Hibridni i GM sjemenki

HIBRIDNA SJEMENA

Hibrid nastaje kada se dvije genetski različite roditeljske biljke iste vrste križaju. Tijekom oprašivanja, pelud mužjaka oplodi gamete od ženskih jajnika kako bi se proizvelo sjeme sjemena. Genetički materijal iz biljaka mužjaka i ženki kombinira se kako bi se formirao hibridni sjemenki prve generacije (F1).

U prirodi:

Cvjetnice su razvile različite mehanizme kako bi se proizveli potomci s različitim genetskim svojstvima radi veće šanse za preživljavanje u promjenjivim okruženjima.

Dicliny je pojava neiskusnih (za razliku od hermafrodita) cvjetova. Divlje biljke nose muške i žensko cvijeće na zasebnim biljkama (za razliku od jednobojnih, koje nose i na istoj biljci). To uzrokuje međusobno oprašivanje.

Dikogamija je vremenska razlika u zrelosti antera i stigme (muški i ženski reproduktivni biljni organi), opet potičući unakrsno oprašivanje. Protandrija se odnosi na dehiscencija (sazrijevanja) antera prije nego što stigma postaje receptivna, dok se protogynija može promatrati kao suprotan scenarij.

Samokompatibilnost (odbijanje peludi iz iste biljke) i herkogamija (prostorno razdvajanje anthersa i stigme) osiguravaju izbjegavanje samodostatnosti.

Samokompatibilnost je podijeljena na heteromorfne i homomorfne tipove. Biljke s distilom (2 vrste cvijeća) ili tristil (3 vrste) heteromorfnih cvjetova, pokazuju vidljive razlike u reproduktivnim strukturama između svakog tipa. Samo cvjetovi različitih vrsta su kompatibilni za oprašivanje zbog stigme i visine stila. Homomorfni cvjetovi, iako morfološki isti (u izgledu), imaju kompatibilnosti kontroliranog gena. Što je genetskija sličnost između peludi i ovula (ženski gameti), to je vjerojatnije da one nisu u skladu s oplodnjom.

Komercijalna upotreba:

Iako se hibridizacija prirodno pojavljuje u prirodi, biljni uzgajivači mogu kontrolirati biljke s komercijalno poželjnom kombinacijom svojstava. Primjeri su otpornost na štetnike, bolesti, kvarenje, kemikalije i naprezanja u okolišu, poput suše i mraza, kao i poboljšanje prinosa, izgleda i profila hranjivih tvari.

Hibridi su proizvedeni u low-tech okruženjima, kao što su pokrivena poljima usjeva ili staklenici. Primjeri novih usjeva koji postoje samo kao hibridi uključuju kanolu, grejp, slatki kukuruz, cantaloupe, lubenice bez sjemena, tangelos, klementine, aprijeve i pluove. [ii] Hibridni usjevi su istraženi u SAD-u 1920-ih, a tridesetih godina prošlog stoljeća, hibridni kukuruz postao je široko korišten. [iii]

Hibridizacija je nastala iz teorija Charlesa Darwina i Gregora Mendela sredinom 1800-ih. Prva metoda kojom se koriste poljoprivrednici poznata je kao uništavanje kukuruza, gdje se uklanja pelud biljaka majčinog kukuruza i stavi ih među redove biljaka oca, čime se oprašuje samo pelud. Tako su sjemena dobivena iz majčinih biljaka hibridi. ⁱⁱ Ručno uklanjanje muških organskih struktura biljke, poznato je kao ručna emazikacija.

