut sojowych pochodzących z genetycznie zmodyfikowanej soi staje się paszą.

W 2014 r. globalna wartość nasion biotechnologicznych wyniosła 15,7 mld USD; 11,3 mld USD (72%) przypadło na kraje uprzemysłowione, a 4,4 mld USD (28%) na kraje rozwijające się. W 2009 r. Monsanto uzyskało 7,3 mld USD ze sprzedaży nasion i licencjonowania swojej technologii; DuPont, poprzez swoją spółkę zależną Pioneer , był kolejną co do wielkości firmą na tym rynku. W 2009 r. cała linia produktów Roundup, w tym nasiona GM, stanowiła około 50% działalności Monsanto.

Niektóre patenty na cechy GM wygasły, umożliwiając legalny rozwój odmian generycznych, które zawierają te cechy. Na przykład dostępna jest teraz genetycznie modyfikowana soja odporna na glifosat. Innym skutkiem jest to, że cechy opracowane przez jednego dostawcę można dodać do zastrzeżonych odmian innego dostawcy, potencjalnie zwiększając wybór produktów i konkurencję. Patent na pierwszy rodzaj uprawy Roundup Ready wyprodukowany przez Monsanto (soja) wygasł w 2014 r., a pierwsze zbiory soi nieobjętej ochroną patentową mają miejsce wiosną 2015 r. Monsanto szeroko udzieliła licencji na ten patent innym firmom nasiennym, które obejmują odporność na glifosat cechę w ich produktach nasiennych. Około 150 firm licencjonowało technologię, w tym Syngenta i DuPont Pioneer .

Dawać

W 2014 r. w największym dotychczas przeglądzie stwierdzono, że wpływ upraw GM na rolnictwo jest pozytywny. W metaanalizie uwzględniono wszystkie opublikowane anglojęzyczne badania wpływu agronomicznego i ekonomicznego między 1995 r. a marcem 2014 r. na trzy główne uprawy GMO: soję, kukurydzę i bawełnę. Badanie wykazało, że uprawy tolerujące herbicydy mają niższe koszty produkcji, podczas gdy w przypadku upraw odpornych na owady zmniejszone zużycie pestycydów zostało zrekompensowane wyższymi cenami nasion, pozostawiając ogólne koszty produkcji mniej więcej na tym samym poziomie.

Plony wzrosły o 9% w przypadku tolerancji na herbicydy i 25% w przypadku odmian odpornych na owady. Rolnicy, którzy przyjęli uprawy GM, osiągnęli 69% wyższe zyski niż ci, którzy tego nie zrobili. Przegląd wykazał, że uprawy GM pomagają rolnikom w krajach rozwijających się, zwiększając plony o 14 punktów procentowych.

Badacze wzięli pod uwagę niektóre badania, które nie były recenzowane i kilka, które nie zgłaszały wielkości próby. Próbowali skorygować stronniczość publikacji , biorąc pod uwagę źródła poza czasopismami akademickimi . Duży zestaw danych umożliwił w badaniu kontrolę pod kątem potencjalnie zakłócających zmiennych, takich jak stosowanie nawozów. Oddzielnie doszli do wniosku, że źródło finansowania nie miało wpływu na wyniki badań.

W specjalnych warunkach, których celem jest ujawnienie tylko genetycznych czynników plonowania, wiele upraw GM ma w rzeczywistości niższe plony. Jest to w różnym stopniu spowodowane jednym lub obydwoma z następujących czynników: Opóźnienie wydajności , w którym sama cecha obniża wydajność, albo przez konkurowanie o surowiec do syntezy , albo przez nieco niedokładne wprowadzenie w środek genu związanego z wydajnością; i/lub opóźnienie wydajności , w którym wyhodowanie najnowszej genetyki plonu w liniach GM zajmuje trochę czasu. Nie odzwierciedla to jednak realistycznych warunków polowych, w szczególności pomija presję szkodników, która często jest celem cechy GM. Zobacz na przykład Roundup Ready § Oświadczenia dotyczące wydajności .

Cechy

Genetycznie zmodyfikowany ziemniak King Edward (po prawej) obok King Edward, który nie został genetycznie zmodyfikowany (po lewej). Pole badawcze należące do Szwedzkiego Uniwersytetu Nauk Rolniczych w 2019 roku.

Rośliny GM uprawiane obecnie lub w fazie rozwoju zostały zmodyfikowane pod kątem różnych cech . Te cechy to ulepszona trwałość , odporność na choroby , odporność na stres, odporność na herbicydy , odporność na szkodniki , produkcja przydatnych towarów, takich jak biopaliwa lub narkotyków oraz zdolność do absorbowania toksyn i do stosowania w bioremediacji zanieczyszczeń.

Ostatnio badania i rozwój zostały ukierunkowane na poprawę upraw, które są lokalnie ważne w krajach rozwijających się , takich jak odporna na owady cowpea dla Afryki i odporna na owady brinjal (bakłażan).

Wydłużony okres trwałości

Pierwszą genetycznie zmodyfikowaną uprawą dopuszczoną do sprzedaży w USA był pomidor FlavrSavr , który miał dłuższy okres przydatności do spożycia. Po raz pierwszy sprzedany w 1994 roku, produkcja pomidorów FlavrSavr została wstrzymana w 1997 roku. Nie ma go już na rynku.

