Fandom

Nove Biologije

Okoljsko tveganje transgenih rastlin - primer GSO z odpornostjo proti pesticidom

191pages on
this wiki
Add New Page
Talk0 Share

O pesticidih (OTA)Edit

PESTICIDI so naravne oz. sintetično pridobljene snovi ali organizmi, ki jih uporabljamo v kmetijstvu za zatiranje škodljivcev, plevelov, rastlinskih bolezni. Pesticid je aktivna substanca oz. organizem, ki je v določeni koncentraciji primešana inertnemu mediju (t.i. nosilec oz. stabilizator aktivne substance, pomemben tudi pri nanašanju pesticida). Skupaj sestavljata fitofarmacevtsko sredstvo.

Pesticide najpogosteje razvrščamo glede na ciljno skupino organizmov in glede na kemično sestavo.



Preglednica 1: Razvrstitev pesticidov glede na ciljno skupino organizmov
Ciljna skupina org. Skupina pesticidov Nekatere aktivne snovi
glivefungicidikaptan, benomil, triadimefon, folpet, mankozeb
žuželkeinsekticidiDDT, metidation, metomil, lindan, heptaklor
pleveliherbicidiatrazin, alaklor, simazin, 2,4-D
pršiceakaricididikofol, propargit, klorfentazin
glodalcirodenticidiendrin, varfarin, cinkfosfid
polžilimacidimetaldehid, metiokarb



Preglednica 2: Razvrstitev pesticidov glede na kemijsko sestavo
Kemična skupina Nekatere aktivne snovi
Organofosforni (fosfatni estri, fosfotio estri)fosfamidon, dikrotofos, matamidofos, klorpirifos
Karbamati (tiokarbamati, ditokarbamati)karbaril,klorprofam,prpoxur, butilat
Organoklorni (diklorodifeniletani, ciklodieni, cikloheksani)DDT, metoksiklor, HCB
Klorfenoksikisline2,4-D, MCPA, silveks
Drugi (acetanilidi, bipiridili, fenilureati, ftalimidi, triazini)alaklor, praquat, atrazin



Za naš namen se bomo omejili na obravnavo HERBICIDOV, t.j. pesticidov, ki se uporabljajo za uničenje neželjenih rastlin. Selektivni herbicidi ubijejo specifične tarče, željeno rastlino pa pustijo nepoškodovano; neselektivni h. pa ubijejo vse rastline.

Herbicide razvrščamo glede na aktivnost, uporabo, kemijsko strukturo in način delovanja.

Razvrstitev glede na aktivnost:

  • kontaktni herbicidi (uničijo le tkivo, ki je v kontaktu s herbicidom, delujejo najhitreje);
  • sistemski herbicidi (vstopijo globlje v rastlinsko tkivo in se prenesejo po rastlini - od listov proti koreninam ali obratno; lahko uničijo večje količine tkiva kot kontaktni herbicidi).

Razvrstitev glede na uporabo:

  • herbicidi, ki se dodajajo v zemljo, rastlina jih privzame skozi korenine:
    • herbicidi, ki se dodajajo v zemljo pred rastjo rastline, preprečijo kalitev ali zgodnjo rast iz semen (npr. plevela),
    • herbicidi, ki se dodajajo v zemljo po kalitvi rastline, v času rasti.

Razdelitev herbicidov glede na način delovanja:

  • inhibitorji sinteze lipidov (inhibitorji ACC encima-acetil koencim A karboksilaze tako delujejo na prvi korak sinteze lipidov in vplivajo na membrane v meristemu rastlin);
  • inhibitorji sinteze razvejanih aminokislin (inhibitorji ALS encima-acetolaktat sintaze, ki sodeluje pri prvem koraku sinteze razvejanih aminokislin);
  • inhibitorji fotosinteze na fotosistemu 2 (zmanjšajo tok elektronov z vode na NADPH2, povzročijo, da se elektroni akumulirajo na klorofilih);
  • generatorji prostih radikalov;
  • inhibitorji sinteze karotenoidov;
  • inhibitorji sinteze aromatskih aminokislin (inhibitorji EPSP sintaze- enolpiruvilšikimat 3-fosfat sintaze tako delujejo na sintezo triptofana, fenilalanina in tirozina);
  • inhibitor sinteze glutamina (inhibitor GS-glutamin sintaze);
  • inhibitorji mitoze (delujejo na sestavljanje mikrotubulov);
  • inhibitorji sinteze celične stene;
  • rastni regulatorji (sintetični avksini-inhibirajo rast stebel in listov preko inhibicije sinteze proteinov in celične delitve);
  • herbicidi, ki porušijo strukturo membrane.


Prvi široko uporaben herbicid je bil 2,4-diklorofenoksiocetna kislina = 2,4-D (sintetičen avksin). S proizvodnjo in uporabo so pričeli v poznih 40. letih prejšnjega stoletja (p.st.). Proizvodnja je enostavna in poceni, zato je veliko v uporabi še danes. Selektivnost je majhna.
V 70. letih p.st. se je pojavil atrazin (inhibitor fotosistema 2). Je problematičen zaradi kontaminacije podtalnice, ne razpada hitro, prehaja v globlje plasti zemlje. Zaradi nizke cene se še danes pogosto uporablja.
Glifozat (EPSPS inhibitor) se je pojavil v 80. letih p.st. Glifozat deluje nespecifično; danes je glavni herbicid za kontrolo plevela pri rastlinah, odpornih proti posameznim herbicidom.
Lastnost modernih herbicidov je predvsem, da se hitro razgradijo kmalu po uporabi.



