Biotechnologia i etyka

ca. 870 p.n.e. Asyria: sztuczne zapylanie palm daktylowych

Odmiany wyprowadzone z roślin poddanych mutagenezie Roślina Odmiana Mutageneza ryż Calrose76 Prom. gamma pszenica Above Lewis Azydek sodu Neutrony owies Alamo X Prom. X grejpfrut Star Ruby sałata Ice Cube Etylometanosulfonian (EMS) fasola Seaway

Założenie projektów GMO RNA DNA BIAŁKO CECHA

Konstrukcja transgenu

Choroba guzowatości łodyg i korzeni (Crown gall disease) - jerzyna

Agrobacterium tumefaciens

Selekcja transformowanych roślin na pożywce z antybiotykiem

Dwa najpowszechniej używane systemy modyfikacji genetycznych GMO

Toksyny z Bacillus thuringiensis Bacillus thuringiensis (Bt) jest Gram-dodatnią bakterią syntetyzującą kryształy zawierające białka Cry i Cyt, z których niektóre są toksyczne dla przedstawicieli licznych rzędów owadów, nicieni oraz ludzkich komórek nowotworowych. Używa się tych toksyn z powodzeniem jako bioinsekcytydów przeciwko gąsienicom, chrząszczom, muchom i komarom

Toksyna Bt Modele toksyny Bt ukazujące różnice (zaznaczone kolorem) w rejonach wiążących receptory w jelicie owadów, uniemożliwiające krzyżową odporność na dwie różne toksyny. Cry1Aa jest po lewej Cry2Aa po prawej.

Jak działa na owady toksyna Bt

Szczegółowy schemat działania toksyny Bt

Herbicydy – „Roundup” N-(fosfometylo) glicyna, lepiej znana jako „glifosat” („glyphosate)”, składnik aktywny herbicydu Roundup® . Glifosat jest silnym inhibitorem jednego z kluczowych enzymów szlaku biosyntezy aminokwasów aromatycznych: tryptofanu, fenyloalaniny i tyrozyny.

Herbicyd blokuje aktywność synatazy 3 fosforanu 5-enolopirogronoszikimianu (EPSP), enzymu katalizującego jeden z etapów prowadzących do chorizmianu, prekursora wszystkich trzech aminokwasów aromatycznych.

Glifosat związany z miejscem aktywnym EPSP blokuje jej funkcję enzymatyczną Rośliny muszą syntetyzować wszystkie 20 aminokwasów, a więc blokada chorizmianu prowadzi do ich śmierci..

Rośliny Roundup Ready® Uodporniająca na glifosat mutacja (Roundup Ready®) w synatazie C4 EPSP polega na zamianie glicyny na alaninę w pozycji 100 łańcucha polipetydowego. Dodatkowa grupa metylowa alaniny uniemożliwia prawidłowe wiązanie glifiosatu do EPSP, ale nie wpływa na normalną aktywność enzymu. .

Wstępna hodowla roślin transgenicznych w komorach fitotronowych

Chemiczna osłona roślin uprawnych

Soja nietransgeniczna, zanieczyszczenie upraw chwastami

Soja GMO RoundupReady po traktowaniu herbicydem Roundup

Główny szkodnik kukurydzy Ostrinia nubialis

Główny szkodnik bawełny

Kukurydza z genem Bt (po lewej) i niemodyfikowana (po prawej) po ataku Ostrinii

Efekt działania szkodników owadzich na bawełnę BT (po prawej) i niemodyfikowaną (po lewej)

Kukurydza: Gąsienica owada atakującego korzenie

Zakres uszkodzeń kukurydzy korzeni przez gąsienice

Najważniejsze w światowym rolnictwie rośliny GMO

LUCERNA (alfalafa) Since 2011, the unrestricted commercial cultivation. Alfalfa, mainly grown to feed dairy cows and horses, was developed in genetically engineered form by Monsanto and Forage Genetics, an alfalfa seed company owned by Land O’Lakes. The plant was engineered to resist contamination of the herbicide Roundup (produced by Monsanto) and is reportedly the nation’s fourth largest crop by acreage. Today only about one percent of alfalfa is organic.

Soja (soy) Used to feed many farmed animal stocks and in food additives, GMO soybeans were first planted in 1996 and were being massively produced by 2007.  Almost 95 percent of the soybeans grown in the U.S. are genetically modified. Besides soy milk and other soy products labeled as such, soybeans are a major source of lecithin (E322), commonly used as an emulsifier in chocolate, ice cream, margarine, and baked goods

Rzepak (canola) Roughly 90% of the U.S. canola crops are modified, also to resist the herbicide Roundup. Despite the fact that the canola plant has been modified, the consumer-friendly oil is considered the equivalent of a non-contaminated plant according to the Canola Council of Canada. Technically, the modification of canola only affects one gene and its protein, which is removed during the processing for canola oil.