W listopadzie 2014 r. USDA zatwierdziła ziemniaka GM, który zapobiega siniakom.

W lutym 2015 r. Arctic Apples zostało zatwierdzone przez USDA, stając się pierwszym genetycznie zmodyfikowanym jabłkiem dopuszczonym do sprzedaży w USA. Wyciszanie genów zastosowano w celu zmniejszenia ekspresji oksydazy polifenolowej (PPO) , zapobiegając w ten sposób enzymatycznemu brązowieniu owoców po rozcięciu. Cecha została dodana do odmian Granny Smith i Golden Delicious . Cecha ta obejmuje bakteryjny gen oporności na antybiotyki, który zapewnia oporność na antybiotyk kanamycynę . Inżynieria genetyczna obejmowała hodowlę w obecności kanamycyny, która pozwoliła na przetrwanie tylko odmian odpornych. Ludzie spożywający jabłka nie nabywają odporności na kanamycynę, na arcticapple.com. FDA zatwierdziła jabłka w marcu 2015 r.

Ulepszona fotosynteza

Rośliny stosują hartowanie niefotochemiczne, aby chronić je przed nadmierną ilością światła słonecznego. Rośliny mogą włączyć mechanizm gaszenia niemal natychmiast, ale ponowne wyłączenie zajmuje znacznie więcej czasu. W czasie, gdy jest wyłączony, ilość marnowanej energii wzrasta. Modyfikacja genetyczna w trzech genach pozwala to skorygować (w próbie z roślinami tytoniu). W efekcie plony były o 14-20% wyższe w przeliczeniu na masę zebranych suchych liści. Rośliny miały większe liście, były wyższe i miały silniejsze korzenie.

Kolejnym ulepszeniem, który może być wykonany w procesie fotosyntezy (z C3 roślin szlaku ) jest fotooddychanie . Wprowadzając szlak C4 do roślin C3, produktywność może wzrosnąć nawet o 50% w przypadku upraw zbóż , takich jak ryż.

Ulepszona zdolność biosekwestracji

Inicjatywa Harnessing Plants skupia się na tworzeniu roślin GM o zwiększonej masie korzeni, głębokości korzeni i zawartości suberyny.

Poprawiona wartość odżywcza

Oleje jadalne

Niektóre nasiona soi GM oferują ulepszone profile oleju do przetwarzania. Camelina sativa została zmodyfikowana do produkcji roślin, które akumulują wysoki poziom olejów podobnych do olejów rybich .

Wzbogacanie witamin

Złoty ryż , opracowany przez Międzynarodowy Instytut Badań Ryżowych (IRRI), dostarcza większe ilości witaminy A ukierunkowanej na zmniejszenie niedoboru witaminy A . Od stycznia 2016 r. złoty ryż nie był jeszcze uprawiany komercyjnie w żadnym kraju.

Redukcja toksyn

Genetycznie zmodyfikowane maniok pod możliwość rozwoju obniżyć cyjanu glukozydy i zwiększoną białka i innych składników odżywczych (zwane BioCassava).

W listopadzie 2014 r. USDA zatwierdziła ziemniaka, który zapobiega siniakom i podczas smażenia wytwarza mniej akrylamidu . Nie wykorzystują genów z gatunków innych niż ziemniak. Cecha została dodana do odmian Russet Burbank , Ranger Russet i Atlantic.

Odporność na stres

Rośliny zostały zaprojektowane tak, aby tolerowały niebiologiczne czynniki stresogenne , takie jak susza , mróz i wysokie zasolenie gleby . W 2011 roku kukurydza Monsanto DroughtGard stała się pierwszą uprawą genetycznie modyfikowaną odporną na suszę, która otrzymała zatwierdzenie do obrotu w USA.

Odporność na suszę pojawia się poprzez modyfikację genów rośliny odpowiedzialnych za mechanizm znany jako metabolizm kwasu krasulacean (CAM), który umożliwia roślinom przetrwanie pomimo niskiego poziomu wody. Daje to nadzieję na przyspieszenie przystosowania się upraw wodnych, takich jak ryż, pszenica, soja i topola, do środowisk o ograniczonej ilości wody. W uprawach tolerujących sól zidentyfikowano kilka mechanizmów tolerancji na zasolenie. Na przykład uprawy ryżu, rzepaku i pomidorów zostały zmodyfikowane genetycznie w celu zwiększenia ich tolerancji na stres solny.

Herbicydy

Glifosat

Od 1999 roku najbardziej rozpowszechnioną cechą GM była tolerancja na glifosat . Glifosat (aktywny składnik Roundupu i innych herbicydów) zabija rośliny poprzez zakłócanie szlaku szikimowego w roślinach, który jest niezbędny do syntezy aromatycznych aminokwasów fenyloalaniny , tyrozyny i tryptofanu . Szlak szikimowy nie występuje u zwierząt, które zamiast tego pozyskują aromatyczne aminokwasy ze swojej diety. Dokładniej, glifosat hamuje enzym syntazę 5-enolopirogronianoszikimowo-3-fosforanową (EPSPS).