Viri:

Herbicide. Wikimedia Foundation, Inc. (20. 2. 2007) http://en.wikipedia.org/wiki/Herbicide (22. 2. 2007)

Pesticide. Wikimedia Foundation, Inc. (22. 2. 2007) http://en.wikipedia.org/wiki/Pesticide (22. 2. 2007)

Pesticidi. Zavod za zdravsteno varstvo Celje http://www.zzv-ce.si/okolje_in_mi/pesticidi.php (22. 2. 2007)

Pike D. R., Hager A. How herbicides work? University of Illinois http://www.ag.uiuc.edu/~vista/abstracts/aHERBWORK.html (22. 2. 2007)

Prather T. S., Ditomaso J. M., Holt J. S. 2000. Herbicide resistance: definition and management strategies http://anrcatalog.ucdavis.edu/pdf/8012.pdf (22. 2. 2007)

Mehanizem odpornosti proti pesticidom (OTA)Edit

Odpornost proti herbicidom je sposobnost rastline, da preživi in se razmnožuje tudi po izpostavitvi herbicidu v količini, ki bi bila normalno letalna za divji tip.
Odpornost je lahko naravna ali pa posredovana z genskim inženiringom.

O odpornosti proti herbicidom so prvič poročali l. 1970, danes odpornost narašča eksponentno. Nenehno izpostavljanje herbicidom vzdržuje selekcijski pritisk, zato narašča število odpornih rastlin (s tem pa tudi število odpornih plevelov).

Mehanizmi vzpostavljanbja odpornosti so pri kulturnih rastlinah in plevelih pogosto enaki.


3 osnovni mehanizmi odpornosti so:

  • odpornost na tarčnem mestu delovanja herbicida (najpogosteje): gre za spremembo v tarčnem mestu, ki nato prepreči vezavo herbicida. Če ima rastlina več kopij tega tarčnega mesta potrebuje herbicid za učinkovito delovanje več časa;
  • metabolna detoksifikacija: rastlina razgradi herbicid še preden ta lahko povzroči škodo;
  • preprečitev dostopa herbicida do tarčnega mesta: herbicid mora za delovanje doseči tarčno mesto, ki pa je daleč od samega vnosa in lahko rastlina uporabi mehanizme za preprečitev dostopa. Lahko pa rastlina herbicid tudi »razporedi« v metabolno neaktiven del, kjer herbicid ne more delovati.


Tehnike za produkcijo rastlin, odpornih proti herbicidom:

  • selekcijske metode: s selekcijo, kjer herbicid zagotovi selekcijski pritisk, proti herbicidu odporne rastline preživijo, občutljive pa ne. Če herbicid uporabljamo naprej, se odporne rastline uspešno razmnožujejo in postanejo dominantne v populaciji in tak fenotip stabiliziramo;
  • hibridizacija: gre za križanje med kulturnimi rastlinami, odpornimi proti herbicidom in pleveli;
  • največkrat pa gre za prenos genov (pridobimo transgene rastline - gen lahko kodira encim, odporen proti herbicidom ali encim, ki herbicid inaktivira):
    • transformacija z Agrobacterium tumefaciens
    • bombardiranje z delci
    • transformacija protoplastov (npr. s polietilen glikolom, elektroporacija, sonikacija, mikroinjiciranje)


Nekaj primerov odpornosti transgenih rastlin proti herbicidom:

  • odpornost proti glifozatu, ki deluje na EPSPS (sinteza aromatskih aminokislin):
    • vnos gena aroA(cp4) iz Agrobacterium- bakterijska EPSPS je zelo odporna proti glifozatu, lahko izpolni vlogo sinteze aromatskih aminokislin namesto rastlinskega EPSPS,
    • vnos gena gox iz Achromobacter- ta gen kodira encim GOX-glifozat oksidoreduktaza, ki razgradi glifozat (v AMPA in glioksilat);
  • odpornost proti fosfotricinu/glufozinatu, ki deluje na glutamin sintazo (sinteza glutamina iz amoniaka in glutamata; detoksifikacija amoniaka):
    • vnos gena, ki kodira dodatne kopije glutamin sintaze (amplifikacija tarčnega encima),
    • vnos genov pat iz Streptomyces viridochromogenes ali bar iz S. hygroscopicus – to sta gena za encim PAT (fosfotricin-N-acetiltransferazo, ki povzroči inaktivacijo PPT z acetilacijo njegove proste amino skupine);
  • odpornost proti 2, 4-D (rastni regulator):
    • vnos tfdA gena iz Alcaligenes eutrophus, ki razgradi 2, 4-D;
  • odpornost proti bromoksinilu (inhibitor fotosinteze):
    • vnos bxn gena iz Klebsiella ozaenae, ki kodira nitrilazo za razgradnjo bromoksila

Pri vnosih teh genov je treba biti pozoren na biološko varnost: kako novo vnešeni encim (oz. gen za encim) vpliva na rastlino, ali je toksičen za človeka, sesalce, ptice, ali je alergen, kakšni so razgradni produkti, ki nastanejo s tem encimom ipd. Tako so npr. ugotovili, da PAT encim ne vpliva negativno na rast rastline, ni toksičen in alergen za človeka, sesalce, ptice, pojavlja se le problem ostankov PPT po njegovi razgradnji s PAT encimom, ker bi le-ti lahko ostali v živilu ali krmi. Prav tako so ugotovili, da EPSPS (iz Agrobacterium) in GOX encim nista toksična in alergena.


