12. évf. - 2016/5-6. május-június
Nature Biotechnology 34, 31–36 (2016) doi:10.1038/nbt.3449 http://www.nature.com/nbt/journal/v34/n1/full/nbt.3449.html
A világon 2020-ig várhatóan megjelenő GM haszonnövények (Részletek a cikkből) Claudia Parisi, Pascal Tillie és Emilio Rondríguez-Cerezo Bár a belátható jövőben valószínűleg csak néhány szántóföldi növény és mezőgazdasági tulajdonság fogja uralni a kereskedelmi forgalomban lévő GM fajták választékát, és ezek között is sok lesz a többszörösen módosított GM növény, további minőségi tulajdonságok és speciális növények vannak előkészületben.
maz génsebészeti módszereket, hogy új növényfajtákat nemesítsen – nem csak élelmiszerként és takarmányként való felhasználásra, hanem ipari célra is. A 1. táblázatban az előkészületben lévő GM növények választékának alakulását vizsgáljuk: összehasonlítjuk 2008-ban készült elemzésünket a 2014. évi adatokkal. A 2008-ban kereskedelmi célú termesztésben lévő GM fajták többsége (90,9%) 2014-ben is ebben a kategóriában szerepelt, 9,1%-uk pedig eltűnt a piacról. Ez három GM fajtát jelent, melyek a következők: egy, az Egyesült Államokban kifejlesztett vírusrezisztens tök,
A genetikailag módosított (GM) növényeket termesztő országok száma 2014-ben emelkedett, a GM növények vetésterülete pedig elérte a 181,5 millió hektárt (1). Világszerte egyre több vállalat és kutatóintézet alkal-
2
12. évf. - 2016/5-6. május-június
1. táblázat. Az előkészületben lévő GM növények választékának alakulása 2008
Stádium Kereskedelmi célú termesztés Keresk. célú termesztést megelőző stádium
Szabályozási stádium
Előrehaladott K+F stádium
a
2014 2008. évi termékek státusa Termékek száma 33
9
23
65
Stádium
Szám
Százalék
Keresk. célú term.
30
90.9
Piacról kivezetve
3
9.1
Keresk. célú term. Keresk.term.megelőző stádium Előkészületből visszavonva Keresk. célú term. Keresk. term. megelőző stádium Szabályozási stádium Előkészületből visszavonva Nincs információ Keresk. célú term. Keresk.term.megelőző stádium Szabályozási stádium Előrehaladott K+F st. Előkészületből visszavonva Nincs információ
4
44.4
3
33.3
2
22.2
7
30.4
5
21.7
0
0.0
2
8.7
9 1
39.1 1.5
7
10.8
5 13
7.7 20.0
3
4.6
36
55.4
2014 új növények 7
2014 összesen 49
2020 előrej. összesen 96
38
53
123
38
43
Min. 52
64
77
Min. 89
a
A választék bemutatása 2008 és 2014 között; az adatokból következő előrejelzés 2020-ra. Az előrejelzés készítésénél úgy tekintettük, hogy a „Nincs információ” azt jelenti: az adott növények már nem szerepelnek az előkészületben lévő csoportban, vagy pedig, eltérő tulajdonságokkal, új növénynek számítanak. stádiumban (33,3%), vagy eltűntek az előkészületben lévő GM fajták közül (22,2%). A 2008-ban a szabályozási stádiumban lévő fajták 30,4%-a 2014-ben kereskedelmi célú termesztésbe került, 21,7%-uk pedig elérte a kereskedelmi termesztést megelőző stádiumot.
egy Kínában kifejlesztett, tartósan tárolható GM paradicsom, és egy herbicidtoleráns olajrepce – mindhárom valószínűleg a kedvezőtlen piaci körülményeknek esett áldozatul. 2008 és 2014 között a kereskedelmi célú termesztést megelőző stádiumban lévő GM fajták egy része kereskedelmi célú termesztésbe került (44,4%), mások megmaradtak a kereskedelmi célú termesztést megelőző
A 2014. évi adatok analízise nagyszámú olyan fajtát azonosított, amelyek a 2008. évi vizsgálatban nem volt megtalálható az előkészületben lévő fajták egyik
3
12. évf. - 2016/5-6. május-június
rosan kereskedelmi forgalmazásba kerülnek, illetve elérik az azt közvetlenül megelőző stádiumot. Kereskedelmi forgalomban van már egy herbicidtoleráns lucerna, egy rovarrezisztens (Bt) padlizsán és egy kínai fejlesztésű, rovarrezisztens nyárfa. A kereskedelmi forgalomba kerülést megelőző stádiumban van egy brazil fejlesztésű, vírusrezisztens bab, egy indonéz szárazságtűrő cukornád és egy kanadai herbicidtoleráns len.
