Jsou vůbec GM plodiny zapotřebí?

Obsah přednášky 1) Základní informace a přehled typů modifikací 2) GM kukuřice 3) Zlatá rýže 4) Brambory amflora 5) Produkty GM rostlin ve výživě 6) Popis dalších druhů GM rostlin a jejich využití

Jsou vůbec GM plodiny zapotřebí? Růst poptávky po bezpečných a kvalitních potravinách

Snižování rozlohy orné půdy

Jak zajistit vysokou produkci kvalitních potravin? Použitím výnosných odrůd (kultivarů)

 výběrem náhodně pozměněných jedinců a křížením  rekombinantními technologiemi

Klonováním nejčastěji vznikají 1)Plodiny odolné vůči hmyzím škůdcům 2) Plodiny odolné vůči herbicidům 3) Plodiny s novými výživovými parametry 4) Gen způsobující samčí sterilitu 5) Geny umlčující jiné geny 6) Farmaceuticky zajímavé plodiny

Plodiny odolné vůči škůdcům  Mají naklonované geny pro toxiny z Bacillus thuringiensis  Nazývají se Bt plodiny  Toxiny se označují Cry  Používají se v ekologickém zemědělství jako biopesticidy – bez omezení  Bt plodiny jsou chráněny proti určitému škůdci nebo skupině škůdců  Zavíječ kukuřičný (Ostrinia nubilalis), bázlivec (Diabrotica virgifera)  Bt kukuřice, Bt bavlna, Bt sója

Plodiny odolné vůči herbicidům  Mají naklonovaný bakteriální gen pro EPSPS – syntéza aromatických aminokyselin  Nepůsobí na ně inhibitor glyfosát (Roundup)  Systémový herbicid Roundup zlikviduje všechny plevele, ale ne herbicid-tolerantní GMO  Glyfosát se v půdě rychle rozkládá  Riziko přenesení genu necitlivosti na plevele  Kukuřice, brambor, sója jsou v Evropě nepůvodní druhy

Plodiny s novými výživovými parametry 1) Rajčata, která neměknou a nehnijí 2) Rajčata se změněným obsahem karotenu 3) Zlatá rýže 4) Lepší stravitelnost fosforu u sóji a kukuřice 5) Jedlý bavlník? 6) Ječmen produkující sladidlo thaumatin 7) GM pekařská pšenice 8) Hrách, jahody, banány, maniok …

Plodiny s průmyslovým využitím 1) Brambory se změněným složením škrobu 2) Huseníček, který odhalí miny 3)Tabák (s nitroreduktázou) rozkládající TNT

GM plodiny ve farmacii  proteiny strukturní (kolagen)  hormony, cytokiny  sekundární metabolity  protilátky  scFv proteiny  rostlinné vakcíny

10

Příklady transgenních rostlin

11

Rajčata, která neměknou a nehnijí První komerčně dostupný GMO  vytvořena společností Calgene, Kalifornia, USA  schválena FDA v roce 1992

 na trhu v roce 1994

FlavrSavr

Rajčata měknou, protože enzym pektinasa (polygalakturonasa) odbourává buněčnou stěnu snížení aktivity enzymu 12

Jak byly FlavrSavr vytvořeny ? Buněčná stěna pektináza

degradace

měknutí, napadání plísněmi antisense mRNA pro pektinázu 13

Změna aktivity enzymu  antimediátorová RNA = antisense RNA  je komplementární k primárnímu transkriptu a vazbou na něj jej inhibuje  přepisuje se z pozitivního DNA-řetězce degradace -

+

C C T A A G T G C A A

G G A T T C A C G T T

C C T A A G T G C A A

mRNA antisense RNA G G A T U A T C G C A U A C G C G C G U A T U A T

hybridní RNA

14

Komerční neúspěch  Podobně jako klasická rajčata musela být sklízena nezralá  Válka s producenty klasických variet  Problémy při pěstování a záruční dobou  V roce 1996 nabízela společnost Zeneca pastu z rajčat podobné variety  Byla značena jako produkt vyrobený z GMO Vše staženo z trhu pro nezájem spotřebitelů, dnes už neexistují 15