Cecha ta została rozwinięta, ponieważ herbicydy stosowane w ówczesnych uprawach zbóż i traw były wysoce toksyczne i nieskuteczne wobec chwastów wąskolistnych. Tak więc opracowanie upraw, które mogłyby wytrzymać opryskiwanie glifosatem, ograniczyłoby zarówno zagrożenia dla środowiska i zdrowia, jak i dało rolnikowi przewagę rolniczą.

Niektóre mikroorganizmy mają wersję EPSPS, która jest odporna na hamowanie glifosatu. Jeden z nich wyizolowano ze szczepu Agrobacterium CP4 (CP4 EPSPS), który był oporny na glifosat. Gen CP4 EPSPS został zaprojektowany do ekspresji w roślinach poprzez fuzję końca 5' genu z peptydem tranzytowym chloroplastu pochodzącym z EPSPS petunii . Ten peptyd tranzytowy został użyty, ponieważ wcześniej wykazywał zdolność do dostarczania bakteryjnego EPSPS do chloroplastów innych roślin. Ten gen CP4 EPSPS sklonowano i transfekowano do nasion soi .

Plazmid używane do przenoszenia genu do soja był PV GMGTO4. Zawierała trzy geny bakteryjne, dwa geny CP4 EPSPS oraz gen kodujący beta-glukuronidazę (GUS) z Escherichia coli jako marker. DNA wstrzyknięto do nasion soi metodą akceleracji cząstek . A54O3 odmiany soi zastosowano do transformacji .

Bromoksynil

Rośliny tytoniu zaprojektowano tak, aby były odporne na herbicyd bromoksynil .

Glufosynat

Wprowadzono na rynek także rośliny odporne na herbicyd glufosynat . Uprawy zaprojektowane pod kątem odporności na wiele herbicydów, aby umożliwić rolnikom stosowanie mieszanej grupy dwóch, trzech lub czterech różnych chemikaliów, są w trakcie opracowywania w celu zwalczania rosnącej odporności na herbicydy.

2,4-D

W październiku 2014 roku amerykańska Agencja Ochrony Środowiska zarejestrowała w sześciu stanach kukurydzę Dow 's Enlist Duo , która jest genetycznie zmodyfikowana tak, aby była odporna zarówno na glifosat, jak i 2,4-D . Wprowadzenie bakteryjnego genu dioksygenazy aryloksyalkanianowej, aad1 sprawia, że ​​kukurydza jest odporna na 2,4-D. USDA zatwierdziła kukurydzę i soję z mutacją we wrześniu 2014 roku.

Dikamba

Monsanto poprosiło o zatwierdzenie szczepu złożonego, który toleruje zarówno glifosat, jak i dikambę . Prośba zawiera plany uniknięcia przenoszenia herbicydów na inne uprawy. Znaczące szkody w innych nieodpornych uprawach wystąpiły w wyniku stosowania preparatów dikamby mających na celu ograniczenie znoszenia ulatniania się podczas opryskiwania odpornej soi w 2017 r. Nowsze etykiety preparatów dikamby określają, że nie należy opryskiwać, gdy średnia prędkość wiatru przekracza 10–15 mil na godzinę (16–24). km/h), aby uniknąć dryfu cząstek, średnia prędkość wiatru poniżej 3 mil na godzinę (4,8 km/h), aby uniknąć inwersji temperatury , a prognoza na następny dzień obejmuje deszcz lub wysokie temperatury. Jednak te warunki zwykle występują tylko w czerwcu i lipcu przez kilka godzin.

Odporność na szkodniki

Owady

Tytoń, kukurydza, ryż i niektóre inne rośliny uprawne zostały zmodyfikowane tak, aby ekspresjonowały geny kodujące białka owadobójcze z Bacillus thuringiensis (Bt). Szacuje się, że wprowadzenie upraw Bt w okresie od 1996 do 2005 roku zmniejszyło całkowitą ilość używanego środka owadobójczego w Stanach Zjednoczonych o ponad 100 tysięcy ton. Stanowi to 19,4% redukcję stosowania środków owadobójczych.

Pod koniec lat 90. wycofano genetycznie zmodyfikowany ziemniak, który był odporny na stonki ziemniaczanej, ponieważ główni nabywcy odrzucili go, obawiając się sprzeciwu konsumentów.

Wirusy

Papaja, ziemniaki i dynia zostały zaprojektowane tak, aby były odporne na patogeny wirusowe, takie jak wirus mozaiki ogórka, który pomimo swojej nazwy infekuje wiele różnych roślin. Papaja oporna na wirusa została opracowana w odpowiedzi na epidemię wirusa pierścieniowej plamistości papai (PRV) na Hawajach pod koniec lat 90. XX wieku. Zawierają DNA PRV. Do 2010 roku 80% hawajskich roślin papai zostało zmodyfikowanych genetycznie.

Ziemniaki zostały zaprojektowane pod kątem odporności na wirusa liściozwoju ziemniaka i wirusa Y ziemniaka w 1998 roku. Słaba sprzedaż doprowadziła do wycofania ich z rynku po trzech latach.

