Varel Bailey, Anita, Iowa, USA Jill Euken, Lewis, Iowa, USA

Prezentacja na temat: "Varel Bailey, Anita, Iowa, USA Jill Euken, Lewis, Iowa, USA"— Zapis prezentacji:

1 Varel Bailey, Anita, Iowa, USA Jill Euken, Lewis, Iowa, USA
Biotechnologia to przyszłość ludzkości: Żywność, pasze, paliwo i farmaceutyki Biotechnology: Food, Feed, Fuel, and Pharmaceuticals for the Future of Humanity Varel Bailey, Anita, Iowa, USA Jill Euken, Lewis, Iowa, USA

2 Varel Bailey 1200 akrów kukurydzy, soi, lucerny;
bydło, trzoda chlewna, owce;

3 Jill Euken Specjalistyczna produkcja przemysłowa/biotechnologiczna
Uniwersytet Stanowy Iowa 2500 akrów kukurydzy, soi, lucerny; bydła opasowe, chów bydła mięsnego

4 Iowa State University: A Land Grant Institution
Uniwersytet Stanowy Iowa: Wyższa szkoła rolnicza uzyskująca wsparcie stanowe (ang. Land Grant Institution) Iowa State University: A Land Grant Institution Badania Edukacja Działania o szerokim zasięgu

5

6 Why I use GMOs: Powody, dla których stosuję GMO: Większe plony
Wyższa jakość produktów Większa spójność plonów Brak ryzyka związanego z terminowością stosowaniem środków chemicznych Mniej „wypraw” na pola

7 Why I use GMOs (continued)
Powody, dla których stosuję GMO (ciąg dalszy) Większe nakłady producentów nasion na rzecz poprawy potencjału genetycznego Możliwość uzyskiwania zróżnicowanych produktów dostosowanych do konkretnych zastosowań końcowych Znaczny wzrost wydajności gospodarstwa w dalszej perspektywie Zdrowe środowisko

8 Hybryda niemodyfikowana, poddana działaniu środka owadobójczego
Wyższa wydajność „potrójnej hybrydy” podczas suszy w NE “Triple Stack” Hybrid Showing Superior Performance Under Drought Conditions in NE Hybryda niemodyfikowana, poddana działaniu środka owadobójczego Potrójna hybryda, do której wprowadzono wszystkie trzy cechy genetyczne

9 Future Corn Production
Produkcja kukurydzy w przyszłości Plony kukurydzy w przeszłości oraz tendencje w zakresie tej uprawy w Stanach Zjednoczonych Corn yield are trending upwards, at an increasing pace. However, corn grain alone will not be able to supplant foreign oil. tendencja na przestrzeni 25 lat tendencja na przestrzeni 15 lat tendencja na przestrzeni 10 lat Źródło: NCGA, listopad 2006 r.

10 Dalszy wzrost plonów kukurydzy
- ogromne postępy na przestrzeni ostatnich dziesięciu lat Rzeczywisty wzrost poziomu hodowli w kontekście praktyk uprawy Źródło: marzec Crop Science. Ref# 46:

11 Wpływ na ubezpieczenie plonów
Dystrybucja kukurydzy z potrójną modyfikacją wiąże się z mniejszym ryzykiem niższych zbiorów Obszar po lewej stronie krzywej gwarancji plonów mierzy prawdopodobieństwo uzyskania plonów poniżej tego poziomu. Powierzchnia obszaru krzywej rozkładu potrójnej hybrydy (kolor brązowy) jest mniejsza od powierzchni objętej dystrybucją odmiany niemodyfikowanej (kolor pomarańczowy) po lewej stronie linii gwarancji zbiorów. Krzywa rozkładu potrójnej hybrydy (kolor brązowy) oznacza niższą stawkę ubezpieczenia na wypadek uzyskania plonów poniżej gwarantowanego poziomu. Kukurydza niemodyfikowana Kukurydza z potrójną modyfikacją gęstość prawdopodobieństwa Gwarancja plonów Zbiory (bu/akr) Źródło: Agri Analytics

12 Tworzenie koncepcji BYE
Kukurydza z potrójną modyfikacją charakteryzuje się wyższymi średnimi plonami i niższym ryzykiem ich utraty GMO z potrójną modyfikacją daje lepsze wyniki niż odmiany niemodyfikowane, zwłaszcza w warunkach „stresu”. Metody statystyczne i symulacyjne umożliwiają oszacowanie rozkładu plonów potrójnej hybrydy. W przypadku producentów prowadzących uprawę kukurydzy potrójnie modyfikowanej, krzywa rozkładu plonów przechodzi z koloru pomarańczowego do brązowego. Kukurydza niemodyfikowana Kukurydza z potrójną modyfikacją Gęstość prawdopodobieństwa Plony (bu/akr) Źródło: Agri Analytics