kategóriájában sem. Egyesek a kereskedelmi célú termesztés kategóriájában bukkantak fel, többek között öt kukorica-, szója- és gyapotfajta, amelyeket az öt legnagyobb GM magánvállalat vitt piacra, valamint két Kínában kifejlesztett GM növény, egy gyapot- és egy nyárfafajta. Számos, a 2008. évi vizsgálatban nem szereplő esemény (38) tűnt fel 2014-ben az előkészületben lévő, a kereskedelmi célú termesztést megelőző stádiumban lévő növények között – ezek többsége jól ismert multinacionális vállalatok által kifejlesztett, közönséges szántóföldi növény volt. A 2008 és 2014 között kereskedelmi célú termesztést megelőző stádiumban feltűnt, további új GM növényeket közintézmények és kis- és középvállalkozások (különösen egyesült államokbeli és indiai székhelyű KKV-k) fejlesztették ki, és ezek uralják a szabályozási stádiumban lévő kategóriát (38-ból 30).
A kereskedelmi céllal termesztett GM növények között továbbra is a feljavított mezőgazdasági tulajdonságok dominálnak (1. ábra). A leggyakoribb bevitt tulajdonságok a herbicidtolerancia és a rovarrezisztencia, de egyre gyakoribbak az egyéb mezőgazdasági tulajdonságok is, például a vírusrezisztencia, az abiotikus stressz (pl. a szárazság) iránti tolerancia és a nagyobb hozam. 2014-ben az első szárazságtűrő fajták közül a kukorica már kereskedelmi forgalomban volt, a cukornád pedig az azt megelőző stádiumban.
Feltételezve, hogy a 2008 és 2014 közötti időszakban megfigyelt dinamizmus 2014 és 2020 között is fennmarad, becslést készítettünk a 2020-ra a piacon és az egyéb fejlődési stádiumokban várható GM fajták számáról (1. táblázat). Előrejelzésünk szerint 2020-ra összesen 219 GM növény engedélyezése várható (amelyek közül 96 esemény kereskedelmi célú termesztésben lesz, a többi pedig az azt megelőző stádiumban).
Módosított termékminőség
Betegségrezisztencia
Egyéb mezőgazdasági tulajdonságok
Rovarrezisztencia
Nagyobb hozam
Herbicidtolerancia
Abiotikus stressz iránti tolerancia
1 2 5
Az összes %-ában
Végül a 2008-ban előrehaladott K+F stádiumba sorolt GM fajták 20%-a 2014-re kereskedelmi célú termesztésbe, az azt megelőző stádiumba vagy pedig szabályozási stádiumba jutott. A 2008-ban előrehaladott K+F stádiumba sorolt GM növények több mint felének jelenlegi státusát nem voltunk képesek megállapítani. Feltételezzük, hogy számos K+F projektet megszüntettek, ami gyakran előfordul, és az ezekben szereplő növények ezért nem jutottak el a folyamat későbbi stádiumaiba. Növények és tulajdonságok
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
21
2 2 1 4
3 4 1 1 9
25
21
15 1 3 5 1
16 2 8 9 13
14
13
31 11
20 7
20
t 8 4 14 14 és 01 00 zt 4 20 20 s2 s2 es 201 m m té té u u m z i i z r d d es es te dium tá stá rm rm is élú tá te te ás +F i c ző s z ú ú l l K o m é é tt el lő ály ic ic do ed ge ab elm elm sk me ala Sz re ed ed eh e r k k s s K ő re re El Ke Ke
A kereskedelmi forgalomban vagy a szabályozási eljárás azt megelőző stádiumában lévő GM növények választékát továbbra is négy szántóföldi növény, a kukorica, a gyapot, a szója és az olajrepce túlsúlya jellemzi, éppúgy, mint a 2008-ban előkészületben lévő növények csoportjában. Gyorsan feljövőben van a GM rizs és burgonya, amelyek hamarosan piacra kerülnek, és dinamikus, új változatokkal képviseltetik magukat az előkészületben lévő növényfajták között. Az „egyéb növények” csoportja jelentősen bővült, és az új fajok fajtái hama-
1. ábra Tulajdonságok megoszlása a 2008-ban és 2014ben kereskedelmi célú termesztésben lévő, és 2014-ben a kereskedelmi termesztést megelőző stádiumban, valamint a szabályozási stádiumban lévő GM növények transzformációs eseményei között.