Żółty dynia, która była odporna na początkowo dwa, a następnie trzy wirusy zostały opracowane, począwszy od lat 90-tych. Wirusy to arbuz, ogórek i żółta mozaika z cukinii/cukinii. Squash był drugą uprawą GM, która została zatwierdzona przez amerykańskie organy regulacyjne. Cecha została później dodana do cukinii.

Wiele odmian kukurydzy zostało opracowanych w ostatnich latach w celu zwalczania rozprzestrzeniania się wirusa mozaiki karłowatych kukurydzy , kosztownego wirusa powodującego zahamowanie wzrostu, przenoszonego na trawie Johnsona i rozprzestrzenianego przez owady-nosiciela mszyc. Te nici są dostępne w handlu, chociaż odporność nie jest standardem wśród odmian kukurydzy GM.

Przez produkty

Leki

W 2012 roku FDA zatwierdziła pierwszy lek produkowany przez rośliny , lek na chorobę Gauchera . Rośliny tytoniu zostały zmodyfikowane tak, aby wytwarzały terapeutyczne przeciwciała.

Biopaliwo

Algi są w trakcie opracowywania do wykorzystania w biopaliwach . Naukowcy z Singapuru pracowali nad genetycznie modyfikowaną jatrofą do produkcji biopaliw. Syngenta uzyskała zgodę USDA na sprzedaż kukurydzianego znaku towarowego Enogen , który został genetycznie zmodyfikowany w celu przekształcenia skrobi w cukier na etanol . Niektóre drzewa zostały genetycznie zmodyfikowane tak, aby zawierały mniej ligniny lub wyrażały ligninę z chemicznie nietrwałymi wiązaniami. Lignina jest krytycznym czynnikiem ograniczającym przy wykorzystaniu drewna do produkcji bioetanolu, ponieważ lignina ogranicza dostęp mikrowłókien celulozy do depolimeryzacji przez enzymy . Poza drzewami chemicznie nietrwałe wiązania ligninowe są również bardzo przydatne w uprawach zbóż, takich jak kukurydza,

Materiały

Firmy i laboratoria pracują nad roślinami, które można wykorzystać do produkcji biotworzyw . Opracowano również ziemniaki, które wytwarzają skrobię użyteczną przemysłowo. Nasiona oleiste mogą być modyfikowane w celu produkcji kwasów tłuszczowych do detergentów , paliw zastępczych i produktów petrochemicznych .

Niepestycydowe produkty do zwalczania szkodników

Oprócz powyższej zmodyfikowanej rośliny oleistej, Camelina sativa została również zmodyfikowana w celu produkcji feromonów Helicoverpa armigera i jest w trakcie opracowywania wersji Spodoptera frugiperda . W H. armigera feromony zostały przetestowane i są skuteczne.

Bioremediacja

Naukowcy z University of York opracowali chwast ( Arabidopsis thaliana ), który zawiera geny bakterii, które mogą oczyszczać TNT i RDX – wybuchowe zanieczyszczenia gleby w 2011 roku. Szacuje się, że 16 milionów hektarów w USA (1,5% całkowitej powierzchni) jest skażone z TNT i RDX. Jednak A. thaliana nie był wystarczająco wytrzymały, aby można go było używać na poligonach wojskowych. Modyfikacje w 2016 roku objęły proso rózgowe i mietlicę .

Do bioremediacji skażonych gleb wykorzystano rośliny zmodyfikowane genetycznie . Rtęć , selen i zanieczyszczenia organiczne, takie jak polichlorowane bifenyle (PCB).

Środowiska morskie są szczególnie wrażliwe, ponieważ zanieczyszczenia, takie jak wycieki ropy, nie są możliwe do opanowania. Oprócz zanieczyszczeń antropogenicznych, miliony ton ropy naftowej rocznie przedostają się do środowiska morskiego z naturalnych wycieków. Pomimo swojej toksyczności, znaczna część ropy naftowej przedostającej się do systemów morskich jest eliminowana przez degradację węglowodorów przez społeczności mikrobiologiczne. Szczególnie udana jest niedawno odkryta grupa specjalistów, tzw. bakterie węglowodoroklastyczne (HCCB), które mogą oferować przydatne geny.

Rozmnażanie bezpłciowe

Uprawy takie jak kukurydza rozmnażają się płciowo każdego roku. To losuje, które geny są propagowane do następnego pokolenia, co oznacza, że ​​pożądane cechy mogą zostać utracone. Aby utrzymać plony wysokiej jakości, niektórzy rolnicy kupują co roku nasiona. Zazwyczaj firma nasienna utrzymuje dwie odmiany wsobne i krzyżuje je w szczep hybrydowy , który jest następnie sprzedawany. Pokrewne rośliny, takie jak sorgo i trawa gamma, są w stanie wykonać apomiksy , formę rozmnażania bezpłciowego, która utrzymuje nienaruszone DNA rośliny. Ta cecha jest najwyraźniej kontrolowana przez jeden dominujący gen, ale tradycyjna hodowla nie powiodła się w tworzeniu kukurydzy rozmnażającej się bezpłciowo. Inżynieria genetyczna oferuje inną drogę do tego celu. Udana modyfikacja pozwoliłaby rolnikom na ponowne sadzenie zebranych nasion, które zachowują pożądane cechy, zamiast polegać na zakupionych nasionach.