Viri:

Duke S. O. 1996. Herbicide-resistant crops.
http://books.google.com/books?hl=en&lr=&id=R36Qy_78jmUC&oi=fnd&pg=PA13&sig=i4yCBHU5QrOjw1PZTNsd4m10Uxk&dq (22. 2. 2007)

Öktem. Herbicide resistant transgenic plants. 2004. Middle East Technical University http://plantbiotech.metu.edu.tr/BTECH704/herressist.pdf (22. 2. 2007)

Prather T. S., Ditomaso J. M., Holt J. S. 2000. Herbicide resistance: definition and management strategies http://anrcatalog.ucdavis.edu/pdf/8012.pdf (22. 2. 2007)

Toleranca na herbicide. Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta http://www.genetika.si/slike/vsebina/File/Rastlinska%20B/predavanja/Toleranca_na_herbicide.pdf (22. 2. 2007)

Pregled obstoječih GSO z odpornostjo proti herbicidom (JELKA)Edit

Te rastline so bile razvite, da bi preživele obdelavo z različnimi herbicidi, ki naj selektivno uničijo le plevel. Najpogosteje uporabljen herbicid je glifozat, ki selektivno deluje na različne vrste trav. Med rastlinami, ki so jim zagotovili odpornost proti temu herbicidu, so npr. soja, koruza, oljna ogrščica in bombaž.

V letu 2001 je bilo na svetu 52,6 milijona hektarov polj, na katerih so rasle transgene rastline. Približno štiri tretjine teh površin so predstavljale proti herbicidom odporne rastline. Preglednica 3 prikazuje skupno ocenjeno površino področij, poraslih s transgenimi rastlinami ter površino področij, poraslih z rastlinami, odpornimi proti herbicidom. Največ - približno dve tretjini površin se nahaja v Združenih državah Amerike. Preglednica 4 prikazuje površino poraslo s transgenimi rastlinami po posameznih državah.


Preglednica 3: Skupna ocenjena površina obdelovalnih, poraslih s transgenimi rastlinami ter površina področij, poraslih s transgenimi rastlinami odpornimi na herbicide v letih od 1996 do 2001. Preglednica1.JPG


Preglednica 4: Površina obdelovalnih površin v posameznih državah poraslih s transgenimi rastlinami v letu 2001.

Preglednica2.JPG


V letu 2001 so bile glavne gensko spremenjene rastline soja, koruza, bombaž in oljna ogrščica. Slika 1 prikazuje delež pridelovalnih površin glede na posamezno rastlino. Največji delež je predstavljala soja (63%).


Slika1.JPG

Slika 1: Delež pridelovalnih površin, na katerih so gojili posamezno kulturno rastlino v letu 2001.


Največ gensko spremenjenih rastlin, ki se uporabljajo v kmetijstvu, je odpornih proti herbicidom. Te so v letu 2001 gojili na 40,6 milijona hektarjev obdelovalnih površin. To so bile predvsem soja, koruza in bombaž. Le na 7,8 milijona hektarjev obdelovalnih površin so gojili rastline, odporne proti insektom, na 4,2 milijona hektarjev pa predvsem koruzo in bombaž, ki sta bila odporna tako proti insektom kot herbicidom. Slika 2 prikazuje spreminjaje obsega obdelovalnih površin med leti 1995 do 2001, na katerih so pridelovali gensko spremenjene rastline.


Slika2.JPG

Slika 2: Spreminjaje obsega obdelovalnih površin (v milijonih hektarov) med leti 1995 in 2001, na katerih so pridelovali gensko spremenjene rastline glede na posamezen tip odpornosti (odpornost proti herbicidom, odpornost proti insektom, odpornost proti herbicidom in insektom skupaj).


Število vrst in pridelek gensko spremenjenih rastlin se torej iz leta v leto povečuje. Odporne so proti različnim herbicidom, nekatere celo na več hkrati. Poleg kulturnih rastlin, ki se uporabljajo v prehranski industriji ali za pripravo živalske krme (soja, koruza, pšenica, oljna ogrščica, sladkorna pesa, bombaž, lan itd.), se uveljavlja tudi na herbicide odporno sadje (npr. ananas, melona), okrasno cvetje (orhideje, nageljni) ter rastline, s katerimi urejajo okolje (npr. šaš). V preglednici 5 so zbrane obstoječe rastline odporne proti herbicidom (gensko spremenjene ali ne-gensko spremenjene), njihov spekter odpornosti proti herbicidom in tehnika, s katero so vnesli gene. Kot ne-gensko spremenjene so mišljene rastline, ki so jih pridobili s selekcijo ali usmerjeno kemijsko mutagenezo.