4
12. évf. - 2016/5-6. május-június
ricafajtát, amely bioetanol-termelésre alkalmas. Egyes szója- és olajrepcefajták olajának összetételét genetikai módosítással illesztették a biodízel, vagy más, növényi olajokból származó vegyi anyagok ipari termelésének igényeihez (5). Az irodalomban további projektek kialakulása is nyomon követhető, bár ezek még előzetes stádiumban vannak. Az előkészületben lévő, többszörösen módosított GM fajták A fent tárgyalt, előkészületben lévő GM növényfajták mind egyedi, azonosított, katalogizált és ellenőrzött transzformációs eseményeket hordoznak. Azonban erős kereskedelmi érdek fűződik a GM technológiával létrehozott tulajdonságok kombinálásához. A különböző tulajdonságok kombinálása olyan növények termesztését teszi lehetővé, amelyek komplex mezőgazdasági körülményekhez képesek alkalmazkodni. Emellett ugyanazon az anyagcsereúton belül több gén módosításának a képessége megnyitja a metabolic engineering, az „anyagcsere-mérnökség” lehetőségét (6).
Az előkészületben lévő herbicidtoleráns események között a glifozáton és a glufozináton kívül egyéb, új herbicidek iránti tolerancia is megjelent: legalább egy országban előkészületben vannak szulfonilurea, 2,4-D (2,4-diklórfenoxi-ecetsav), dicamba (3,6-diklór-2-metoxi-benzoesav) (2), izoxaflutol és oxinil kezeléssel szemben toleráns növényfajták. Az előkészületben lévő, rovarrezisztenciát nyújtó GM események továbbra is a lepkék (Lepidoptera) és a fedelesszárnyúak (Coleoptera) ellen irányulnak, de alternatív megközelítések fejlesztése is folyamatban van új Bacillus thuringiensis gének felhasználásával.
Transzgének egy növényen belüli kombinálása hagyományos nemesítéssel, de molekuláris módszerekkel is elvégezhető. Néhány példa az utóbbira, kereskedelmi forgalomban lévő növények közül: egy módosított zsírsav-összetételű, glifozátrezisztens GM szójafajta, amely egy különféle transzgéneket hordozó konstrukcióval kapott, egyetlen transzformációs esemény eredménye; egy glufozináttal szemben toleráns és a lepkefélékkel szemben ellenálló GM kukoricafajta, amelyet különálló, egymástól független transzgénekkel végzett egyetlen transzformációs eseménnyel hoztak létre; és egy, a lepkefélékkel szemben többszörösen ellenállóvá tett gyapotfajta, amelyet egy már ellenállóvá transzformált gyapotnövény újbóli transzformációjával nyertek (6, 7). Ezek is szerepelnek az előkészületben lévő GM növények fenti elemzésében, mivel egyedi és jól azonosítható transzformációs eseményeket képviselnek.
A minőségi tulajdonságok javítása általában a haszonnövény összetételének módosítását jelenti; ide tartoznak a megnövelt tápanyagtartalmú, biotechnológiai úton feljavított („biofortifikált”) élelmiszer- és takarmánynövények, valamint a feljavított ipari tulajdonságokkal rendelkező haszonnövények (3). Ezek piaci jelenléte még igen csekély, de egyre több ilyen GM növény van előkészületben (1. ábra), és ez a csoport különösen nagy arányban van jelen a kutatási fázisban lévő termékek között (az ábra ezeket nem mutatja). Az előkészületben lévő GM növények között a tápérték növelését célzó tulajdonságok növekvő arányát nem csak a módszertani haladás magyarázza, hanem a piaci lehetőségek és a kedvezőbb fogyasztói vélemények (4) is. Ilyen tulajdonságok többek között a módosított olajösszetétel (az omega-3 zsírsavak arányának növelése), valamint az alapvető mikrotápanyagok, pl. vitaminok és aminosavak megnövelt mennyisége.