Promjena spola još je jedna metoda koju su poljoprivrednici usvojili kako bi usmjerili uzgoj biljaka. Seks ekspresija može se kontrolirati mijenjanjem čimbenika kao što su prehrana biljaka, izloženost svjetlu i temperaturi i fitohormoni. Hormoni biljaka kao što su auksini, eter, erefon, citokiniini i brassinosteroidi, kao i niske temperature, uzrokuju pomak prema ženskom spolnom izražavanju. Hormonsko liječenje gibberelina, srebro nitrata i ptalimida, kao i visokih temperatura, pogoduje muškoblju. ^ja

Patentiranje i ekonomska zabrinutost

F1 generacija je jedinstvena sorta koja će, kada se prekine s vlastitom generacijom za proizvodnju serije F2, rezultirati biljkama s novim, nasumičnim genetskim kombinacijama roditeljske DNA. Iz tog razloga, F1 sjemenke daju svoje proizvođače patenta prava, budući da isti sjeme mora biti kupljen svake godine za sadnju.

Iako je korisno, hibridni sjemenki previše je skupo za uporabu u zemljama u razvoju, budući da je trošak sjemena povezan s zahtjevnim skupim strojevima za fertigiranje i primjenu pesticida. Zelena revolucija, kampanja usmjerena na širenje uporabe hibridnih sjemena za povećanu proizvodnju hrane, zapravo je ekonomski štetna u ruralnim poljoprivrednim zajednicama. Troškovi visokih troškova održavanja prisilili su poljoprivrednike da prodaju zemlju poljoprivrednim gospodarstvima, šireći jaz između bogatih i siromašnih još više.

GM SEEDS

Tehnologija rekombinantne DNA uključuje spajanje gena organizama, čak i iz različitih vrsta (koje nikad ne bi mogle uzgajati u prirodi), što bi rezultiralo "transgenskim" organizmom. Umjesto seksualne reprodukcije, skupe laboratorijske tehnike koriste se za stvaranje genetski modificiranog organizma ili "GMO-a". ⁱⁱ

metode:

Genska pištolja najčešća su metoda uvođenja stranog genetskog materijala u genome monokotnih usjeva poput pšenice ili kukuruza. DNA je vezana za čestice zlata ili volframa, koje se ubrzavaju na visokim razinama energije i prodiru kroz stanične zidove i membrane, gdje se DNK integrira u jezgru. Nedostatak je da se može dogoditi oštećenje staničnog tkiva. [Iv]

Agrobakterije su biljni paraziti koji imaju prirodnu sposobnost transformacije biljnih stanica umetanjem njihovih gena u biljne domaćine.Ova genetska informacija, koja se nalazi na prstenu odvojene DNA poznatog kao plazmid, kodira rast tumora u biljci. Ova adaptacija omogućuje bakteriji da dobije hranjive tvari iz tumora. Znanstvenici koriste Agrobacterium tumefaciens kao vektor za prijenos poželjnih gena putem plazmida Ti (tumor-inducirajućeg) u dikotiledonske sorte biljaka, kao što su krumpir, rajčica i duhan. T DNA (transformirajuća DNK) integrira se u biljnu DNA i tada se eksprimiraju biljci.

Mikroinjektiranje i elektroporacija su druge metode prijenosa gena u DNK, prvu izravnu i drugu preko pore. Nedavno su CRISPR-CAS9 i TALEN tehnologije postale još preciznije metode uređivanja genoma.

DNK prijenosi također se javljaju u prirodi, uglavnom u bakterijama putem mehanizama poput aktivnosti transposona (genetičkih elemenata) i virusa. Ovo je koliko se patogena razvijaju kako bi postali otporni na antibiotike. ^iv

Biljni genomi su modificirani tako da uključuju značajke koje se prirodno ne mogu pojaviti u ovoj vrsti. Ovi organizmi su patentirani za uporabu u industriji hrane i lijekova, među ostalim biotehnološkim primjenama, kao što su proizvodnja lijekova i drugih industrijskih proizvoda, biogoriva i gospodarenje otpadom. ⁱⁱ

Komercijalna upotreba:

