Hodowla transgeniczna - tworzenie ulepszonych odmian GM

1

Hodowla roślin ma na celu – ulepszanie odmianHodowla 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)

• 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

Lycopersiconesculentum

Lycopersiconperuvianum

Krzyżowanie wstecznekilka lat

Nowa odmiana pomidora – metodą konwencjonalnąNowa odmiana pomidora – metodą konwencjonalną

X

3

Aby pozbyć się „cech” gatunku dzikiego trzeba co najmniej kilku pokoleń i lat

• W wyniku ewolucji niektórych gatunków rośliny uprawne są mieszańcami międzyrodzajowym np. pszenice

• Takie mieszańce powstały bez ingerencji człowieka, rośliny „czekały” na udomowienie

• W wyniku ewolucji niektórych gatunków rośliny uprawne są mieszańcami międzyrodzajowym np. pszenice

• 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

• 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

7

Pszenica pszenica twardachlebowa żyto

pszenżyto

X

• Pszenżyto nie jest transgeniczną rośliną i nie zostało zaklasyfikowane jak roślina uprawna – GM

• Pomimo tego, że jest przykładem genetycznej manipulacji we współczesnej hodowli roślin

• Pszenżyto nie jest transgeniczną rośliną i nie zostało zaklasyfikowane jak roślina uprawna – GM

• Pomimo tego, że jest przykładem genetycznej manipulacji we współczesnej hodowli roślin

Dlaczego biotechnologia przyspiesza otrzymanie odmiany gatunku uprawnego?

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 genu do istniejącego tła genetycznego

• Czas potrzebny na wyhodowanie odmiany trwa około 12-15 lat

• Metoda transformacji polega na dodaniu lub zmianie tylko jednej cechy, przez wprowadzenie określonego genu do istniejącego tła genetycznego

8

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

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: soja, kukurydza, bawełna i

rzepak - 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%).

• 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: soja, kukurydza, bawełna i rzepak - 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 herbicydyOdporność na herbicydy

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

• Jeden gen aroA wyizolowany został z Agrobacterium tumefaciens a drugi ze zmutowanych roślin.

• Innym sposób to wprowadzenie genu gox, który degraduje glifosat. Gen wyizolowano z bakterii glebowych (Achromobacter i Ochrobacterim antropi)

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

• Jeden gen aroA wyizolowany został z Agrobacterium tumefaciens a drugi ze zmutowanych roślin.

• Innym sposób to wprowadzenie genu gox, który degraduje glifosat. Gen wyizolowano z bakterii glebowych (Achromobacter i Ochrobacterim antropi)

10

Soja odporna na herbicydSoja 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.

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 lub prymitywnych gatunków pokrewnych odmianie uprawnej.

• Genetyczna odporność na szkodniki zabezpiecza przed używaniem zawsze toksycznych i nie zawsze skutecznych pestycydów.

12

Papaja - odporna na wirus plamistości

13

14

Odporność na omacnicę prosowiankę

KUKURYDZAKUKURYDZA

Podatna na szkodnikiPodatna na szkodniki

Odmiana GM z genem

odporności Bt (cry)

www.BioTechnolog.pl

Fot: Jacek Twardowski

Fot: Jacek Twardowski

15

„ZŁOTY RYŻ” – – GM posiada dodatkowo wprowadzone dwa geny z żonkila - odpowiedzialne za tworzenie β-karotenu (prekursor witaminy A)

„ZŁOTY RYŻ” – – GM posiada dodatkowo wprowadzone dwa geny z żonkila - odpowiedzialne za tworzenie β-karotenu (prekursor witaminy A)

BAWEŁNA - odporna na herbicyd i szkodniki – podwójnie modyfikowanauprawiana w Indiach

BAWEŁNA - odporna na herbicyd i szkodniki – podwójnie modyfikowanauprawiana w Indiach

www.BioTechnolog.pl

Ulepszanie cech jakościowychUlepszanie cech jakościowych

1616

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)

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)

Dalszy postęp w biotechnologiiDalszy postęp w biotechnologiiTechnologia GURT, technologia terminatora•Symbol GURT (Genetic Use Restriction Technologies) wprowadzony konstrukt warunkuje nową cechę użytkową•Zawiera on promotor, który posiada „włącznik” umożliwiający zewnętrzną kontrolę aktywności nowej cechyTechnologia ta pozwala:•Na ochronę własności intelektualnej (patentowej) wprowadzonych transgenów•Ochronę środowiska przed przypadkowym wprowadzeniem transgenów do blisko spokrewnionych roślin w naturalnych zbiorowiskach roślinnych

Technologia GURT, technologia terminatora•Symbol GURT (Genetic Use Restriction Technologies) wprowadzony konstrukt warunkuje nową cechę użytkową•Zawiera on promotor, który posiada „włącznik” umożliwiający zewnętrzną kontrolę aktywności nowej cechyTechnologia 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 postępDalszy 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

• 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!

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

• 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

• 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

20

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