Polní pokusy 2004

 Rajče se zvýšeným obsahem β-karotenu

Databáze EC Joint Research Centre „WebSNIF“ http://mbg.jrc.ec.europa.eu/ 16

Jak toho bylo dosaženo? tLcy z genomu rajčete

lykopen cyklasa

lykopen

cyklysace β-karoten

Akumuluje se β-karoten na úkor běžně se vyskytujícího lykopenu  selekční znak = gen npt II z E. coli (rezistence ke kanamycinu) Transformace pomocí Agrobacterium tumefaciens

17

Únik semen z GMO rajčat  Banka semen při University of California vydávala od roku 1996 po dobu 7 let semena GM rajčat jako konvenční  Rozesláno bylo asi 30 zásilek do 15 zemí  Odhaleno byl v okamžiku, kdy si jedna laboratoř objednala genetickou modifikaci  Zjistilo se, že semena už geneticky modifikovaná jsou Jsou už tedy mezi námi?

18

19

Bt kukuřice

20

Bt kukuřice  gen pro toxin z B. thuringiensis  Zavíječ kukuřičný (Ostrinia nubilalis)  plísně

normální

Bt 21

Bt kukuřice MON 810  První a donedávna jediná GM plodina, která se mohla v ČR pěstovat na polích  Připravena ve společnosti Monsanto  V EU povolena od roku 1998

 V několika zemích (Rakousko, Maďarsko, Řecko, Francie, Lucembursko, Německo) zakázána

22

Bt kukuřice MON 863  Připravena ve společnosti Monsanto  Nese gen pro protein Cry3Bb1  Rezistence k larvám bázlivce kukuřičného (Diabrotica virgifera)

Tato odrůda se stala předmětem řady sporů přívrženců a odpůrců GMO Je toxická pro zvířata nebo lidi? Francouzská skupina Seralini et al. Toxické účinky na motýla Monarcha stěhovavého?

23

Kukuřice rezistentní ke glyfosátu  produkt společnosti Monsanto Company  nese označení NK 603  získána bombardování buněk a tkání zlatými mikroprojektily fragmentem DNA se dvěma expresními kazetami s naklonovaným genem pro „5enolpyruvyl šikimát-3-fosfát synthasu“

 exprese pod dvěma promotory 1) Promotor pro aktin z rýže 2) Dvojitý promotor 35S z viru CaMV (cauliflower mosaic virus) a intronu pro Hsp 70 z kukuřice 24 http://www.agbios.com/dbase.php?action=Submit&evidcode=NK603

Kukuřice GA21  produkt společnosti Syngenta Seeds, Inc.  tolerantní ke glyfosátu  získána bombardování buněk a tkání zlatými mikroprojektily s plasmidem pDPG434 s naklonovaným genem pro „5-enolpyruvyl šikimát3-fosfát synthasu“  exprese pod promotorem pro aktin z rýže

Určena především ke krmení dobytka 25 http://www.agbios.com/dbase.php?action=Submit&evidcode=GA21

Kukuřice Bt11  produkt společnosti Syngenta Seeds, Inc.  rezistentní vůči Ostrinia nubilalis  tolerantní ke glufosinátu amonnému (nese gen kódující fosfinothricin-N-acetyltransferasu (PAT) ze Streptomyces viridochromogenes)

 získána přímou transformací protoplastů plasmidem pZO1502 s naklonovaný mi geny  exprese pod promotorem 35S z viru CaMV (cauliflower mosaic virus) Určena především ke krmení dobytka 26 http://www.agbios.com/dbase.php?action=ShowProd&data=BT11+(X4334CBR%2C+X4734CBR)