Preglednica 5: Pregled obstoječih GSO rastlin odpornih proti herbicidom
Vrsta rastline Uporaba Odpornost proti herbicidu/-om Tehnika vnosa genov
LucernaMedicago sativaIzdelava krme za živino.glifozat Transformacija z Agrobacterium tumefaciens.
Ananas - Ananas comosusUporaba za prehranske namene.fosfinotricin (glufozinat amonij)Bombardiranje z mikrodelci.
Argentinska oljna ogrščicaBrassica napusIzdelava olja za prehrano in izdelava krme za živino.glifozatTransformacija z Agrobacterium tumefaciens.
BombažGossypium hirsutumL.Proizvodnja za izdelavo vlaken ali semena za živalsko krmo in olje.sulfonilurea (tiasulfuron in metilsulfuron-metil), bromoksinil in ioksinil, glifozat, fosfinotricin (glufozinat amonij)Transformacija z Agrobacterium tumefaciens ali s selekcijskimi metodami.
PotrošnikChichorium intybusProizvodnja za prehrano. Sveža ali predelana.glifozinatTransformacija z Agrobacterium tumefaciens.
Jedilna bučaCucurbita pepo
KoruzaZea mays L.Pridelava za prehrano (moka, olje) ali živalsko krmo (silaža).glufozinat, fosfinotricin (glufozinat amonij), glifozat Bombardiranje z mikrodelci, selekcija, transformacija z Agrobacterium tumefaciens.
LanLinum usitatissimum L. Uporaba za izdelavo lanenega olja in živalsko krmo.sulfonilurea (tiasulfuron in metilsulfuron-metil)Transformacija z Agrobacterium tumefaciens.
LečaLens culinarisPrehransko pomembna poljščina za človeško prehrano in krmo.imazetapirKemijsko inducirana mutageneza semen.
MelonaCucumis meloZa prehrano – sveži ali predelani sadeži.
NageljDianthus caryophyllus Proizvodnja svežega rezanega cvetja.sulfonilurea (tiasulfuron in metilsulfuron-metil)Transformacija z Agrobacterium tumefaciens.
OrhidejeUporaba v vrtnarstvu za okrasno cvetje,fosfinotricin (glufozinat amonij)
ParadižnikLycopersicon esculentumZa človeško prehrano (sveži ali predelani).
PšenicaTriticum aestivumZa človeško prehrano in krmo.imidazolinon (cinamid in imazetapir), glifozatKemijsko inducirana mutageneza semen, transformacija z Agrobacterium tumefaciens.
RižOryza sativaPridelava za prehrano, krmo in industrijske namene.imidazolinon (imazetapir), fosfinotricin (glufozinat amonij)Kemijsko inducirana mutageneza semen, direktni prenos DNA, transformacija z Agrobacterium tumefaciens.
Sladkorna pesaBeta vulgarisPridelava za prehrano – sveža ali predelana (sladkor).glifozat, fosfinotricin (glufozinat amonij)Transformacija z Agrobacterium tumefaciens.
SojaGlycine max L.Produkcija za človeško prehrano (proteini, olje, vlaknine).fosfinotricin (glufozinat amonij), glifozatBombardiranje z mikrodelci.
SončnicaHelianthus annuusProdukcija za izdelavo olja.imidazolinonSelekcija naravnih mutacij.
ŠašAgrostis stoloniferaUtrjevalec zemlje na igriščih za golf. Pogosto se uporablja tudi za krmo.glifozatBombardiranje z mikrodelci.
TobakNicotiana tabacum L.Za izdelavo cigaret.bromoksinil in ioksinilTransformacija z Agrobacterium tumefaciens.


Viri:
Agricultural Biotechnology: Herbicide Tolerant Crops in Australia. 2004. O’Brien P.(ed.). Canberra, Bureau of Rural Sciences: 88 str.

Agbios: GM Database. 1999. Agbios, Ontario http://www.agbios.com/dbase.php (24. 2. 2007): 8 str.

Sripaoraya S., Marchant R., Power J. B., Davey M. R. 2001. Herbicide-tolerant transgenic pineapple (Ananas comosus) produced by microprojectile bombardment. Annals of Botany, 88: 597-603

Knapp J. E., Kausch A. P., Chandlee J. M. 2000. Transformation of three genera of orchid using the bar gene as a selection marker. Plant Cell Reports, 19: 893-898

Vplivi delovanja GSO z odpornostjo proti pesticidom na okolje zaradi vnešenega gena (JANA)Edit

Gensko spremenjene rastline z odpornostjo proti herbicidom so predvsem poljščine, ki se gojijo intenzivno na velikih površinah. Vsak poseg v naravno okolje – od sonaravne ("ekološke") do intenzivne pridelave, v okolju pusti posledice. Vplivi na okolje so lahko pozitivni ali negativni z večjimi ali manjšimi razsežnostmi. Zato je pričakovati, da bo na okolje vplivalo tudi kmetovanje z gensko spremenjenimi rastlinami.


Gensko spremenjen rastline so lahko pomemben vir hrane, medicinsko in industrijsko pomembnih snovi. Zato je pomembno, da se njihov negativni vpliv na okolje zmanjša ali prepreči.


