Hübriid- ja GM-seemnete erinevus

HÜBRIIDSEMMIKUD

Hübriid luuakse siis, kui sama liigi kaks geneetiliselt erinevat vanemtaime on risttolmlevad. Tolmeldamise ajal viljastab meessoost õietolm emasloomade sugurakke, et saada järglaste seemneid. Isas- ja emataimede geneetiline materjal moodustub, mida nimetatakse esimese põlvkonna (F1) hübriidseemneteks.

Looduses:

Õistaimedel on välja töötatud mitmesugused mehhanismid, et saada mitmekesiste geneetiliste tunnustega järglasi, et muutuvas keskkonnas oleks suurem ellujäämisvõimalus.

Dicliny on uniseksuaalsete (erinevalt hermafrodiidist) lillede esinemine. Kahekojalised taimed kannavad isas- ja emaslilli eraldi taimedel (erinevalt ühekojalistest, mis mõlemad kannavad sama taime). See sunnib toimuma risttolmlemist.

Dichogamy on anterite ja stigma küpsuse ajaline erinevus (vastavalt isaste ja naiste reproduktiivtaimede elundites), julgustades taas risttolmlemist. Protandry viitab anteri eraldumisele (valmimisele) enne häbimärgistuse vastuvõtlikuks muutumist, samas kui protogyny võib vaadelda vastupidise stsenaariumina.

Isesobimatus (õietolmu tagasilükkamine samast taimest) ja herkogaamia (sipelgade ruumiline eraldamine ja häbimärgistamine) tagavad eneseviljastamise vältimise.

Enesesobimatus jaguneb heteromorfseks ja homomorfseks tüübiks. Taimedel, millel on distyle (2 tüüpi lilli) või tristyle (3 tüüpi) heteromorfsed lilled, ilmnevad iga tüübi nähtavad reproduktiivstruktuuride erinevused. Ainult erinevat tüüpi lilled sobivad tolmeldamiseks häbimärgistamise ja stiilikõrguse tõttu. Homomorfsed lilled, ehkki morfoloogiliselt samad (välimuselt), on ühilduvust geenide poolt kontrollitud. Mida rohkem õietolmu ja munarakkude (emasloomad) vahel on geneetilist sarnasust, seda tõenäolisemalt on need viljastumiseks sobimatud. [I]

Äriline kasutamine:

Ehkki hübridiseerumine toimub looduses looduslikult, saavad sordiaretajad seda kontrollida, et taimed areneksid äriliselt soovitavate omaduste kombinatsiooni abil. Näited on kahjurite, haiguste, riknemise, kemikaalide ja keskkonnamõjude (nt põud ja pakane) vastupidavus, samuti saagikuse, välimuse ja toitainete profiili parandamine.

Hübriide toodetakse madala tehnoloogiaga keskkondades, näiteks kaetud põllupõldudel või kasvuhoonetes. Uute põllukultuuride, mis eksisteerivad ainult hübriididena, näited hõlmavad rapsi, greipi, suhkrumaisi, kantaluppe, seemneteta arbuusi, tangelosid, klementiinid, apriume ja hirsiseid. [ii] Hübriidkultuure uuriti USA-s 1920ndatel ja 1930. aastateks oli hübriidmaisi laialdaselt kasutatud. [iii]

Hübridisatsioon pärines Charles Darwini ja Gregor Mendeli teooriatest 1800. aastate keskel. Kõige esimest meetodit, mida põllumehed kasutasid, tuntakse kui maisitõrjet, mille käigus ema maisitaimede õietolm eemaldatakse ja istutatakse isataimede ridade vahele, tagades tolmeldamise ainult isa õietolmust. Seega on emataimedest koristatud seemned hübriidid. ⁱⁱ Taime meessoost elundite käsitsi eemaldamist nimetatakse käte emaskulatsiooniks.

