Razlika između hibridnih i GM sjemenki

HIBRIDNO SEME

Hibrid nastaje kada su dvije genetski različite matične biljke iste vrste, koje su unakrsno oprašene. Tijekom oprašivanja pelud mužjaka oplođuje gamete iz ženskih jajnika kako bi se stvorile sjemenke potomaka. Genetski materijal iz muških i ženskih biljaka kombinira se u tvorbu hibrida sjemena prve generacije (F1).

U prirodi:

Biljke cvijeta razvile su različite mehanizme kako bi proizvele potomstvo s različitim genetskim osobinama za veću vjerojatnost preživljavanja u promjenjivim sredinama.

Dicliny je pojava uniseksualnih (za razliku od hermafroditnih) cvjetova. Dioecious biljke nose muške i ženske cvjetove na odvojenim biljkama (za razliku od monoecious, koje nose oba na istoj biljci). To prisiljava na unakrsno oprašivanje.

Dihogamija je vremenska razlika u zrelosti praha i stigme (muški i ženski reproduktivni biljni organi), ponovno potičući unakrsno oprašivanje. Protandry se odnosi na dehiscenciju (sazrijevanje) anthera prije nego što stigma postane prijemčiva, dok se protogyny može smatrati suprotnim scenarijem.

Samokompatibilnost (odbacivanje peludi iz iste biljke) i herkogamija (prostorno odvajanje anthera i stigme) osiguravaju izbjegavanje samoplodnje.

Samokompatibilnost se dijeli na heteromorfni i homomorfni tip. Biljke s hemiromorfnim cvjetovima s distyle (2 vrste cvijeća) ili tristyle (3 vrste) pokazuju vidljive razlike u reproduktivnim strukturama između svake vrste. Samo cvjetovi različitih vrsta kompatibilni su za oprašivanje zbog stigme i visine stila. Homomorfni cvjetovi, iako su morfološki isti (po izgledu), imaju kompatibilnosti koje kontroliraju geni. Što je veća genetska sličnost peludi i ovula (ženskih gameta), to je vjerojatnije da će biti nespojive za oplodnju. [I]

Komercijalna upotreba:

Iako se hibridizacija prirodno događa u prirodi, uzgajivači bilja mogu je kontrolirati kako bi razvili biljke s komercijalno poželjnom kombinacijom osobina. Primjeri su otpornost na štetočine, bolesti, kvarenje, kemikalije i stres na okolišu poput suše i mraza, kao i poboljšanje prinosa, izgleda i profila hranjivih tvari.

Hibridi se proizvode u nisko tehnološkim okruženjima poput natkrivenih polja usjeva ili staklenika. Primjeri novih usjeva koji postoje samo kao hibridi uključuju kanolu, grejp, slatki kukuruz, kantarione, lubenice bez sjemenki, tangelos, klementine, aprijume i pluote. [ii] Hibridni usjevi istraživani su u SAD-u 1920-ih i 1930-ih, hibridi kukuruza postali su široko korišteni. [iii]

Hibridizacija potječe iz teorija Charlesa Darwina i Gregora Mendela sredinom 1800-ih. Prva metoda korištena od strane poljoprivrednika poznata je kao uklanjanje kukuruza gdje se pelud matičnih kukuruza uklanja i sadi između redova matičnih biljaka, osiguravajući oprašivanje samo očevim peludom. Dakle, sjeme sakupljeno iz matičnih biljaka su hibridi. ⁱⁱ Ručno uklanjanje muških organskih struktura biljke poznato je i kao uklanjanje ruku.

Promjena spola je druga metoda koju su farmeri usvojili radi usmjeravanja uzgoja biljaka. Ekspresija seksa može se kontrolirati promjenom faktora kao što su prehrana biljaka, izloženost svjetlu i temperaturi te fitohormoni. Biljni hormoni poput auksina, etera, erthefona, citokinina i brassinosteroida, kao i niske temperature, uzrokuju pomak prema ženskom izrazu spola. Hormonski tretmani gibberelinima, srebrnim nitratom i pthalimidom, kao i visoke temperature, pogoduju muškosti. ^ja

Patentiranje i ekonomska pitanja

Generacija F1 jedinstvena je sorta koja će, kada se križa sa vlastitom generacijom za proizvodnju F2 serije, rezultirati biljkama s novim, nasumičnim genetskim kombinacijama matične DNA. Iz tog razloga, sjeme F1 daje svojim proizvođačima patentna prava, jer se isto sjeme mora kupiti svake godine za sadnju.

Iako je korisno, hibridno sjeme je preskupo za upotrebu u zemljama u razvoju, budući da su troškovi sjemena povezani s potrebnim cijenama strojeva za gnojidbu i primjenu pesticida. Zelena revolucija, kampanja usmjerena na širenje uporabe hibridnih sjemenki za povećanu proizvodnju hrane zapravo je bila ekonomski štetna za ruralne poljoprivredne zajednice. Uključeni visoki troškovi održavanja, prisilili su poljoprivrednike da prodaju svoje poljoprivredno gospodarstvo, još više povećavajući jaz između bogatih i siromašnih..