Glavne nevarnosti za okolje so:

  • Horizontalni prenos genov,
  • Povečanje odpornosti plevela proti herbicidom (prenos genov ali naravne mutacije)
  • Izguba biološke pestrosti
  • Toksičnost


Nevarnosti za zdravje ljudi:

  • Toksičnost (produkcija toksinov zaradi novih genov)
  • Alergijske reakcije (lahko jih povzročijo novo nastali proteini)
  • Odpornost proti antibiotikom (prenos genov odpornosti proti antibiotikom na povzročitelje bolezni)


Tu se bomo osredotočili le na nevarnosti in posledice gensko spremenjenih rastlin z odpornostjo na herbicide.


Pri gensko spremenjenih rastlinah, ki se spolno razmnožujejo, lahko pride do prenosa genov na sorodne vrste. Gensko spremenjene rastline z odpornostjo na herbicide so večinoma poljščine. Večina poljščin, ki se goji za pridelavo hrane, ne izvira s področij, kjer se intenzivno pridelujejo. Rastline, ki v nekem okolju niso avtohtone, v naravi nimajo sorodnih vrst, zato je prenos genov omejen. Na primer krompir izhaja iz Južne Amerike, koruza izhaja iz Mehike, zato ti dve poljščini v Evropi nimata naravnih sorodnikov na katere ali s katerih bi se geni lahko prenašali.


Horizontalni prenos genov:

Horizontalni prenos genov se ponavadi zgodi preko peloda. Tako se geni lahko prenesejo z gensko spremenjenih rastlin na divje rastline ali obratno. Vendar pa večina poljščin ni avtohtonih v okoljih, kjer se jih intenzivno prideluje, zato v teh okoljih nimajo sorodnih vrst in zato ne more priti do prenosa genov.


Načeloma prenos genov z gensko spremenjenih rastlin na divje rastline nima hujših posledic. Hibrid, ki nastane, nima prednosti pred ostalimi divjimi rastlinami, saj so poljščine prilagojene na rast v agrikulturnih okoljih, zato se hibrid ne more razmnoževati v naravnem okolju. Zato prenos genov z gensko spremenjene rastline na avtohtono rastlino še ne pomeni, da bo tak hibrid imel prednosti v naravnem okolju. Poleg tega pa je v večini primerov tak hibrid sterilen, kar pomeni, da se ne more spolno razmnoževati in prenašati genov naprej.


Če pa tak hibrid vseeno uspešno raste, je glavna nevarnost, da je hibrid s prenesenim genom prejel gen za odpornost proti herbicidom. To pomeni, da herbicidi nanj ne bodo več delovali in bo kmetovalcem povzročal preglavice, saj ga tudi povečano škropljenje s herbicidi ne bo uničilo. V takem primeru bo na okolje negativno vplivala povečana poraba herbicidov. Posledica bo npr. zmanjšana biološka pestrost okolja.


V Veliki Britaniji do sedaj še niso zasledili, da bi se hibridi med gensko spremenjenimi in divjimi rastlinami v naravi razvijali invazivno. V ZDA je bil ugotovljen prenos genov z gensko spremenjen pšenice na plevel Aegilops cylindrica. Gensko spremenjena pšenica ima tri različne genome A, B in D. Le genom D se lahko prenaša na omenjeni plevel. To sicer zmanjša možnost prenosa genov z gensko spremenjene pšenice na plevel Aegilops cylindrica, vendar pa v okolju obstajajo tudi druge rastline na katere bi bil možen prenos genov iz katerega koli genoma A, B ali D. Takih hibridov še niso našli, niti ni znano kako se hibridi obnašajo v okolju.


Prenosa genov z gensko spremenjenih rastlin na avtohtone rastline se omejuje tako, da se take rastline sadi le v okoljih, kjer nimajo naravnih sorodnikov ali pa se okoli polj z gensko spremenjenimi rastlinami uredijo t. i. pufrske cone, kjer zasadimo rastline s katerimi genski prenos ni mogoč.


Vplivi na živali:

Krma za živali že dolgo vsebuje gensko spremenjene rastline in encime pridobljene iz gensko spremenjenih mikroorganizmov. Negativnih učinkov še niso zaznali, saj se gensko spremenjena DNA in proteini hitro presnovijo in razpadejo v manjše enote, ki pa živalim niso škodljive.


Prenos genov na mikroorganizme:

Prenos genov z gensko spremenjenih rastlin na mikroorganizme, ki bi s z njimi pridobili večjo odpornost, je malo verjeten. V poštev bi lahko prišli geni za odpornost proti antibiotikom. Vendar zakoni prepovedujejo uporabo genov za odpornost proti antibiotikom, ki se uporabljajo za zdravljenje infekcij pri ljudeh, v gensko spremenjenih rastlinah.


Prihodnost:

Genski inženiring lahko pospeši uničujoče dejavnike intenzivne pridelave ali pa zmanjša njihove učinke. Zato se s tem področjem danes ukvarja precejšnje število znanstvenikov. V prihodnosti načrtujejo razvoj gensko spremenjenih rastlin s katerih genski prenos na divje rastline ne bi bil mogoč. S tem bi pomembno vplivali na sobivanje gensko spremenjenih rastlin z divjimi rastlinami v okolju. Delo s takimi organizmi mora biti znanstveno utemeljeno in mora reševati posamezne primere upoštevaje vrsto rastline, njene lastnosti ter lastnosti ekosistema v katerem se bo take rastline gojilo.

