Różnica między nasionami hybrydowymi i GM

NASIONA HYBRYDOWE

Hybryda powstaje, gdy dwie genetycznie różne rośliny rodzicielskie tego samego gatunku zostaną zapylone krzyżowo. Podczas zapylania pyłek męski zapładnia gamety z żeńskich jajników, aby wyprodukować nasiona potomstwa. Materiał genetyczny z roślin męskich i żeńskich łączy się, tworząc tak zwane nasiona hybrydowe pierwszej generacji (F1).

W naturze:

Rośliny kwitnące rozwinęły różne mechanizmy w celu uzyskania potomstwa o różnych cechach genetycznych, co zwiększa szansę na przeżycie w zmieniającym się środowisku.

Dicliny to występowanie kwiatów uniseksualnych (w przeciwieństwie do hermafrodytów). Rośliny dwupienne przenoszą kwiaty męskie i żeńskie na osobnych roślinach (w przeciwieństwie do roślin jednopiennych, które przenoszą obie na tej samej roślinie). Wymusza to zapylenie krzyżowe.

Dichogamia to czasowa różnica w dojrzałości pylników i piętna (odpowiednio męskich i żeńskich narządów rozrodczych roślin), ponownie zachęcająca do zapylenia krzyżowego. Protandry odnosi się do dehiscencji (dojrzewania) pylnika, zanim piętno stanie się receptywne, podczas gdy protogynia może być postrzegana jako przeciwny scenariusz.

Samozgodność (odrzucenie pyłku z tej samej rośliny) i herkogamia (przestrzenne oddzielenie pylników i piętna) zapewnia uniknięcie samozapłodnienia.

Samozgodność dzieli się na typy heteromorficzne i homomorficzne. Rośliny z kwiatami heterylowymi typu destylacyjnego (2 rodzaje kwiatów) lub tristyle (3 rodzaje) wykazują widoczne różnice w strukturach reprodukcyjnych między poszczególnymi rodzajami. Tylko kwiaty różnych typów są kompatybilne z zapylaniem ze względu na wysokość piętna i stylu. Kwiaty homomorficzne, chociaż morfologicznie takie same (z wyglądu), mają kompatybilność kontrolowaną przez geny. Im bardziej genetyczne podobieństwo między pyłkiem i komórkami jajowymi (żeńskie gamety), tym większe prawdopodobieństwo, że będą one niekompatybilne z zapłodnieniem. [I]

Użytek komercyjny:

Chociaż hybrydyzacja zachodzi w naturze, hodowcy roślin mogą ją kontrolować w celu opracowania roślin o pożądanej komercyjnie kombinacji cech. Przykładami są odporność na szkodniki, choroby, psucie się, chemikalia i obciążenia środowiskowe, takie jak susza i mróz, a także poprawa wydajności, wyglądu i profilu składników odżywczych.

Hybrydy są produkowane w mało zaawansowanych technologicznie środowiskach, takich jak kryte pola uprawne lub szklarnie. Przykłady nowych upraw, które istnieją tylko jako mieszańce, obejmują rzepak, grejpfrut, kukurydzę cukrową, kantalupy, arbuzy bez pestek, tangelos, klementynki, aprium i pluoty. [ii] Uprawy hybrydowe badano w USA w latach dwudziestych XX wieku, a do lat trzydziestych XX wieku kukurydza hybrydowa stała się szeroko stosowana. [iii]

Hybrydyzacja wywodzi się z teorii Karola Darwina i Gregora Mendla w połowie XIX wieku. Pierwsza metoda stosowana przez rolników znana jest jako detasseling kukurydzy, w którym pyłek macierzystych roślin kukurydzy jest usuwany i sadzony między rzędami roślin matecznych, zapewniając zapylenie tylko z pyłku ojcowego. Zatem nasiona zebrane z roślin matecznych są hybrydami. ⁱⁱ Ręczne usuwanie struktur męskich narządów rośliny znane jest jako emaskulacja ręki.