Bawełna (cotton) Roughly 90 percent of American-grown cotton is genetically modified. This very common crop is also used to create cottonseed oil which is typically found in foods like margarine and for animal feed.

Kukurydza (corn) Recent studies put the proportion of GMO corn in the U.S. at about 88 percent. Bt-corn (named after the Bacillus thuringiensis bacterium) is sweet corn that has been genetically modified to include an insect-killing gene. Considering that the U.S is the largest corn purveyor in the world, it may be safe to assume that there are few corn crops left unmodified across the globe.

Buraki cukrowe (sugar beets) It was originally feared that sugar beets grown from GM seeds would be a risk to other crops. In 2008, the Animal and Plant Health Inspection Service (APHIS), a division of the USDA, performed a court-ordered environmental review of the modified seed and determined that there was no risk. Today, approximately 95 percent of the sugar beets grown in the U.S. are modified.

Papaja (papaya) It is Hawaiian papaya seed that is genetically modified, almost all of it. The first crop of GMO Hawaiian papaya was commercially released in 1998. Biotechnology aims to help protect against papaya ringspot virus (PRV). 

Dynie i cukinia (Yellow Summer Squash and Zucchini) In 1995, the first variety of genetically engineered yellow squash; resistant to zucchini yellow mosaic virus and watermelon mottle virus 2, was developed by the Asgrow Seed Co. Although it is an approved crop, this modified crop has barely caught on. Nestle believes that only 10% of approved squash is labeled as GMO.

Jedno ze źródeł genów dla „złotego ryżu”

Złoty ryż Zawiera prowitaminę A

Article Preview Rice with human genes to be grown in US 10 March 2007 Magazine issue 2594 It may sound unappealing, but rather than end up on dinner plates, the rice will make human proteins useful for treating infant diarrhoea IT SOUNDS unappealing, but rice containing human genes is to be grown in the US. Rather than end up on dinner plates, the rice will make human proteins useful for treating infant diarrhoea in the developing world. On 28 February, the US Department of Agriculture (USDA) gave a provisional go-ahead for three types of the rice to be planted over 1300 hectares in Kansas. Developed by Ventria Bioscience of Sacramento, California, the rice varieties have been given genes that either make the human breast milk proteins lactoferrin and lysozyme or the human blood protein albumin. Ventria plans to extract the albumin for industrial use in cell cultures, while the milk proteins are destined for rehydration drinks used to treat infants with diarrhoea. Trials on 140 children in Peru show the proteins give children a better chance of overcoming the condition and help them recover more than a day faster, compared ...

Nowe projekty Banany wytwarzające szczepionki dla ludzi (hepatitis B, inne choroby) Drzewa owocowe i orzechowe plonujące wiele lat wcześniej niż obecnie. Rośliny wytwarzające tworzywa sztuczne o nowych właściwościach Ryż ze zwiększona ilością żelaza i witamin (niedożywienie w krajach 3. świata) Rośliny oporne na niekorzystne warunki środowiska.

Zagrożenia i obawy, prawdziwe i nie prawdziwe

Indukcja reakcji alergicznych Gen kodujący alergenne białko Z orzecha brazylijskiego znalazł się w soi GMO

Wpływ na populacje ptaków i owadów

Potencjalnie negatywny wpływ na środowisko: geny mogą się znaleźć w nieoczekiwanych miejscach „Ucieczki genów” – problem horyzontalnego transferu genów Obawa o przemieszczenie się genów oporności na herbicydy do chwastów Brak danych o skali zjawiska Problem realny

Wpływ na organizmy w glebie Przenoszenie Oporności na anty- biotyki

Szkodliwe mutacje Czy transgeny mogą zdestabilizować organizm? Czy mogą mutować w niepożądanym kierunku?

Ewolucja linii owadów Bt opornych- strategia zapobiegania

Efekty socjo-ekonomiczne: technologia terminatora Induktor (tetracyklina) nasiono Sekwencja kodująca represor pod stale dzia- łającym (konstytutywnym) promotorem Sekwencja kodująca rekombinazę pod konstytutywnym promotorem regulowanym przez represor, który może być zablokowany przez induktor - tetracyklinę. Gen kodujący toksynę pod promotorem specyficznym dla nasiona, ale zablokowany za pomocą fragmentu DNA rozdzielającego promotor i sekwencję kodującą.

System powszechnej kontroli Niebezpieczeństwo mieszania odmian GMO dla zwierząt i ludzi (np.kukurydza Starlink) Test na obecność białka Bt

Technologie w rolnictwie w XXI w.