Vplivi na okolje zaradi prekomerne uporabe pesticidov (zaradi GSO)(ŠPELA)Edit

Herbicidi so kemikalije, ki jih kmetje zelo pogosto uporabljajo za zatiranje plevela na poljih, v gozdovih in na vrtovih. Predstavljajo veliko tveganje za okolje in zdravje ljudi, ki pridejo v stik z njimi. Primera za to sta Alachlor in 2,4-D, ki sta v ZDA med najbolj priljubljenimi pesticidi. Predpostavljajo namreč, da sta karcinogena in povzročata porast raka pri ljudeh. Problem herbicidov je tudi, da se v okolju ohranjajo in jih velikokrat najdemo v podtalnici. Toksični so za živali in druge rastline, celo do mere, ko lahko ogrozi celotne populacije na določenem področju.

Genski inženiring je v svojih začetkih obljubljal zmanjšanje okoljskega tveganja in celo napredek poljedelstva do te meje, da pesticidov sploh ne bi več uporabljali. Žal se je zgodilo, da poznamo že kar nekaj gensko spremenjenih kulturnih rastlin, ki so proti herbicidom in drugim pesticidom odporne. To v praksi lahko pomeni, da namesto, da bi težili k manjši uporabi toksičnih produktov, kmetovalcem omogočimo, da uporabljajo pesticide v večjih količinah brez škode za svoj pridelek.

Največji problem takšnega načina poljedelstva je v tem, da je to korak proč od želenega, okolju varnega kmetijstva, brez uporabe toksičnih substanc. In ne le to, večji kmetje so začeli tudi opuščati stare metode za zatiranje plevela, kot so kolobarjenje, mešanje pridelkov in odgovorno obdelovanje zemlje.

Razvoj gensko spremenjenih rastlin deluje na povečano porabo pesticidov (herbicidov) saj:

  • Vsa največja svetovna podjetja, ki prodajajo pesticide, dajejo veliko denarja za raziskave na področju za herbicide tolerantnih rastlin.
  • Na voljo je vedno več vrst gensko spremenjenih kulturnih rastlin z odpornostjo proti herbicidom in med njimi so tudi prehransko najpomembnejše rastlinske vrste kot korenje, bombaž, koruza, oves, krompir, riž, soja, sladkorna pesa, sladkorni trs, sončnice, paradižniki, pšenica in druge.
  • Poleg prehransko pomembnih rastlin gojimo proti herbicidom odporne tudi druge ekonomsko pomembne vrste, kot so tobak, nemška detelja in okrasne rastline.
  • Ne da bi poškodovali svoj pridelek, lahko v gojenju proti herbicidom odpornih rastlin uporabimo za zatiranje plevelov celo trikratne količine pesticida.
  • Ker se prenaša odpornost tudi na plevele, je potrebna vedno večja poraba herbicida, da dosežemo enake učinke.
  • Zmanjšuje se uporaba tradicionalnih metod za zatiranje plevela.


Problemi, ki se pojavljajo zaradi uporabe herbicidov:

  • Herbicidi lahko povzročajo bolezni pri ljudeh in živalih, ki pridejo v stik z njimi preko podtalnice.
  • S herbicidi lahko škodujemo netarčnim rastlinam.
  • Če plevele uničujemo le s herbicidi in ti ne delujejo negativno na naš pridelek, uporabljamo večkratni nanos in s tem porabljamo povečane količine herbicidov.
  • Uporaba herbicidov za zaščito vodnih organizmov povzroča razkroj vodnih plevelov, s tem se zmanjša količina v vodi raztopljenega kisika, kar vodi k pomoru rib.
  • Nekateri herbicidi so neposredno toksični za živali naravnega okolja, ki se prehranjujejo s obdelovanimi rastlinami.
  • Ker so živali in rastline v ekosistemih medsebojno odvisne, herbicidi negativno vplivajo na vse udeležence v ekosistemu. Odstranitev nekaterih rastlin lahko npr. zmanjša zalogo hrane za določene živali npr. žuželke. Ker žuželke zato poginjajo, imajo manj hrane tudi večje živali, ki so prehransko odvisne od žuželk.
  • Če herbicidi preko podtalnice preidejo v reke so prizadeti tudi vodni ekosistemi, torej živali kot so ribe, ptice in plazilci…



Nekateri najbolj pogosto uporabljani herbicidi, ki so škodljivi za zdravje ljudi:

  • Alachlor : Uporablja se za zaščito žit, koruze, soje in arašidov.
    • Povzroča lahko probleme z očmi, jetri, ledvicami in vranico, anemijo ter poveča nevarnost za razvoj rakavih obolenj.
  • Atrazine: Predvsem za zaščito koruze.
    • Če ga uživamo pripelje do kardiovaskularnih in reproduktivnih težav.
  • Endothall: Pri pridelavi sladkorne pese, špinače in krompirja.
    • Povzroča intestinalne motnje.


Herbicidi so torej za okolje in ljudi zelo škodljivi. Kljub temu, da lahko z gensko spremenjenimi rastlinami, odpornimi proti herbicidom, dosegamo večje pridelke kulturnih rastlin, pa bi po mnenju mnogih tako biotehnologija kot agronomija morali težiti k iskanju alternativnih rešitev za zatiranje plevelov, denar, ki ga porabljajo za razvoj novih na strupe odpornih rastlin, pa vložiti v raziskave za gensko spremenjene rastline, ki so bolj odporne na naravne dejavnike. To bi hkrati izboljšalo rast kulturnih rastlin in vplivalo na zmanjšano uporabo zaščitnih sredstev.