Modyfikacja płci to kolejna metoda stosowana przez rolników w celu ukierunkowania hodowli roślin. Ekspresja płci może być kontrolowana przez zmieniające się czynniki, takie jak odżywianie roślin, ekspozycja na światło i temperaturę oraz fitohormony. Hormony roślinne, takie jak auksyny, eter, eteron, cytokininy i mosiądzosteroidy, a także niskie temperatury powodują przesunięcie w kierunku ekspresji płci żeńskiej. Hormonalne leczenie giberelin, azotanu srebra i ftalimidu, a także wysokie temperatury, sprzyjają męskości. ^ja

Problemy patentowe i ekonomiczne

Pokolenie F1 to wyjątkowa odmiana, która po połączeniu z własnym pokoleniem w celu wyprodukowania serii F2, da rośliny o nowych, losowych kombinacjach genetycznych macierzystego DNA. Z tego powodu nasiona F1 dają producentom prawa patentowe, ponieważ każdego roku należy sadzić te same nasiona do sadzenia.

Nasiona hybrydowe, chociaż korzystne, są zbyt drogie do stosowania w krajach rozwijających się, ponieważ koszt nasion jest połączony z wymogiem drogich maszyn do fertygacji i stosowania pestycydów. The Zielona rewolucja, kampania mająca na celu upowszechnienie wykorzystania nasion mieszańcowych w celu zwiększenia produkcji żywności była w rzeczywistości szkodliwa ekonomicznie dla wiejskich społeczności rolniczych. Związane z tym wysokie koszty utrzymania zmusiły rolników do sprzedaży gruntów agrobiznesowi, jeszcze bardziej powiększając przepaść między bogatymi a biednymi.

NASIONA GMO

Technologia rekombinacji DNA polega na łączeniu genów organizmów, nawet z różnych gatunków (które nigdy nie mogłyby rozmnażać się w naturze), w celu uzyskania organizmu „transgenicznego”. Zamiast rozmnażania płciowego stosuje się drogie techniki laboratoryjne w celu stworzenia organizmu zmodyfikowanego genetycznie lub „GMO”. ⁱⁱ

Metody:

Karabiny genowe są najczęstszą metodą wprowadzania obcego materiału genetycznego do genomów roślin jednoliściennych, takich jak pszenica lub kukurydza. DNA wiąże się z cząstkami złota lub wolframu, które są przyspieszane przy wysokich poziomach energii i penetrują ścianę komórkową i błony, gdzie DNA integruje się z jądrem. Wadą może być uszkodzenie tkanki komórkowej. [Iv]

Agrobacteria to pasożyty roślinne, które mają naturalną zdolność do transformacji komórek roślinnych poprzez wstawienie swoich genów do roślinnych gospodarzy. Ta informacja genetyczna, przenoszona na pierścieniu oddzielnego DNA znanym jako plazmid, koduje wzrost guza w roślinie. Ta adaptacja umożliwia bakterii uzyskanie składników odżywczych z guza. Naukowcy używają Agrobacterium tumefaciens jako wektor do przenoszenia pożądanych genów przez plazmid Ti (indukujący nowotwór) do odmian roślin dwuliściennych, takich jak ziemniaki, pomidory i tytoń. DNA T (DNA transformujący) integruje się z DNA rośliny, a geny te są następnie wyrażane przez roślinę. [V]

Mikroiniekcja i elektroporacja to inne metody przenoszenia genów do DNA, pierwszy bezpośrednio, a drugi poprzez pory. Ostatnio pojawiły się technologie CRISPR-CAS9 i TALEN jako jeszcze bardziej precyzyjne metody edycji genomów.

Transfery DNA występują również w naturze, głównie w bakteriach poprzez mechanizmy takie jak aktywność transpozonów (elementów genetycznych) i wirusów. Tak wiele patogenów ewoluuje, by stać się opornymi na antybiotyki. ^iv

Genomy roślin są modyfikowane w celu uwzględnienia cech, które nie mogą występować naturalnie w gatunku. Organizmy te są opatentowane do stosowania w przemyśle spożywczym i medycynie, między innymi do zastosowań biotechnologicznych, takich jak produkcja farmaceutyków i innych produktów przemysłowych, biopaliwa i gospodarka odpadami. ⁱⁱ

Użytek komercyjny:

Pierwszą uprawą „GM” (genetycznie zmodyfikowaną) była roślina tytoniowa odporna na antybiotyki, wyprodukowana w 1982 r. Badania polowe na rośliny tytoniu odporne na herbicydy we Francji i USA, a następnie w 1986 r., A rok później belgijska firma genetycznie zmodyfikowana odporna na owady tytoń. Pierwszą żywnością GM sprzedawaną na rynku był tytoń odporny na wirusy, który wszedł na rynek Chińskiej Republiki Ludowej w 1992 roku. ^iv „Flavr Savr” był pierwszą rośliną GM sprzedawaną na rynku komercyjnym w USA w 1994 roku: odporny na gnicie pomidor opracowany przez Calgene, firmę, którą później kupił Monsanto. W tym samym roku Europa zatwierdziła swoją pierwszą genetycznie zmodyfikowaną uprawę do sprzedaży komercyjnej, tytoń odporny na herbicydy. ⁱⁱ

Tytoń, kukurydza, ryż i rośliny bawełny zostały zmodyfikowane poprzez dodanie materiału genetycznego z bakterii Bt (Bakcyl thuringiensis), aby uwzględnić właściwości bakterii odporne na owady. Odporność na wirusa mozaiki ogórkowej, między innymi patogenami, została wprowadzona do upraw papai, ziemniaków i kabaczek. Uprawy „gotowe do zaokrąglenia”, takie jak soja, są w stanie przetrwać ekspozycję na herbicyd zawierający glifosat znany jako Round-up. Glifosat zabija rośliny, zaburzając ich szlaki metaboliczne syntezujące aminokwasy. ^iv

Profile składników pokarmowych roślin zostały ulepszone z korzyścią dla zdrowia ludzi, a także poprawiono karmę dla zwierząt. Kraje uprawiające nasiona i rośliny strączkowe naturalnie pozbawione aminokwasów produkują nasiona GM o wyższym poziomie aminokwasów lizyny, metioniny i cysteiny. Ryż wzbogacony w beta-karoten został wprowadzony w krajach azjatyckich, w których niedobór witaminy A jest częstą przyczyną problemów ze wzrokiem u małych dzieci.

Farmacja roślin to kolejny aspekt inżynierii genetycznej. Jest to zastosowanie hodowanych masowo zmodyfikowanych roślin do produkcji produktów farmaceutycznych, takich jak szczepionki. Rośliny takie jak rzeżucha, tytoń, ziemniak, kapusta i marchew są najczęściej stosowanymi roślinami do badań genetycznych i zbierania przydatnych związków, ponieważ poszczególne komórki można usuwać, zmieniać i hodować w hodowlach tkankowych, aby stać się masą niezróżnicowanych komórek zwanych kostnina. Te komórki kalusa nie wyspecjalizowały się jeszcze w funkcjonowaniu i dlatego mogą tworzyć całą roślinę (zjawisko znane jako totipotencja). Ponieważ roślina rozwinęła się z jednej genetycznie zmienionej komórki, cała roślina będzie składać się z komórek o nowym genomie, a niektóre jej nasiona będą wytwarzać potomstwo o tej samej wprowadzonej cechy. ^v

Debaty etyczne i skutki ekonomiczne

Do 1999 r. Dwie trzecie amerykańskiej żywności przetworzonej zawierało składniki GM. Od 1996 r. Całkowita powierzchnia upraw GMO wzrosła 100-krotnie. Technologia GM spowodowała duży wzrost plonów i zysków rolników, a także ograniczenie stosowania pestycydów, szczególnie w krajach rozwijających się. ⁱⁱ Założyciele inżynierii genetycznej upraw, a mianowicie Robert Fraley, Marc Van Montagu i Mary-Dell Chilton, otrzymali nagrodę World Food Prize w 2013 r. Za poprawę „jakości, ilości lub dostępności” żywności na arenie międzynarodowej. ^iv

Produkcja GMO jest nadal kontrowersyjnym tematem, a kraje różnią się pod względem uregulowań dotyczących aspektów patentowych i marketingowych. Podniesione obawy dotyczą bezpieczeństwa spożycia przez ludzi i środowiska oraz kwestii, czy organizmy żywe stają się własnością intelektualną. Protokół kartageński o bezpieczeństwie biologicznym jest międzynarodowym porozumieniem w sprawie norm bezpieczeństwa dotyczących produkcji, transferu i stosowania GMO.