Prvi "GM" (genetski modificirani) usjev bio je duhanska biljka otporna na antibiotike proizvedena 1982. godine. Terenski pokusi za biljke duhana otpornih na herbicide u Francuskoj i SAD-u uslijedili su 1986. godine, a godinu dana kasnije jedna belgijska tvrtka genetskim inženjeringom otporna na insekte duhan. Prva GM komercijalno prodana hrana bila je duhan koji je virus otporan na tržište Narodne Republike Kine 1992. godine. ^iv '' Flavr Savr '' bio je prvi gm-kultura koja se 1994. prodaje u SAD-u komercijalno: otporna na truljenje rajčice koju je razvio Calgene, tvrtka koju je kasnije kupio Monsanto. Iste godine, Europa je odobrila svoj prvi genetski modificirani usjev za komercijalnu prodaju, duhan koji je otporan na herbicide. ⁱⁱ

Duhan, kukuruz, riža i pamuk biljke su modificirane dodavanjem genetskog materijala iz bakterija Bt (Bacil thuringiensis) da inkorporiraju svojstva otporna na insekte bakterije. Otpor prema mozaičkom virusu krastavaca, među ostalim patogenima, uveden je u papaja, krumpir i žuči. '' Round-up Ready '' usjevi poput soje, mogu preživjeti izloženost herbicidu koji sadrži glifosat poznat kao Round-up. Glifosat ubija biljke poremećavajući njihove metaboličke putove koji sintetiziraju aminokiselinu. ^iv

Profili biljnih hranjivih sastojaka poboljšani su za zdravlje ljudi, kao i za poboljšanu hranu za stoku. Zemlje koje se temelje na sjemenskim i leguminoznim usjevima prirodno nedostaju aminokiselina, proizvode GM sjemenke s višom razinom aminokiselina lizin, metionin i cistein. Riža obogaćena beta-karotenom uvedena je u azijske zemlje gdje je nedostatak vitamina A uobičajen uzrok problema s vidom kod male djece.

Plant pharming je još jedan aspekt genetskog inženjeringa. Ovo je uporaba masno modificiranih biljaka za proizvodnju farmaceutskih proizvoda kao što su cjepiva. Biljke kao što su thale kelj, duhan, krumpir, kupus i mrkva su najčešće korištene biljke za genetsko istraživanje i sakupljanje korisnih spojeva, budući da se pojedine stanice mogu ukloniti, mijenjati i uzgojiti u kulturama tkiva da postanu mase nediferenciranih stanica koje se nazivaju žulj. Ove pozadinske stanice još nisu specijalizirane za funkciju i stoga mogu formirati cijelu biljku (fenomen poznat kao totipotencija). Budući da se biljka razvila iz jedne genetski izmijenjene stanice, cijela biljka će se sastojati od stanica s novim genomom, a neke od njegovih sjemenki će proizvesti potomke s istim uvedenim svojstvima. ^v

Etičke rasprave i ekonomski učinci

Do 1999. godine dvije trećine svih američkih procesiranih namirnica sadržavale su GM sastojke. Od 1996. ukupna površina zemljišta koja uzgaja GMO povećala se 100 puta. GM tehnologija rezultirala je velikim povećanjem prinosa usjeva i dobitkom poljoprivrednika, kao i smanjenjem korištenja pesticida, posebno u zemljama u razvoju. ⁱⁱ Osnivači genetskog inženjeringa u kulturi, naime Robert Fraley, Marc Van Montagu i Mary-Dell Chilton, osvojili su nagradu Svjetska prehrana 2013. godine za poboljšanje kvalitete, količine ili dostupnosti hrane na međunarodnoj razini. ^iv

Proizvodnja GMO-a još uvijek je kontroverzna tema, a zemlje se razlikuju u regulaciji patenata i marketinških aspekata. Podignute zabrinutosti uključuju sigurnost za ljudsku potrošnju i okoliš te pitanje da živi organizmi postaju intelektualno vlasništvo. Protokol o Cartageni o biološkoj sigurnosti je međunarodni sporazum o sigurnosnim standardima koji se odnose na proizvodnju, prijenos i uporabu GMO-a. ⁱⁱ