Viri:
Goldburg R., Rissler J., Shand H., Hassenbrook C. 1990. Biotechnology's bitter harvest. Herbicide-tolerant crops and the threat to sustainable agriculture. http://www.environmentaldefense.org/documents/241_Biotechnology.htm (24.2.2007)

Historyofwaterfilters.com. 2004. Herbicides and insecticides – Specific chemicals and health effects. http://www.historyofwaterfilters.com/herbicides-insecticides-2.html (24.2.2007)

Pesticides and Birds Campaigin. 2005. http://www.abcbirds.org/pesticides/herbicides_and_birds.htm (24.2.2007)

Washington State Department of Ecology. Aquatic plant management. Aquatic Herbicides. http://www.ecy.wa.gov/programs/wq/plants/management/aqua028.html (24.2.2007)

Ukrepi za zmanjšanje okoljskega rizika GSO (ROK)Edit

Zaradi vseh tveganj, ki jih GSO predstavljajo za okolje in človeka, je delo z njimi v vseh državah razvitega sveta močno regulirano. Zakonodaja omejuje raziskovanje v odprtih sistemih, ki bi eventuelno lahko pripeljalo do gensko spremenjene rastline. Vsi, ki se želijo v svojih laboratorijih ukvarjati z GSO rastlinami, morajo svoje namere sporočiti odgovornemu uradu. Ko želijo GSO rastline testirati na poljih v naravi, morajo odgovornemu uradu predložiti obširno dokumentacijo, na podlagi katere organ dovoli ali prepove testiranje. Preden pa se GSO rastline ali njihove produkte ponudi trgu, morajo ti skozi obsežen postopek preverjanja varnosti za ljudi in tudi za okolje.
V nadaljevanju se bom omejil na zakonodajo, ki velja v Sloveniji. V Sloveniji so z zakonom regulirani le organizmi, ki so spremenjeni s pomočjo tehnik rekombinantne DNA. Zakonodaja opisana v nadaljevanju ne velja za organizme, pridobljene z mutagenezo in fuzijo celic.

Laboratorijsko delo
Na splošno so vsi GSO razporejeni v štiri varnostne razrede. V skladu s razporeditvijo je potrebno postopati pri delu z GSO.
1. varnostni razred - zanemarljivo tveganje Ni potrebna prijava dela, če se to izvaja v prijavljenem zaprtem sistemu, ki zadošča predpisanim standardom. Ministrstvo lahko kadarkoli prekine delo, če med rutinskim nadzorom ugotovi nepravilnosti.
2. varnostni razred - majhno tveganje Delo je potrebno prijaviti pristojnemu ministrstvu in počakati na dovoljenje. Če to ni izdano v 45ih dneh se lahko prične z delom. Tudi v tem primeru ministrstvo lahko prekine delo.
3. varnostni razred - zmerno tveganje Delo je potrebno prijaviti pristojnemu ministrstvu in počakati na dovoljenje. Z delom ni dovoljeno pričeti pred izdajo dovoljenja. Ministrstvo ima za to 45 dni časa, če se je v laboratoriju že delalo z organizmi enakega varnostnega razreda, drugače pa mora odločiti v 90ih dneh.
4. varnostni razred - veliko tveganje Velja enako kot za 3. varnostni razred.

Namerno sproščanje GSO v okolje
Prijavitelj, ki želi sprostiti GSO v okolje mora izdelati oceno tveganja in ukrepe, ki bi se izvajali v primeru nenadzorovanega širjenja GSO v okolju. Nato ministrstvu, pristojnem za gozdarstvo, kmetijstvo in prehrano, predloži prošnjo za izpust in priloži omenjeno oceno tveganja. Prijavitelj obvezno počaka na dovoljenje ministrstva, ki se pri njegovi izdelavi posvetuje s strokovno komisijo.

Oddaja izdelka na trg
Preden proizvajalec ponudi GSO rastlino ali produkt iz take rastline, mora pridobiti ustrezno dovoljenje, ki ga izda ministrstvo, pristojno za kmetijstvo, gozdarstvo, prehrano in zdravje. Prosilec mora prošnji priložiti:
-Tehnično dokumentacijo o izdelku za trženje;
-Oceno tveganja nameravanega dajanja izdelka na trg;
-Podatke o pogojih dajanja izdelka in trajanja dovoljenja za trženje.
Pristojna ministrstva se morajo posvetovati s strokovno komisijo imenovano za to področje in najkasneje v 105ih dneh odločiti o dovoljenju za prodajo. Dovoljenje je izdano za določen čas (ne več kot za 10 let) z možnostjo podaljšanja.
Po pridobitvi dovoljenja mora prosilec stalno izvajati monitoring in ob sumu na neugodne učinke, ki jih ima njegov izdelek, nemudoma obvestiti pristojno ministrstvo. Poleg tega mora biti na izdelku jasno označeno, da gre za izdelek iz GSO.