Inne

Istnieją również modyfikacje genetyczne niektórych roślin uprawnych, które ułatwiają przetwarzanie upraw, tj. uprawę w bardziej zwartej formie. Ponadto niektóre uprawy (takie jak pomidory) zostały zmodyfikowane genetycznie tak, aby w ogóle nie zawierały nasion.

Uprawy

Tolerancja na herbicydy

Odporność na owady

Inne zmodyfikowane cechy

GM Camelina

Wprowadzono kilka modyfikacji Camelina sativa , patrz §Oleje jadalne i §Niepestycydowe produkty do zwalczania szkodników powyżej.

Rozwój

Liczba testów terenowych zatwierdzonych przez USDA wzrosła z 4 w 1985 r. do 1194 w 2002 r., a następnie średnio około 800 rocznie. Liczba miejsc przypadających na uwolnienie oraz liczba konstruktów genów (sposobów, w jakie interesujący gen jest pakowany razem z innymi elementami) – gwałtownie wzrosła od 2005 r. Uwolnienia o właściwościach agronomicznych (takich jak odporność na suszę) wzrosły z 1043 w 2005 r. do 5190 w 2013 r. Do września 2013 r. zatwierdzono około 7800 uwolnień dla kukurydzy, ponad 2200 dla soi, ponad 1100 dla bawełny i około 900 dla ziemniaków. Uwolnienia zostały zatwierdzone pod kątem tolerancji na herbicydy (6772 uwolnienia), odporności na owady (4809), jakości produktu, takiej jak smak lub odżywianie (4896), właściwości agronomicznych, takich jak odporność na suszę (5 190) i odporności na wirusy/grzyby (2 616). Instytucje z najbardziej autoryzowanymi wypuszczaniami w terenie to Monsanto z 6782, Pioneer/DuPont z 1405, Syngenta z 565 i USDA's Agricultural Research Service z 370. We wrześniu 2013 USDA otrzymało propozycje wypuszczenia genetycznie zmodyfikowanego ryżu, dyni, śliwki, róży, tytoń, len i cykoria.

Praktyki rolnicze

Opór

Bacillus thuringiensis

Stała ekspozycja na toksynę stwarza presję ewolucyjną na szkodniki odporne na tę toksynę. Nadmierne poleganie na glifosacie i zmniejszenie różnorodności praktyk zwalczania chwastów umożliwiło rozprzestrzenianie się odporności na glifosat u 14 gatunków chwastów w USA oraz w soi.

W celu zmniejszenia odporności na uprawy Bacillus thuringiensis (Bt), komercjalizacja transgenicznej bawełny i kukurydzy w 1996 r. wraz ze strategią zarządzania mającą na celu zapobieganie uodpornianiu się owadów. Plany zarządzania odpornością na owady są obowiązkowe dla upraw Bt. Celem jest zachęcenie dużej populacji agrofagów, aby wszelkie (recesywne) geny odporności zostały rozrzedzone w obrębie populacji. Opór obniża przystosowanie ewolucyjne pod nieobecność stresora, Bt. W ostojach szczepy nieodporne przewyższają oporne.

Przy wystarczająco wysokim poziomie ekspresji transgenu, prawie wszystkie heterozygoty (S/s), tj. największy segment populacji szkodników niosących allel odporności, zostaną zabite przed dojrzewaniem, zapobiegając w ten sposób przenoszeniu genu odporności na ich potomstwo. Schroniska (tj. pola roślin nietransgenicznych) sąsiadujące z polami transgenicznymi zwiększają prawdopodobieństwo, że homozygotyczne osobniki oporne (s/s) i wszelkie przetrwałe heterozygoty będą kojarzyć się z podatnymi (S/S) osobnikami ze schronienia, zamiast z innymi osobnikami niosącymi allel oporności. W rezultacie częstość występowania genu odporności w populacji pozostaje niższa.

Czynniki komplikujące mogą wpływać na powodzenie strategii wysokiej dawki/schronienia. Na przykład, jeśli temperatura nie jest idealna, stres termiczny może obniżyć produkcję toksyny Bt i sprawić, że roślina stanie się bardziej podatna. Co ważniejsze, zmniejszenie późnosezonowego ekspresji zostało udowodnione, być może przez metylację DNA z promotorem . Powodzenie strategii wysokich dawek/schronienia z powodzeniem utrzymało wartość upraw Bt. Sukces ten zależał od czynników niezależnych od strategii zarządzania, w tym niskiej początkowej częstotliwości alleli odporności, kosztów przystosowania związanych z odpornością oraz liczebności roślin żywicielskich innych niż Bt poza schronieniami.