Következtetések A kereskedelmi célú termelésben, az azt megelőző stádiumban és a szabályozási stádiumban lévő GM események száma 2008 és 2014 között több mint kétszeresére nőtt. Bár a jelenleg piacon lévő és a 2020-ra előrejelzett GM fajták választékát még mindig bizonyos mezőgazdasági tulajdonságok és mindössze néhány szántóföldi növény uralja (melyek általában takarmányként vagy ipari alapanyagként hasznosulnak), már megjelennek és sokasodnak a mi-
Az ipari fontosságú minőségi tulajdonságok genetikai módosítással való bevitelét a folyékony üzemanyagok és más ipari termékek gyártásához felhasználható jobb biomassza iránti kereslet sürgeti. Számos országban dobnak piacra például olyan GM kuko-
5
12. évf. - 2016/5-6. május-június
Ráadásul a közeljövőben fejlesztendő GM növények számát befolyásolni fogja a széles körben termesztett és exportált GM növényeket védő szabadalmak lejárata is: ezek közül elsőnek a MON810 kukoricáé járt le (2014 novemberében), utána pedig a 403-2 szójáé (2015 márciusában) (8). Bár ez elvileg megkönnyíthetné a KKV-k és a közintézmények számára a GM növények fejlesztését, a gyakorlatban a szabályozási követelmények valószínűleg korlátozni fogják ezt a lehetőséget. Valójában, amint valamely GM növény szabadalma lejár, a szabadalom tulajdonosa számára valószínűleg megszűnik az anyagi ösztönzés arra, hogy az adott növény engedélyezett státusát fenntartsa azokban az országokban, ahol megkövetelik az engedély megújítását (8, 9).
nőségi tulajdonságok is, amelyek között a hangsúly a biotechnológiai úton feljavított élelmiszereken és az ipari alkalmazásokon van. Egyre több különleges növényfaj GM változata is megjelenik az előkészületben lévők között, és lehet, hogy 2020-ra már GM bab, rizs, burgonya és cukornád is termeszthető lesz. Ahogy 2008ban is megfigyelhető volt, a GM növények fejlesztői és nemesítői továbbra is szívesen kombinálnak több új tulajdonságot: az ismert, kereskedelmi forgalomban lévő, többszörösen módosított GM fajták száma ma már majdnem eléri a GM események számát.
Végül az új növényfajták szabályozásáról folyó vitában új tényezők is szerephez jutnak, például a technológiai haladás. A transzgenezis határain belül is folyik még valamelyes módszertani fejlődés; példa erre az RNSinterferencia alkalmazása stabil géncsendesítő hatás elérésére, amelyet ma már kereskedelmi forgalomban lévő tulajdonságokra, például kártevők és betegségek elleni rezisztencia (10, 11) és a növények összetétele (pl. antiallergén hatások esetében is alkalmaznak.
A már jól ismert biotechnológiai vállalatok mellett új fejlesztők is feltűnnek, különösen a fejlődő országokban, például Indiában, Kínában és Brazíliában, és az afrikai fejlesztők is hajlandóságot mutatnak termékeik kereskedelmi forgalmazására. A fejlődő országok nagy hangsúlyt helyeznek a GM növényfajok választékának szélesítésére, így a globálisan előkészületben lévő növények közé is több különleges növényfaj juthat be. Mostanáig azonban e fajok többségét hazai felhasználásra fejlesztették (különösen Kínában és Indiában).