13 Oferta sektora w zakresie soi*
Stały rozwój osiągnięć w dziedzinie biotechnologii niemal w każdym roku Agronomia Jakość/Żywność Kwas stearodonowy Niska zawartość kwasów nasyconych (Monsanto) Rdza Wysoka zawartość β-konglicyniny Wysoka zawartość starynianów (Monsanto; Du Pont) Odporność na dikambę (Monsanto) Z zawartością przeciwciał: (przeciwko E. coli 0157:H) Pasza: soja wysokobiałkowa (Monsanto; Du Pont) Plon Niska zawartość fitynianu (DuPont) Niska zawartość kwasu linolenowego (Syngenta) Zmodyfikowana globulina 7S białka FF (DuPont) Choroba Duża zawartość oleju (Du Pont) Odporność na glifosat & izoksazol (Bayer)* Wysokie właściwości oleiste, wysoka zwartość stearynianów (DuPont) Mątwik sojowy GAT/Glifosat-ALS (Pioneer) Przetwórstwo: Soja wysoko-oleista (Monsanto) Odmiana Liberty Link (Bayer) Odporność na herbicydy: 2,4-D (Dow) oraz herbicydy zawierające kwas aryloksyfenoksy propionowy * Szacowany kanał dystrybucyjny osiągnięć biotechnologii w dziedzinie soi opracowany przez Amerykańskie Stowarzyszenie plantatorów soi, listopad 2007

14 Corn and Wheat Yield Comparisons
Porównanie plonów kukurydzy i pszenicy Kukurydza Pszenica w bu (buszel) Lata

15 Requirements for GMOs Warunki upraw GMO Wyższy koszt nasion
Specyfika zdarzeń Wymóg 20% obszaru bezpieczeństwa w najbliższym sąsiedztwie w celu ograniczenia rozwoju odporności „Ukierunkowanie” określonej produkcji na konkretne rynki Rygorystyczny system śledzenia procesu produkcji

16 Costs for GMO Seed Koszt nasion GMO Nasiona fasoli 50# Nie-GMO GMO
Nie-GMO GMO Pioneer $32 $40 Stine $21 Nasiona kukurydzy 80K Nie-GMO GMO Pioneer $ 165 Bt-corn borer (CB) $185 Roundup Ready (RR) CB + RR $209 Root worm (RW)+CB+RR CB+RW+RR+Liberty Link (LL) $225

17 Specificity of “Events”
Specyfika osiągnięć

18 Bailey Farms Seed Corn Tags 2008
Oznakowania nasion kukurydzy w Bailey Farms w 2008 r.

19 Refuge Layout Options Opcje rozmieszczenia obszaru bezpieczeństwa
Pole kukurydzy Bt Obszar bezpieczeństwa wolny od Bt Soja

20 Government Regulations of GMOs
Nadzór rządowy nad uprawami GMO w Stanach Zjednoczonych Ministerstwo Rolnictwa Odpowiada za przepisy dotyczące upraw roślin i hodowli zwierząt genetycznie modyfikowanych Agencja ds. Żywności i Leków (FDA) Odpowiada za bezpieczeństwo artykułów żywnościowych Agencja Ochrony Środowiska Odpowiada za bezpieczeństwo środowiska

21 GMO: one tool in intensive management
GMO: jedno narzędzie intensywnego gospodarowania Antena GPS System naprowadzania Monitor do obserwacji plonów i naprowadzania Wydruk informacji na temat obszaru obsianego o plonach Strona internetowa „Know before you grow” [Dowiedz się, zanim rozpoczniesz uprawę]

22 GPS Technologies Allow Careful Tracking and Monitoring of GMO Crops
Technologie GPS umożliwiają dokładne śledzenie i monitorowanie upraw GMO

23 Corn Planting, 2007 Varieties
Zasiewy kukurydzy – odmiany 2007

24 2005 Corn Harvest Bailey Farms
Rolnik: Varel Bailey Gospodarstwo: Bailey Farms Pole: W 80 Rok: 2005 Działanie: Zbiór ziarna Uprawa/Produkt: KUKURYDZA Operacja: Zbiór -1 Powierzchnia: 72,46 akrów Średnie plony: 156,80 bu/akr Średnia wilgotność: 13,36% Zbiór kukurydzy 2005 2005 Corn Harvest Bailey Farms Szacunkowa ilość (masa sucha) (bu/akr) Powierzchnia (w akrach) Szacunkowa ilość (masa sucha) (bu/akr)

25 Sektor produkcji etanolu w USA
Obecna zdolność produkcyjna = 169 zakładów; 9,2 mld galonów/rok Zdolność produkcyjna zakładów w trakcie budowy lub rozbudowy: 5,7 mld galonów/rok 71 nowych zakładów produkcji etanolu i inwestycji w zakresie rozbudowy w trakcie realizacji (niektóre inwestycje zostały zawieszone) Rozbudowa/Nowa budowa Zakłady prowadzące produkcję Źródło: CARD W sezonie 2006/2007 do produkcji paliwa etanolowego zużyto 2,117 mld bu kukurydzy. Szacuje się, że w roku gospodarczym 2007/2008 do produkcji tego paliwa zużyte zostaną 3 mld bu kukurydzy.2008/2009 marketing year.

