Hodowla transgeniczna - tworzenie ulepszonych odmian GM

1

Hodowla roślin ma na celu – ulepszanie odmian

• • Wynikiem prowadzonych prac powinno być uzyskanie nowej odmiany w wybranym gatunku uprawnym Hodowla roślin zawsze była i jest związana z ingerencją w genotypy roślin (w materiał genetyczny) 2

Lycopersicon esculentum

X

Lycopersicon peruvianum

Aby pozbyć się „cech” gatunku dzikiego trzeba co najmniej kilku pokoleń i lat Krzyżowanie wsteczne kilka lat Nowa odmiana pomidora – metodą konwencjonalną

• •

W wyniku ewolucji niektórych gatunków rośliny uprawne są międzyrodzajowym np. pszenice mieszańcami Takie mieszańce powstały bez ingerencji człowieka, rośliny „czekały” na udomowienie

4

5

• •

Ogromnym osiągnięciem hodowlanym ubiegłego wieku było otrzymanie nowego gatunku uprawnego pszenżyta

Ten sukces zawdzięczamy wielu polskim naukowcom i hodowcom, a zwłaszcza zespołom prof. Czesława Tarkowskiego i prof.

Tadeusza Wolskiego 6

X Pszenica pszenica twarda chlebowa pszenżyto żyto

• •

Pszenżyto nie jest transgeniczną rośliną i nie zostało zaklasyfikowane jak roślina uprawna – GM Pomimo tego, że jest przykładem genetycznej manipulacji współczesnej hodowli roślin we

7

Dlaczego biotechnologia przyspiesza otrzymanie odmiany gatunku uprawnego?

• • Czas potrzebny na wyhodowanie odmiany trwa około 12-15 lat Metoda transformacji polega na dodaniu lub zmianie tylko jednej cechy, przez wprowadzenie określonego

istniejącego tła genetycznego

genu do 8

• • • •

Wykorzystanie w hodowli roślin nowych technologii umożliwia tworzenie odmian o wysokim plonie, odpornych na stresy biotyczne i abiotyczne

Uprawa odmian GM w świecie w 2008 roku wyniosła 125 mln ha a powierzchnia wzrosła 72-krotnie od roku 1996.

Producentami roślin GM są w 92% Stany Zjednoczone, Argentyna, Brazylia i Kanada.

Dominujące gatunki roślin to :

rzepak

-

soja, kukurydza, bawełna i

czyli ekonomicznie ważne rośliny, uprawiane na dużych powierzchniach.

Przeważają odmiany z wprowadzoną odpornością na herbicyd (63%), herbicyd i szkodniki (19%), odmiany odporne na szkodniki (18%).

9

Odporność na herbicydy

• • • Odporność na np. herbicyd Roundap o czynnej substancji glifosat pochodzi z wprowadzenia genów

kodujących enzym niewrażliwy na glifosat

Jeden gen

Agrobacterium aroA tumefaciens

zmutowanych roślin.

wyizolowany a został drugi ze z Innym sposób to wprowadzenie genu gox, który

degraduje glifosat

. Gen wyizolowano z bakterii glebowych (Achromobacter i

Ochrobacterim

antropi) 10

Soja odporna na herbicyd

Zalety:

•Roundup – nowoczesny herbicyd,

biodegradowalny, stosowany jest w małych dawkach,

•Mniejsze zużycie herbicydów,

powoduje ograniczenie zanieczyszczenia środowiska (mniej zużytych opakowań),

•Zmniejszenie

liczby zabiegów, mniej spalonego paliwa, mniej robocizny, tańszy produkt,

•Wysokie plony o dobrej jakości .

11

Odporność na stresy biotyczne • • • •

Stresy biotyczne wywołują patogeny

Odporność na wirusy, patogeniczne grzyby i bakterie to stałe poszukiwanie nowych rozwiązań także przy wykorzystaniu transformacji.

Źródeł odporności poszukuje się wśród dzikich prymitywnych gatunków pokrewnych odmianie uprawnej.

lub Genetyczna odporność na szkodniki zabezpiecza przed używaniem pestycydów.

zawsze toksycznych

i nie zawsze skutecznych 12

Papaja - odporna na wirus plamistości

13

Odporność na omacnicę prosowiankę

Fot: Jacek Twardowski

KUKURYDZA

Fot: Jacek Twardowski

Podatna na szkodniki

www.BioTechnolog.pl

Odmiana GM z genem

odporności Bt (cry) 14

BAWEŁNA -

odporna na herbicyd i szkodniki – podwójnie modyfikowana uprawiana w Indiach „ZŁOTY RYŻ” – GM posiada dodatkowo wprowadzone dwa geny z żonkila odpowiedzialne za tworzenie witaminy A) β-karotenu (prekursor

www.BioTechnolog.pl

15

Ulepszanie cech jakościowych



Kawa bez kofeiny

kluczowy enzym dla biosyntezy kofeiny został zablokowany poprzez zastosowanie strategii antysens.



Modyfikacje węglowodanów

 prace nad transgenicznymi ziemniakami - do produkcji frytek o podniesionej zawartości skrobi (małe chłonięcie oleju podczas smażenia) 16

Dalszy postęp w biotechnologii

• •

Technologia GURT, technologia terminatora

Symbol GURT (Genetic Use Restriction Technologies) wprowadzony konstrukt warunkuje nową cechę użytkową Zawiera

umożliwiający cechy

on promotor, który posiada „włącznik”

zewnętrzną kontrolę aktywności nowej

• • Technologia ta pozwala:

Na ochronę

własności intelektualnej (patentowej) wprowadzonych transgenów

Ochronę środowiska

przed przypadkowym wprowadzeniem transgenów do blisko spokrewnionych roślin w naturalnych zbiorowiskach roślinnych 17

Dalszy postęp

• • • Mechanizm T-GURT (T-trait-specific) może albo

aktywować albo na stałe usunąć celowy transgen

Odmiana GM z takim systemem jest uprawiana przez producenta, np. zawierająca transgen Bt w formie nieaktywnej, jeżeli populacja szkodnika jest niewielka Aktywacja cechy może być wykonana przez rolnika, w razie konieczności ochrony plantacji, za pomocą odpowiedniego indukcyjnego środka chemicznego 18

Ostrożność w akceptacji odmian GM w Europie ma częściowo podłoże ekonomiczne, gdyż oznacza utratę zysków ze sprzedaży nasion przez europejskie spółki hodowlano-nasienne, które

nie dysponują własnymi transgenicznymi odmianami!

19

Koegzystencja różnych form

• • •

Współczesna biotechnologia nazywana jest „genową rewolucją” Nowe transgeniczne odmiany roślin mogą przyczynić się do dalszego rozwoju światowego rolnictwa Ma to ogromne znaczenie w związku z rosnącym przyrostem ludności

• •

Wszystko jednak będzie zależeć od społecznej akceptacji

• Ta z kolei będzie zależała od mądrej legislacji a przede wszystkim szerokiej edukacji społecznej

Warunkiem harmonijnego rozwoju jest koegzystencja różnych działów rolnictwa, korzystających z bogactwa technologii i koncepcji

A. Anioł, S. Pruszyński, T. Twardowski. Artykuł ZIELONA BIOTECHNOLOGIA – KORZYŚCI I OBAWY. Polska Federacja Biotechnologii .

20