A kutatók a növénytranszformációt meghaladó, alternatív módszereket is bevetnek új növényfajták létrehozására (12). Ezek az új növénynemesítési módszerek a következők: (1) célzott mutagenezis oligonukleotidok vagy helyspecifikus nukleázok [pl. cinkujj-endonukleázok, CRISPR-Cas9, vagy transzkripciós aktivátorszerű effektor nukleázok (TALEN-ek)] alkalmazásával; (a) a transzgenezist csupán köztes lépésként használva, idegen génektől mentes végtermék készítése; (b) csak egymással keresztezhető növényekből származó DNS-szekvenciák bevitele. Az új növénynemesítési módszerekkel létrehozott termékek próbára teszik a különféle országok szabályozó rendszereit, mivel a biotechnológiai alapú eljárás használata ellenére a végtermékben nincs jelen idegen DNS. A szabályozás számára további kihívást jelent az a körülmény, hogy a rendelkezésre álló módszerekkel ezeket a termékeket lehetetlen megkülönböztetni hagyományos megfelelőiktől (13).
Egyrészt a GM fajták számának növekedése következtében, másrészt amiatt, hogy ezek engedélyezése a különböző országokban egyre eltérőbben alakul, a kereskedelmi szállítmányokban világszerte egyre erősödik a GM növények alacsony szintű jelenléte. Míg néhány évvel ezelőtt ezt a témakört a fejlett gazdaságok közötti kereskedelmi problémaként könyvelték el (különösen Észak- és Dél-Amerikának az EU-val vagy Japánnal kötött üzleteire kell itt gondolni), mára egyre nyilvánvalóbb, hogy nemzetközi ügyről van szó, amely a FAO figyelmét is felkeltette. Égető szükség lenne a nemzetközi párbeszédre erről a témáról, és további kutatásokat kell végezni annak tisztázására, milyen hatással van ez a problémakör a globális agrárkereskedelemre.
6
12. évf. - 2016/5-6. május-június
Felhasznált irodalom (részlet)
TRAceability. Deliverable D6.4. http://bch.cbd.int/database/attachment/?id=10373 (EC, Sixth Framework Programme, 2008). 8. Grushkin, D. Threat to global GM soybean access as patent nears expiry. Nat. Biotechnol. 31, 10–11 (2013). 9. Conko, G. Is There a Future for generic Biotech Crops? Regulatory Reform is Needed for a Viable Post-Patent Industry. Issue Analysis 2012 No. 7. (Competitive Enterprise Institute, 2012). 10. Koch, A. et al. Host-induced gene silencing of cytochrome P450 lanosterol C14a-demethylase-encoding genes confers strong resistance to Fusarium species. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 110, 19324–19329 (2013). 11. Mao, Y.-B., Tao, X.-Y., Xue, X.-Y., Wang, L.-J. & Chen, X.-Y. Cotton plants expressing CYP6AE14 doublestranded RNA show enhanced resistance to bollworms. Transgenic Res.20, 665–673 (2011). 12. Lusser, M., Parisi, C., Plan, D. & Rodríguez-Cerezo, E. Deployment of new biotechnologies in plant breeding. Nat. Biotechnol. 30, 231–239 (2012). 13. Lusser, M., Parisi, C., Plan, D. & Rodríguez-Cerezo, E. New Plant Breeding Techniques. State-of-the-Art and Prospects for Commercial Development. JRC Technical Report EUR 24760 EN. (European Commission. Joint Research Centre, 2011).
1. James, C. Global Status of Commercialized Biotech/GM Crops: 2014. ISAAA Brief 49. http://www.isaaa.org/resources/publications/briefs/49/ default.asp (International Service for the Acquisition of Agri-Biotech Applications, Ithaca, NY, 2014). 2. Waltz, E. Monsanto adds dicamba to its cache to counter weed threat. Nat. Biotechnol. 33,328 (2015). 3. Cockburn, A. Commercial plant breeding: What is in the biotech pipeline? J. Commer. Biotechnol. 10, 209–223 (2004). 4. De Steur, H. et al. Status and market potential of transgenic biofortified crops. Nat. Biotechnol. 33, 25–29 (2015). 5. Harwood, J.L. et al. Regulation and enhancement of lipid accumulation in oil crops: The use of metabolic control analysis for informed genetic manipulation. Eur. J. Lipid Sci. Technol.115, 1239–1246 (2013). 6. ISAAA. Pocket K No. 42: Stacked Traits in Biotech Crops. http://isaaa.org/resources/publications/pocketk/42/def ault.asp (International Service for the Acquisition of AgriBiotech Applications, Ithaca, NY, 2013). 7. European Commission. CO-EXTRA: GM and NonGM Supply Chains: Their CO-EXistence and
***
7