Sugu muutmine on veel üks meetod, mida põllumehed kasutavad sordiaretuse suunamiseks. Sugu ekspressiooni saab kontrollida selliste muutuvate tegurite abil nagu taimede toitumine, kokkupuude valguse ja temperatuuriga ning fütohormoonid. Taimsed hormoonid nagu auksiinid, eeterl, erthephon, tsütokiniinid ja brassinosteroidid, aga ka madalad temperatuurid põhjustavad nihet naiste sooväljenduse suunas. Gibberelliinide, hõbenitraadi ja pthalimide hormoonravi, aga ka kõrge temperatuur soodustavad mehelikkust. ⁱ

Patendimine ja majanduslikud probleemid

F1 põlvkond on ainulaadne sort, mille F2-seeria tootmiseks oma põlvkonnaga ületades saavad taimed algse DNA uued juhuslikud geneetilised kombinatsioonid. Sel põhjusel annavad F1 seemned nende tootjatele patenteerimisõiguse, kuna istutamiseks tuleb igal aastal osta sama seeme.

Ehkki hübriidseemned on kasulikud, on need arengumaades kasutamiseks liiga kallid, kuna seemnete maksumusega kaasneb nõue, et viljastamiseks ja pestitsiidide töötlemiseks on vaja kalleid seadmeid. Roheline revolutsioon, kampaania, mille eesmärk oli hübriidseemnete kasutamise levitamine toidu suurendamiseks, oli maapiirkondade põllumajanduskogukondades tegelikult majanduslikult kahjulik. Sellega seotud suured ülalpidamiskulud sundisid põllumehi oma maad müüma põllumajandusettevõtjatele, suurendades veelgi rikaste ja vaeste vahelist lõhet veelgi.

GM SEEMNED

Rekombinantse DNA tehnoloogia hõlmab isegi erinevate liikide organismide geenide splaissimist (mis ei saa kunagi looduses paljuneda), et saada "transgeenne" organism. Geneetiliselt muundatud organismi ehk "GMO" loomiseks kasutatakse seksuaalse paljundamise asemel kalleid laboritehnikaid. ⁱⁱ

Meetodid:

Geenipüstolid on levinuim viis võõra geneetilise materjali sissetoomiseks üheiduleheliste kultuuride nagu nisu või maisi genoomidesse. DNA on seotud kulla- või volframiosakestega, mis kiirendatakse kõrgel energiatasandil ja tungivad läbi rakuseina ja membraanide, kus DNA integreerub tuumasse. Puuduseks on see, et võib tekkida rakukoe kahjustus. [Iv]

Agrobakterid on taimeparasiidid, millel on loomulik võime taimerakke transformeerida, sisestades nende geenid taimeperemeestesse. See geneetiline teave, mida kannab eraldi DNA tsükkel, mida nimetatakse plasmiidiks, kodeerib kasvaja kasvu taimes. See kohanemine võimaldab bakteril kasvajast toitaineid saada. Teadlased kasutavad Agrobacterium tumefaciens vektorina soovitavate geenide ülekandmiseks Ti (kasvajat indutseeriv) plasmiidi kaudu kaheidulehelistesse taimesortidesse nagu kartul, tomat ja tubakas. T-DNA (transformeeriv DNA) integreerub taimede DNA-sse ja taim neid ekspresseerib. [V]

Mikrosüstimine ja elektroporatsioon on ka muud meetodid geenide DNA-sse kandmiseks, esimene neist toimub otse ja teine ​​pooride kaudu. Viimasel ajal on genoomide redigeerimise veelgi täpsemate meetoditena välja kujunenud CRISPR-CAS9 ja TALEN tehnoloogiad.

DNA ülekanded toimuvad ka looduses, peamiselt bakterites, selliste mehhanismide kaudu nagu transposoonide (geneetilised elemendid) ja viiruste aktiivsus. Nii arenevad paljud patogeenid antibiootikumiresistentseks. ^iv

Taimede genoome on modifitseeritud nii, et need hõlmavad tunnuseid, mis ei saa liigil looduslikult esineda. Need organismid on patenteeritud kasutamiseks toidu- ja ravimitööstuses, muu hulgas biotehnoloogiliste rakenduste jaoks, näiteks ravimite ja muude tööstustoodete tootmine, biokütused ja jäätmekäitlus. ⁱⁱ

Äriline kasutamine:

Esimene geneetiliselt muundatud (GM) põllukultuur oli 1982. aastal toodetud antibiootikumiresistentsed tubakataimed. Prantsuse ja USA herbitsiidikindlate tubakataimede põldkatsed järgnesid 1986. aastal ja aasta hiljem Belgia ettevõttele, kes on geneetiliselt muundatud putukakindlaks. tubakas. Esimene kaubanduslikult müüdav geneetiliselt muundatud toit oli viirusekindel tubakas, mis sisenes Hiina Rahvavabariigi turule 1992. aastal. ^iv "Flavr Savr" oli esimene geneetiliselt muundatud põllukultuur, mida USA-s 1994. aastal müüdi: mädanikukindel tomat, mille töötas välja ettevõte Calgene, mille hiljem ostis Monsanto. Samal aastal kiitis Euroopa heaks oma esimese geneetiliselt muundatud põllukultuuri, herbitsiidikindla tubaka. ⁱⁱ

Tubakas, mais, riis ja puuvillataimed on modifitseeritud, lisades bakteri Bt geneetilist materjali (Bacillus thuringiensis) lisada bakteri putukakindlad omadused. Muude patogeenide hulgas on resistentsus kurgi mosaiikviiruse suhtes ka papaia-, kartuli- ja squash-põllukultuuride puhul. Ümmarguseks valmis põllukultuurid, näiteks sojaoad, on võimelised püsima kokkupuutel glüfosaati sisaldava herbitsiidiga, mida tuntakse ümardamisena. Glüfosaat tapab taimi, häirides nende aminohappeid sünteesivaid metaboolseid teid. ^iv

Taimede toitaineprofiile on parandatud nii inimeste tervisega seotud kasu kui ka täiustatud kariloomade sööda osas. Riigid, kus kasvatatakse seemne- ja kaunviljakultuure, millel looduslikult puuduvad aminohapped, toodavad geneetiliselt muundatud seemneid, mille aminohapete sisaldus on lüsiin, metioniin ja tsüsteiin. Beetakaroteeniga rikastatud riis on kasutusele võetud Aasia riikides, kus A-vitamiini vaegus on väikeste laste nägemisprobleemide sagedane põhjus.

Taimede kasvatamine on geenitehnoloogia veel üks aspekt. See on massiliselt kasvatatud modifitseeritud taimede kasutamine farmaatsiatoodete, näiteks vaktsiinide tootmiseks. Taimed, nagu näiteks vareskress, tubakas, kartul, kapsas ja porgand, on geeniuuringutes ja kasulike ühendite koristamisel kõige sagedamini kasutatavad taimed, kuna üksikuid rakke saab koekultuurides eemaldada, muuta ja kasvatada, et saada diferentseerumata rakkude mass, mida nimetatakse kallus. Need kallusrakud ei ole veel funktsioneerinud ja võivad seega moodustada terve taime (nähtus, mida nimetatakse totipotentsuseks). Kuna taim on arenenud ühest geneetiliselt muundatud rakust, koosneb kogu taim uue genoomiga rakkudest ja mõned selle seemned annavad järglastele sama sissetoodud tunnuse. ^v

Eetilised arutelud ja majanduslikud mõjud

1999. aastaks sisaldasid kaks kolmandikku kõigist USA töödeldud toitudest GM-koostisosi. Alates 1996. aastast on GMOde kasvatamise kogupindala kasvanud 100 korda. Geneetiliselt muundatud tehnoloogia on suurendanud saagikust ja põllumajandustootjate kasumeid ning vähendanud pestitsiidide kasutamist, eriti arengumaades. ⁱⁱ Põllukultuurigeenitehnoloogia rajajad Robert Fraley, Marc Van Montagu ja Mary-Dell Chilton pälvisid 2013. aastal maailma toidupreemia toidu "kvaliteedi, koguse või kättesaadavuse" parendamise eest rahvusvaheliselt.. ^iv

GMOde tootmine on endiselt vaieldav teema ja riigid erinevad patenteerimise ja turustamise aspektide osas oma norme. Tõstatatud probleemide hulka kuulub inimeste tarbimise ja keskkonna ohutus ning elusorganismide intellektuaalomandiks saamise küsimus. Cartagena bioohutuse protokoll on rahvusvaheline leping ohutusstandardite kohta, mis käsitlevad GMOde tootmist, ülekandmist ja kasutamist.