Firmy produkujące nasiona Bt wprowadzają szczepy z wieloma białkami Bt. Monsanto zrobiło to z bawełną Bt w Indiach, gdzie produkt został szybko przyjęty. Monsanto ma również; próbując uprościć proces wdrażania schronień na polach, aby zachować zgodność z polityką zarządzania odpornością na owady (IRM) i zapobiec nieodpowiedzialnym praktykom sadzenia; rozpoczęła sprzedaż torebek z nasionami z ustaloną proporcją nasion schronienia (nietransgenicznych) zmieszanych ze sprzedawanymi nasionami Bt. Ta praktyka, nazwana „Refuge-In-a-Bag” (RIB), ma na celu zwiększenie przestrzegania przez rolników wymogów dotyczących schronienia i ograniczenie dodatkowej pracy potrzebnej przy sadzeniu, wynikającej z posiadania pod ręką oddzielnych torebek z nasionami Bt i schronienia. Ta strategia prawdopodobnie zmniejszy prawdopodobieństwo wystąpienia odporności na Bt u stonki kukurydzianej , ale może zwiększyć ryzyko odporności na szkodniki kukurydziane z rzędu Lepidoptera , takie jak omacnica prosowianka . Zwiększone obawy dotyczące odporności mieszanek nasion obejmują częściowo odporne larwy na roślinie Bt, które są w stanie przenieść się na podatną roślinę, aby przetrwać lub zapylenie krzyżowe pyłku schronienia na roślinach Bt, co może obniżyć ilość Bt wyrażaną w jądrach dla owadów żerujących na uszach.

Odporność na herbicydy

Najlepsze praktyki zarządzania (BMP) w celu zwalczania chwastów mogą pomóc w opóźnieniu odporności. BMP obejmują stosowanie wielu herbicydów o różnych sposobach działania, płodozmian, sadzenie nasion wolnych od chwastów, rutynowe przeszukiwanie pól, czyszczenie sprzętu w celu ograniczenia przenoszenia chwastów na inne pola oraz utrzymywanie granic pól. Najczęściej uprawiane rośliny GM są zaprojektowane tak, aby tolerować herbicydy. Do 2006 roku niektóre populacje chwastów wyewoluowały, aby tolerować niektóre z tych samych herbicydów. Amarantus palmera to chwast, który konkuruje z bawełną. Pochodzący z południowo-zachodnich Stanów Zjednoczonych podróżował na wschód i po raz pierwszy okazał się odporny na glifosat w 2006 roku, mniej niż 10 lat po wprowadzeniu bawełny GM.

Ochrona roślin

Rolnicy zazwyczaj stosują mniej środków owadobójczych, gdy sadzą rośliny odporne na Bt. Stosowanie insektycydów na farmach kukurydzy spadło z 0,21 funta na posadzony akr w 1995 roku do 0,02 funta w 2010 roku. Jest to zgodne ze spadkiem europejskiej populacji omacnicy prosowianki, jako bezpośrednim skutkiem kukurydzy i bawełny Bt. Ustanowienie minimalnych wymagań dotyczących schronienia pomogło opóźnić ewolucję odporności na Bt. Wydaje się jednak, że w niektórych obszarach rozwija się odporność na niektóre cechy Bt.

Uprawa

Uprawa konserwująca, pozostawiając co najmniej 30% resztek pożniwnych na powierzchni gleby od zbiorów do sadzenia, zmniejsza erozję gleby spowodowaną wiatrem i wodą, zwiększa retencję wody i ogranicza degradację gleby oraz spływ wody i substancji chemicznych. Ponadto uprawa konserwująca zmniejsza ślad węglowy rolnictwa. Przegląd z 2014 r. obejmujący 12 stanów w latach 1996-2006 wykazał, że 1% wzrost adopcji soi tolerującej herbicydy (HT) prowadzi do 0,21% wzrostu uprawy konserwującej i 0,3% spadku użycia herbicydów o odpowiedniej jakości.

Rozporządzenie

Regulacja inżynierii genetycznej dotyczy podejść podejmowanych przez rządy w celu oceny i zarządzania ryzykiem związanym z rozwojem i wypuszczaniem upraw genetycznie zmodyfikowanych. Istnieją różnice w przepisach dotyczących upraw GM między krajami, przy czym niektóre z najbardziej wyraźnych różnic występują między Stanami Zjednoczonymi a Europą. Przepisy różnią się w danym kraju w zależności od przeznaczenia każdego produktu. Na przykład uprawa nieprzeznaczona do użytku spożywczego na ogół nie jest weryfikowana przez władze odpowiedzialne za bezpieczeństwo żywności.

Produkcja

Produkcja upraw GM na świecie (ISAAA Brief 2019)

  Ponad 10 milionów hektarów

  Od 50 000 do 10 milionów hektarów

  Mniej niż 50 000 hektarów

  Brak upraw biotechnologicznych

W 2013 roku rośliny GM posadzono w 27 krajach; 19 to kraje rozwijające się, a 8 to kraje rozwinięte. Rok 2013 był drugim rokiem, w którym kraje rozwijające się zebrały większość (54%) całkowitych zbiorów GMO. 18 milionów rolników uprawiało rośliny GM; około 90% stanowili drobni rolnicy w krajach rozwijających się.