26 Typowa amerykańska instalacja pierwszej generacji do produkcji etanolu (z ziarna)
Destylacja Fermentator Etanol CO2 Enzymy biorące udział w hydrolizie skrobi Mielenie wyparka Woda Skrobia Cukier Ziarno Podestylacyjny susz kukurydziany i substancje rozpuszczalne (ang. Dried Distillers Grains and Solubles - DDGS)

27 Zużycie kukurydzy (w mln bu)
U.S. Corn Statistics Dane statystyczne wykorzystania kukurydzy w Stanach Zjednoczonych Zużycie kukurydzy (w mln bu) 97/98 99/00 01/02 03/04 05/06 07/08 Pasza 5,482 5,665 5,864 5,795 6,155 6,150 Etanol 481 566 706 1,168 1,603 3,000 Inne* 1,324 1,347 1,340 1,370 1,378 1,360 Eksport 1,504 1,937 1,905 1,900 2,134 2,500 Ogółem 8,791 9,515 9,815 10,233 11,270 13,010 * M.in. składniki żywności, produkty przemysłowe, produkty higieniczne, itp. Źródło: CARD

28 Why GMOs are Important to the Biofuels and Livestock Industries
Dlaczego uprawy GMO mają znaczenie dla sektorów biopaliw i hodowli zwierząt Why GMOs are Important to the Biofuels and Livestock Industries Plon Jakość Wyższa wydajność podczas przetwarzania Wyższa wydajność (tj. enzymy w skrobi) Więcej produktów Typowa kukurydza zaatakowana Western Bean Cutworm (Loxagrotis albicosta Smith) Quality: aflotoxin – ethanol production process concentrates aflotoxins and other molds (3X); it is much better to limit the “bug” pressure and avoid the quality problems entirely Improved efficiencies (highly total fermentable sugars) Kukurydza GMO Herculex XTRA

29 Postanowienia ustawy energetycznej z 2007 r.
2007 Energy Bill Mandates 36 Billion gallon of ethanol by Billion gallon must come from cellulose 36 mld galonów etanolu do 2022 r. 21 mld galonów musi pochodzić z celulozy Ogółem 36 Związany z uprawą kukurydzy 24 W mld galonów The Renewables Fuels Mandate passed in late 2007 requires 36 Billion gallon of ethanol be marketed by retailers by 2022, and that 21 Billion gallon of that must come from cellulose. This is a huge undertaking; the industry has built approximately 12 BG of capacity in the last ten years using technology that has been understood and practiced for decades. 12 Związany z biomasą 2000 2008 2016 2022 Źródło: U.S. DOE

30 The HUGE Challenge Before Us
Stajemy przed ogromnym wyzwaniem 21 mld galonów Osiągnięcie poziomu 6 mld galonów paliwa etanolowego z ziarna rocznie (z zastosowaniem technologii znanej od tysiącleci) zajęło 30 lat. Nowe postanowienia dotyczące biopaliw wymagają, aby produkcja zaawansowanych biopaliw osiągnęła poziom 21 mld galonów rocznie w ciągu 15 lat (przy czym obecnie brak jest odpowiednich roślin nadających pod uprawy komercyjne). 6 mld galonów In the next 15 years, we will need to go from 0 gallons to 21 BG of cellulosic ethanol using technologies that have yet to be tested beyond the bench (laboratory) scale. Main point: We are facing the equivalent to the moon race to produce all the biofuels mandated by federal legislation 30 lat 15 lat

31 Amerykańskie normy dotyczące paliw odnawialnych w 2007 r.
Inne zaawansowane biopaliwa Biodiesel W mld galonów Biopaliwa celulozowe Konwencjonalny etanol (otrzymywany z ziarna) Źródło: Stowarzyszenie paliw odnawialnych (Renewable Fuels Association)

32 Technologie GMO umożliwiają „projketowanie
Upraw” dla kątem produktów przemysłowych Uprawy bogate w celulozę, np. proso rózgowe oraz miskant, mogłyby dostarczać dużych ilości surowców dla potrzeb biorafinerii Dzięki modyfikacjom genetycznym rośliny mogą zawierać mniejszą ilość ligniny (której mikroorganizmy nie są w stanie metabolizować) Modyfikacje genetyczne mogą również zapobiegać kwitnieniu, a tym samym wyeliminować zjawisko niekontrolowanego przenoszenia pyłków

33 Platform Teams: Integrated Approaches to Research
Zespoły specjalistów: zintegrowane podejście do badań Zakłady przetwórcze Nutrient Recycling Between Production and Processing Systems Etanol Gęstwa Hydroliza enzymatyczna Biomasa w postaci włóknistej Fermentacja cukru Integracja systemów R. Anex Odwodnienie Obróbka wstępna Odzysk amoniaku Synteza Fischera-Tropscha, Wytworzenie energii elektrycznej Zgazowanie Przygotowanie Amoniak Agroekologia M. Liebman Popiół bogaty w K, P Fermentacja A. Pometto Wstępna obróbka biomasy R. Raman Odzysk składników odżywczych R. C. Brown Rolnictwo wieloletnie K. J. Moore

34 Growing CF Lipase for Meristem
Uprawa kukurydzy w celu pozyskania lipazy dla potrzeb Meristemu

35 Varel Bailey vgbailey@midlands.net Jill Euken jeuken@iastate.edu