GM sjemenke

Rekombinantna DNK tehnologija uključuje spajanje gena organizama, čak i različitih vrsta (koje se nikada ne bi mogle uzgajati u prirodi), da bi se stvorio "transgeni" organizam. Umjesto seksualne reprodukcije, skupe laboratorijske tehnike koriste se za stvaranje genetski modificiranog organizma ili "GMO". ⁱⁱ

metode:

Genske puške najčešća su metoda unošenja stranog genetskog materijala u genome monokota kao što su pšenica ili kukuruz. DNK se veže na čestice zlata ili volframa, koje se ubrzavaju na visokim razinama energije i prodiru u staničnu stijenku i membrane, gdje se DNK integrira u jezgro. Nedostatak je što može doći do oštećenja staničnog tkiva. [Iv]

Agrobakterije su biljni paraziti koji imaju prirodnu sposobnost transformiranja biljnih stanica umetanjem svojih gena u biljne domaćine. Ova genetska informacija, koja se prenosi na prstenu odvojenog DNK poznatog kao plazmid, označava rast tumora u biljci. Ovo prilagođavanje omogućuje bakteriji da dobije hranjive tvari iz tumora. Znanstvenici koriste Agrobacterium tumefaciens kao vektor za prenošenje poželjnih gena preko Ti (plazmidom induciranog) plazmida u dvokotiledonne biljne sorte, poput krumpira, rajčice i duhana. T DNA (transformirajući DNK) se integrira u biljnu DNK i te gene potom eksprimira biljka. [V]

Mikroinjekcija i elektroporacija su druge metode prenošenja gena u DNK, prvi izravno, a drugi putem pora. Nedavno su se CRISPR-CAS9 i TALEN tehnologije pojavile kao još preciznije metode uređivanja genoma.

Prijenosi DNA se događaju i u prirodi, uglavnom u bakterijama putem mehanizama poput aktivnosti transpozona (genetskih elemenata) i virusa. Ovo je broj patogena koji evoluiraju kako bi postali otporni na antibiotike. ^iv

Biljni genomi su modificirani tako da uključuju svojstva koja se prirodno ne mogu pojaviti u vrsti. Ti su organizmi patentirani za uporabu u prehrambenoj industriji i medicini, među ostalim biotehnološkim primjenama, kao što su proizvodnja lijekova i ostalih industrijskih proizvoda, biogoriva i gospodarenje otpadom. ⁱⁱ

Komercijalna upotreba:

Prva „GM“ (genetski modificirana) kultura bila je tvornica duhana otporna na antibiotike, proizvedena 1982.. Terenska ispitivanja za duhanske biljke otporne na herbicide uslijedila su 1986., a godinu kasnije belgijska tvrtka genetski zasnovana na genetski modifikovanoj otpornosti na insekte. duhan. Prva GM hrana koja se komercijalno prodavala bio je duhan otporan na viruse koji je 1992. ušao na tržište Narodne Republike Kine. ^iv "Flavr Savr" je prvi GM usjev koji se 1994. godine komercijalno prodavao u SAD-u: rajčica otporna na truljenje koju je razvio Calgene, tvrtka koju je Monsanto kasnije kupio. Iste godine, Europa je odobrila svoj prvi genetski proizveden usjev za komercijalnu prodaju, duhan otporan na herbicide. ⁱⁱ

Biljke duhana, kukuruza, riže i pamuka modificirane su dodavanjem genetskog materijala iz bakterije Bt (Bacil thuringiensis) ugraditi bakterijska svojstva otporna na insekte. Otpornost na virus mozaika krastavca, između ostalih patogena, uvedena je na usjeve papaje, krumpira i tikvica. Usjevi "Ready-Round-Up", poput soje, sposobni su preživjeti izloženost herbicidu koji sadrži glifosat, poznat kao Round-up. Glifosat ubija biljke razbijajući njihove metaboličke puteve koji sintetiziraju aminokiseline. ^iv

Profili biljnih hranjivih sastojaka poboljšani su za zdravlje ljudi i za poboljšanu stočnu hranu. Zemlje kojima se oslanjaju sjemenske i mahunarke koje prirodno nemaju aminokiselina, proizvode GM sjemenke s višom razinom aminokiselina lizin, metionin i cistein. Riža obogaćena beta-karotenom uvedena je u azijskim zemljama u kojima je nedostatak vitamina A čest uzrok problema sa vidom kod male djece.

Pharming biljaka je još jedan aspekt genetskog inženjeringa. Ovo je uporaba masovno modificiranih biljaka za proizvodnju farmaceutskih proizvoda poput cjepiva. Biljke poput talasovog kresova, duhana, krumpira, kupusa i mrkve najčešće su biljke koje se koriste za genetička istraživanja i skupljanje korisnih spojeva, jer se pojedine stanice mogu ukloniti, izmijeniti i uzgajati u kulturama tkiva kako bi postale masa nediferenciranih stanica nazvanih a žulj. Te stanice kalusa još se nisu specijalizirale u funkciji i stoga mogu tvoriti čitavu 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 će njezine sjemenke proizvoditi potomstvo s istim unesenim osobinama. ^v

Etičke rasprave i ekonomski učinci

Do 1999. godine dvije trećine sve američke prerađene hrane sadržavalo je GM sastojke. Od 1996. godine, ukupna površina kopna koja uzgaja GMO povećala se 100 puta. GM tehnologija rezultirala je velikim povećanjem prinosa usjeva i dobiti poljoprivrednika, kao i smanjenjem upotrebe pesticida, posebno u zemljama u razvoju.. ⁱⁱ Osnivači genetskog inženjerstva usjeva, naime Robert Fraley, Marc Van Montagu i Mary-Dell Chilton, nagrađeni su Svjetskom nagradom za hranu u 2013. godini za poboljšanje „kvalitete, količine ili dostupnosti“ hrane na međunarodnoj razini.. ^iv

Proizvodnja GMO-a i dalje je kontroverzna tema, a zemlje se razlikuju u svojoj regulaciji aspekata patentiranja i marketinga. Pitanja koja se tiču ​​sigurnosti uključuju sigurnost prehrane ljudi i okoliša i pitanje živih organizama koji postaju intelektualno vlasništvo. Cartagenski protokol o biološkoj sigurnosti međunarodni je sporazum o sigurnosnim standardima koji se odnose na proizvodnju, prijenos i uporabu GMO-a.