Departament Rolnictwa Stanów Zjednoczonych (USDA) informuje co roku o łącznej powierzchni upraw genetycznie modyfikowanych odmian posadzonych w Stanach Zjednoczonych. Według Krajowej Służby Statystyki Rolniczej stany publikowane w tych tabelach stanowią 81–86 procent całej powierzchni upraw kukurydzy, 88–90 procent całej powierzchni upraw soi i 81–93 procent całej powierzchni upraw bawełny wyżynnej (w zależności od roku). ).

Globalne szacunki są opracowywane przez International Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications (ISAAA) i można je znaleźć w ich rocznych raportach „Global Status of Commercialized Transgenic Crops”.

Rolnicy szeroko przyjęli technologię GM (patrz rysunek). W latach 1996–2013 całkowita powierzchnia gruntów uprawianych pod uprawy GMO wzrosła 100-krotnie, z 17 000 kilometrów kwadratowych (4 200 000 akrów) do 1 750 000 km ² (432 miliony akrów). W 2010 roku 10% światowych gruntów ornych zostało obsadzonych roślinami GM. Od 2011 roku na 395 milionach akrów (160 milionów hektarów) uprawiano komercyjnie 11 różnych roślin transgenicznych w 29 krajach, takich jak Stany Zjednoczone, Brazylia, Argentyna, Indie, Kanada , Chiny, Paragwaj, Pakistan, RPA, Urugwaj, Boliwia, Australia, Filipiny, Birma, Burkina Faso, Meksyk i Hiszpania. Jednym z głównych powodów tego powszechnego przyjęcia jest postrzegana korzyść ekonomiczna, jaką technologia przynosi rolnikom. Na przykład, system sadzenia nasion odpornych na glifosat, a następnie stosowania glifosatu, gdy tylko rośliny wyrosły, zapewnił rolnikom możliwość znacznego zwiększenia plonów z danej działki, ponieważ pozwoliło im to sadzić rzędy bliżej siebie. Bez tego rolnicy musieli sadzić rzędy na tyle daleko od siebie, aby zwalczać chwasty powschodowe za pomocą uprawy mechanicznej. Podobnie stosowanie nasion Bt oznacza, że ​​rolnicy nie muszą kupować środków owadobójczych, a następnie inwestować czasu, paliwa i sprzętu w ich stosowanie. Jednak krytycy kwestionowali, czy plony są wyższe i czy zużycie chemiczne jest mniejsze w przypadku upraw GM. Więcej informacji można znaleźć w artykule dotyczącym genetycznie modyfikowanej żywności .

Powierzchnia gruntów użytkowanych pod uprawy genetycznie modyfikowane według krajów (1996–2009), w milionach hektarów. W 2011 roku wykorzystywana powierzchnia gruntów wynosiła 160 milionów hektarów, czyli 1,6 miliona kilometrów kwadratowych.

W USA do 2014 r. 94% powierzchni upraw soi, 96% bawełny i 93% kukurydzy stanowiły odmiany genetycznie zmodyfikowane. Zmodyfikowana genetycznie soja miała tylko cechy tolerujące herbicydy, ale kukurydza i bawełna miały zarówno cechy tolerancji herbicydowej, jak i cechy ochrony przed insektami (te ostatnie w dużej mierze zawierają białko Bt). Stanowią one „cechy wejściowe”, które mają przynieść korzyści finansowe producentom, ale mogą przynosić konsumentom pośrednie korzyści środowiskowe i korzyści finansowe. The Grocery Manufacturers of America oszacowali w 2003 roku, że 70-75% wszystkich przetworzonych produktów spożywczych w USA zawiera składnik GM.

W Europie uprawia się stosunkowo niewiele roślin modyfikowanych genetycznie, z wyjątkiem Hiszpanii, gdzie jedna piąta kukurydzy jest modyfikowana genetycznie, a mniejsze ilości w pięciu innych krajach. W UE obowiązywał „de facto” zakaz zatwierdzania nowych upraw GM od 1999 do 2004 roku. Uprawy GM są obecnie regulowane przez UE. W 2015 roku uprawy genetycznie modyfikowane są zakazane w 38 krajach na całym świecie, w tym 19 w Europie. W 2013 r. kraje rozwijające się wyhodowały 54 procent upraw genetycznie modyfikowanych.

W ostatnich latach uprawy GM szybko rozszerzyły się w krajach rozwijających się . W 2013 roku około 18 milionów rolników uprawiało 54% światowych upraw GM w krajach rozwijających się. Największy wzrost w 2013 roku odnotowano w Brazylii (403 000 km ^{2 w} porównaniu z 368 000 km ² w 2012 roku). GM rozpoczął uprawy bawełny w Indiach w 2002 roku, osiągając 110.000 km ² w 2013 roku.