Ocena tveganja
Ocena tveganja se izdela na podlagi znanih dejstev o potencialnih nevarnostih GSO za okolje in človeka. Pri tem je potrebno pozorno preveriti predvsem:
-Toksičnost in alergenost produktov genov za ljudi in okolje. Produkt ne sme delovati toksično na netarčne organizme. -Možnost širjenja vnešenih genov v okolje, predvsem na sorodne divje rastline. -Prisotnost rezistenc na antibiotike, ki so posledica označevanja za selekcijo transformiranih celic.
V primeru, da se ugotovi kakršnekoli negativne posledice GSO rastline ali se nanje sumi, se začasno prekine z uporabo take rastline ali s trženjem produkta.

Viri:
Vlada Republike Slovenije, Ministrstvo za okolje in prostor. 2006. Zakon o ravnanju z gensko spremenjenimi organizmi. http://www.mop.gov.si/si/zakonodaja_in_dokumenti/okolje/zakon_o_ravnanju_z_gensko_spremenjenimi_organizmi/ (27.2.2007)

United States Regulatory Agencies Unified Biotechnology Website. 2007. http://usbiotechreg.nbii.gov/index.asp (27.2.2007)

Primerjava GSO rastlin z navadnimi rastlinami (JELKA)Edit

Razen vstavljenega gena za rezistenco proti herbicidom, se gensko spremenjene rastline ne ločijo od navadnih rastlin. Pravimo, da so taki organizmi "bistveno podobni" (angl. substantially equivalent). Mnoge transgene rastline imajo vgrajene še gene za odpornost proti antibiotikom, ki služijo za selekcijo tekom razvoja rastline.

Gensko spremenjene rastline so bile razvite v želji povečati produktivnost in vzdržnosti kmetijskih sistemov ter večjo kontrolo plevela na kmetijskih površinah. Največje koristi gojenja takih rastlin so:

  • manjša škoda in izguba pridelkov zaradi razrasti plevela,
  • učinkovita kontrola problematičnih plevelov,
  • zaradi zatiranja plevela, je za rastlino na voljo več hranil,
  • manj fizičnega dela,
  • manjša poraba goriva (manj izpustov CO2 in SO2 v ozračje) in energije,
  • zmanjšana poraba herbicidov (pri rastlinah neodpornih proti herbicidom, je za uspešno zatiranje plevelov potrebno uporabljati več različnih herbicidov v različnih razvojnih fazah rastline),
  • zmanjšana škoda tal zaradi obdelovanja.


Kljub morebitnemu prihranku denarja pa je vzgajanje transgenih rastlin pogojeno tudi s stroški nabave takih rastlin oz. semen. Gensko spremenjene rastline so večinoma last podjetij kot so Novartis Seeds, Monsanto Company, Bayer CropScience, Calgene Inc., BASF Corp. in druga. Ta podjetja prodajajo rastline, ki so odporne proti njihovi vrsti herbicida. Podjetje Monsanto proizvaja herbicid RoundUp (glifozat), na katerega so odporne RoundUp-Ready rastline (soja, kouza, bombaž, oljna ogrščica, alfalfa). Clearfield je znamka herbicida (imidazolinon) podjetja BASF Corp. Prodajajo tudi semena koruze, soje, riža, pšenice, sončnic, ki so nanj odporne. Liberty herbicidi (glufozinat-amonij) so proizvod podjetja Bayer CropScience. LibertyLink proizvoda, ki sta proti temu herbicida odporna, sta koruza in oljna ogrščica. Podjetja zagotavljajo, da sta poraba herbicida in obremenitev okolja manjša.


Morebitna tveganja zaradi gojenja proti herbicidom odpornih rastlin:

  • toleranca na herbicide se lahko prenese na plevel, herbicid čez čas postane neuporaben,
  • poljščine so lahko manj hranljive, lahko proizvajajo toksine, alergene ali karcinogene snovi,
  • poljščine so bolj dovzetne za bolezni,
  • poljščine potrebujejo več hranil,
  • pri nekaterih proti herbicidom odpornih rastlinah so opazili manjši donos v primerjavi z občutljivimi rastlinami,
  • kljub morebitnemu prihranku je vzgajanje transgenih raslin pogojeno tudi s stroški nabave takih rastlin oz. semen in herbicidov,
  • proti herbicidom odporne rasline lahko postanejo invazivne in jih je težko nadzorovati,
  • zaradi uporabe transgenih rastlin lahko v zemlji pride do porušenja mikrobnega ravnovesja,
  • markerski geni za rezistenco proti antibiotikom bi se lahko prenesli na bakterije (kar je majhna verjetnost).



Viri:
Agricultural Biotechnology: Herbicide Tolerant Crops in Australia. 2004. O’Brien P.(ed.). Canberra, Bureau of Rural Sciences: 88 str.

Agbios: GM Database. 1999. Agbios, Ontario http://www.agbios.com/dbase.php (25. 2. 2007): 8 str.

Liberty herbicide product information - Bayer CropScience. 2007. Bayer CropScience, North Carolina http://www.bayercropscienceus.com/products/view:liberty/ (25. 2. 2007): 1 str.

AvtorjiEdit

Jana Kalan
Jelka Pohar
Ota Fekonja
Rok Gaber
Špela Leban

Ad blocker interference detected!


Wikia is a free-to-use site that makes money from advertising. We have a modified experience for viewers using ad blockers

Wikia is not accessible if you’ve made further modifications. Remove the custom ad blocker rule(s) and the page will load as expected.

Also on Fandom

Random Wiki