Journal of Genetic Engineering and Biotechnology Volume 9, Issue 2, December 2011, Pages 149–155               Production of transgenic tomato plants expressing Cry 2Ab gene for the control of some lepidopterous insects endemic in Egypt M.M. Sakera, H.S. Salamab, , , M. Salamac, A. El-Bannac, N.M. Abdel Ghanyb

Figure 1 Hygromycin resistant shoots regenerated on selective media (shoot induction medium fortified with 15 mg/l hygromycin. Age of cultures is 16 weeks (E) and 20 weeks (F).

Figure 2 In vitro rooting (A) and acclimatization of transformed tomato plants to ex vitro condition (B).

Figure 3 Histochemical GUS expression in transgenic tomato.

Figure 4 PCR screening of transgenic tomato plantlets using specific primers for Cry 2Ab gene.

Figure 5 Insect bioassay of H. armigera (A) and P Figure 5 Insect bioassay of H. armigera (A) and P. operculella (B) on the transgenic tomato plants. The bioassay was carried out for six instars of H. armigera and for four instars ...

P. operculella Larval instars % Mortality after feeding on different plant clones (mean ± SE) 1st day 2nd day 3rd day 4th day 5th day 6th day 7th day Total (%) 1st 41.70 ± 1.43 (30–54) 50.00 ± 1.73 (36–60) 8.30 ± 3.11 (2–24) – 100 2nd 36.80 ± 1.43 (30–50) 43.60 ± 1.73 (32–62) 18.90 ± 2.52 (8–34) 0.90 ± 0.99 (2–6) 3rd 18.30 ± 1.12 (12–30) 31.40 ± 1.42 (24–42) 25.40 ± 0.55 (20–28) 14.60 ± 1.49 (2–24) 4.90 ± 2.87 (10–18) 4th 15.40 ± 0.90 (10–22) 27.60 ± 1.09 (20–38) 30.10 ± 1.29 (20–40) 22.10 ± 1.67 (4–32) 4.70 ± 2.54 (10–16) 5th 16.50 ± 0.54 (14–20) 26.90 ± 0.93 (22–34) 32.10 ± 0.99 (24–40) 16.80 ± 0.81 (8–24) 6.30 ± 1.35 (4–16) 0.50 ± 1.11 (4–6) 6th 15.80 ± 1.02 (10–30) 24.90 ± 0.85 (20–30) 29.10 ± 1.34 (20–40) 17.40 ± 1.04 (4–24) 7.70 ± 1.72 (6–16) 3.50 ± 1.42 (4–12) 0.42 ± 1.30 (6–8)

. H. armigera. Larval instars % Mortality after feeding on different plant clones (mean ± SE) 1st day 2nd day 3rd day 4th day 5th day 6th day 7th day Total (%) 1st 42.60 ± 0.81 (38–50) 57.40 ± 0.81 (50–62) – 100 2nd 40.30 ± 1.11 (32–48) 44.00 ± 0.63 (30–60) 15.70 ± 2.61 (12–30) 3rd 31.70 ± 1.30 (24–46) 32.60 ± 0.92 (30–40) 27.60 ± 0.63 (22–30) 8.10 ± 1.80 (2–20) 4th 30.90 ± 1.82 (18–48) 25.90 ± 1.36 (16–40) 26.10 ± 1.38 (12–40) 10.60 ± 3.86 (8–30) 4.4 ± 3.79 (10–26)

S. littoralis. Larval instars % Mortality after feeding on different plant clones (mean ± SE) 1st day 2nd day 3rd day 4th day 5th day 6th day 7th day Total 1st 11.80 ± 0.85 (8–20) 13.60 ± 0.73 (8–20) 10.80 ± 0.37 (8–14) 6.50 ± 0.41 (4–10) 2.70 ± 0.33 (0–6) 0.80 ± 0.23 (0–2) 1.20 ± 0.27 (0–2) 47.30 ± 2.05 (38–62) 2nd 7.00 ± 0.47 (4–10) 11.50 ± 0.74 (8–20) 8.70 ± 0.57 (4–14) 5.30 ± 0.33 (4–8) 1.30 ± 0.30 (0–4) 1.50 ± 0.29 (0–4) 1.00 ± 0.23 (0–2) 36.30 ± 1.94 (26–54) 3rd 2.50 ± 0.46 (0–6) 6.00 ± 0.50 (2–12) 10.10 ± 0.42 (8–14) 5.50 ± 0.43 (4–10) 2.10 ± 0.34 (0–6) 1.20 ± 0.23 (0–2) 0.3 ± 0.16 (0–2) 27.70 ± 1.52 (20–44) 4th 0.50 ± 0.45 (0–2) 5.70 ± 1.79 (2–8) 8.00 ± 1.34 (6–10) 5.10 ± 0.89 (2–6) 1.60 ± 0.45 (0–4) 0.40 ± 0.00 (0–2) 0.60 ± 0.00 (0–2) 21.90 ± 4.92 (18–32)

GMO – dokąd zmierzamy?