Zgodnie z raportem ISAAA z 2013 r.: „…od 1994 r. łącznie 36 krajów (35 + UE-28) przyznało zezwolenia regulacyjne na uprawy biotechnologiczne do użytku w żywności i/lub paszy oraz do uwalniania do środowiska lub sadzenia… łącznie z 2833 zatwierdzeń regulacyjnych obejmujących 27 upraw GM i 336 zdarzeń GM (Uwaga: „zdarzenie” jest konkretną modyfikacją genetyczną w określonym gatunku) zostało wydanych przez władze, z czego 1321 jest przeznaczone do użytku spożywczego (bezpośrednie zastosowanie lub przetwarzanie), 918 na paszę (bezpośrednie wykorzystanie lub przetwarzanie) i 599 na uwalnianie do środowiska lub sadzenie. Japonia ma największą liczbę (198), a następnie USA (165, nie licząc zdarzeń „ułożonych w stosy”), Kanada (146), Meksyk (131) , Korea Południowa (103), Australia (93), Nowa Zelandia (83), Unia Europejska (71, w tym zatwierdzenia, które wygasły lub są w trakcie odnawiania), Filipiny (68), Tajwan (65), Kolumbia (59), Chiny ( 55) i RPA (52).Największą liczbę ma kukurydza (130 zdarzeń w 27 krajach), następnie bawełna (49 zdarzeń w 22 krajach), ziemniak ( 31 wydarzeń w 10 krajach), rzepaku (30 wydarzeń w 12 krajach) i soi (27 wydarzeń w 26 krajach).

Spór

Bezpośrednia inżynieria genetyczna budziła kontrowersje od czasu jej wprowadzenia. Większość, ale nie wszystkie kontrowersje dotyczą żywności GM, a nie upraw jako takich. Żywność GM jest przedmiotem protestów, wandalizmu, referendów, ustawodawstwa, pozwów sądowych i sporów naukowych. Kontrowersje dotyczą konsumentów, firm biotechnologicznych, regulatorów rządowych, organizacji pozarządowych i naukowców.

Przeciwnicy sprzeciwiali się uprawom GM z wielu powodów, w tym z powodu wpływu na środowisko, bezpieczeństwa żywności, tego, czy uprawy GM są potrzebne do zaspokojenia potrzeb żywnościowych, czy są one wystarczająco dostępne dla rolników w krajach rozwijających się, obawy związane z poddaniem upraw prawom własności intelektualnej oraz ze względów religijnych . Kwestie drugorzędne obejmują etykietowanie, zachowanie organów regulacyjnych rządowych, skutki stosowania pestycydów i tolerancję na pestycydy.

Istotnym problemem środowiskowym związanym z wykorzystaniem genetycznie zmodyfikowanych upraw jest możliwe krzyżowanie z pokrewnymi uprawami, co daje im przewagę nad odmianami występującymi naturalnie. Jednym z przykładów jest uprawa ryżu odporna na glifosat, która krzyżuje się z zachwaszczonym krewnym, co daje chwastom przewagę konkurencyjną. Hybryda transgeniczna miała wyższy wskaźnik fotosyntezy, więcej pędów i kwiatów oraz więcej nasion niż hybrydy nietransgeniczne. Pokazuje to możliwość uszkodzenia ekosystemu przez wykorzystanie upraw GM.

Istnieje naukowy konsensus, że obecnie dostępna żywność pochodząca z upraw GM nie stanowi większego zagrożenia dla zdrowia ludzkiego niż żywność konwencjonalna, ale każda żywność GM musi zostać przetestowana indywidualnie przed wprowadzeniem. Niemniej jednak, członkowie społeczeństwa znacznie rzadziej niż naukowcy postrzegają żywność GM jako bezpieczną. Status prawny i regulacyjny żywności modyfikowanej genetycznie różni się w zależności od kraju, przy czym niektóre kraje zakazują ich lub ograniczają, a inne zezwalają na to z bardzo różnym stopniem regulacji.

Nie udokumentowano żadnych doniesień o złych skutkach żywności GM w populacji ludzkiej. W wielu krajach wymagane jest oznakowanie upraw GM, chociaż Amerykańska Agencja ds. Żywności i Leków tego nie robi, ani nie rozróżnia między zatwierdzoną żywnością GM i niezmodyfikowaną genetycznie. Stany Zjednoczone uchwaliły prawo, które wymaga, aby przepisy dotyczące etykietowania zostały wydane do lipca 2018 r. Pozwala ono na pośrednie ujawnienie, takie jak numer telefonu, kod kreskowy lub strona internetowa.

Grupy rzeczników, takie jak Centre for Food Safety , Union of Concerned Scientists , Greenpeace i World Wildlife Fund twierdzą, że ryzyko związane z żywnością GM nie zostało odpowiednio zbadane i zarządzane, że uprawy GM nie są wystarczająco testowane i powinny być władze i instytucje naukowe są zbyt ściśle związane z przemysłem. Niektóre badania dowodzą, że rośliny modyfikowane genetycznie mogą powodować szkody; przegląd z 2016 r., w którym ponownie przeanalizowano dane z sześciu z tych badań, wykazał, że ich metodologie statystyczne były wadliwe i nie wykazywały szkód, i stwierdził, że wnioski dotyczące bezpieczeństwa upraw GM powinny być wyciągane z „całości dowodów … zamiast daleko- pobrali dowody z pojedynczych badań”.

Uwagi

Bibliografia

Zewnętrzne linki

• „Rejestr UE dopuszczonych upraw GM” .
• „Konsultacje biotechnologiczne dotyczące żywności z odmian roślin GE” .
• „Obecnie i wcześniej zarejestrowane rejestracje PIP w sekcji 3” .