 Monsanto v roce 2012 vyvinula GM kukuřici, která produkuje RNAi zacílenou proti genu Snf7 bázlivce kukuřičného, jehož produkt transportuje proteiny do cílového místa  Dochází k zabrzdění růstu larev a jejich uhynutí během několika dnů  Larvy přímo požírají exprimovanou RNAi  V buňkách larvy je pak RNAi upravena enzymem Dicer a zahajuje svůj „útok“ na transkripty Snf7, které jsou rozloženy komplexem RISC  Nešlo by přímo provádět postřik RNAi na listy?  Mohou molekuly RNAi pronikat do trávicího traktu lidí? 27

Kupferschmidt K (2013): A lethal dose of RNA. Science 341, 732-733

28

Kupferschmidt K (2013): A lethal dose of RNA. Science 341, 732-733

29

Zlatá rýže  připravena v roce 1999 ( Ingo Potrykus z Technical University ve švýcarském Zurichu, Peter Beyer z německé University of Freiburg)

 vložen gen pro β-karoten z narcisu  vitamín A pro 3. svět

 výzkum trval 10 let a stál miliony dolarů  hladina provitaminu jen 1,6 mikrogramů na gram rýže  denní dávka 400 ug děti, 500-850 ug ženy a 600 ug muži

Nutno zkonzumovat 3,75 kg rýže

30

Zlatá rýže - detaily plastidy

phytoene synthasa (psy) = byl vzat z narcisu) karoten synthasa 1 (crt1) = původem z bakterie Erwinia uredovora lykopen cykláza = vlastní endosperm

retinal retinol (vitamín A) 31

Zlatá rýže II  rok 2005 Syngenta Seed v Cambridge

 vložen gen pro phytoene synthasu z kukuřice  produkce provitamínu A 20x vyšší  projekt zadala humanitární organizace Humanitarian Rice Board, které byly výsledky věnovány  hladina provitaminu je 37 mikrogramů na gram rýže  nutno zkonsumovat asi 150 g rýže

32

Prosadí se? Deficience v příjmu vitamínu A

Indie a Filipíny daly k pěstování nové zlaté rýže na svém území svůj souhlas 33

34

Brambory Amflora  Určené k produkci škrobu se zvýšeným podílem amylopektinu  Normálně 25% : 75%  Amylopektin je využitelný při výrobě papíru, konstrukčních materiálů, lepidel, mazadel a dalších produktů  Zablokování syntézy amylózy, gen GBSS  Mechanismus RNA interference  Poměr amylóza : amylopektin = 2% : 98%

35

Legislativní proces  Připraveny společností Amylogene (Švédsko)  První žádost v roce 1996  Podruhé společnost BASF v roce 2003

 V letech 2004 – 2005 Česká komise pro GMO = souhlas  14. května 2007 schválilo Německo  Posuzovala EFSA, Regulační výbor EU  Rada EU nedosáhla kvalifikované většiny  2. března 2010 Evropská komise schválila 36

V čem byl problém?  Spor se týkal genu nptII – odolnost ke kanamycinu a neomycinu – zvýšení rezistence bakterií  Tento gen se běžně vyskytuje v půdních bakteriích

37

A co bude dál?  Nutno schválit ve Švédsku, kde byla žádost podána  Registrace odrůdy podle příslušných zemědělských předpisů  Členské státy mohou individuálně omezit nebo zakázat na základě nových poznatků (ochranná doložka)  V ČR probíhaly pokusy od roku 2006 (ProAgro Radešínská Svratka – 10,8 ha v roce 2009) do roku 2012

 BASF chtěla pěstovat v Německu, ČR a Švédsku  Výroba škrobu probíhala v Amylex Radešínská Svratka

38

Pěstování v ČR  Nesmí být smíchány hlízy konvenční a GMO

 Hlízy skladovány, převáženy a zpracovány odděleně od konvečních  Sklizeň ještě před vytvořením semen

konvenční brambory

20 m

pole s Amflorou

40 m

ekologický zemědělec

 V následujícím roce monitorování a ničení všech rostlin bramboru, které na pozemku vyrostou

39

40

Sojový olej Round-up Ready sója

 produkt firmy Monsanto  odolná ke glyfosátu  výroba stolních olejů  nejrozšířenější plodina na světě  registrována v roce 1995  komerční uvedení v roce 1996 V roce 2008 schválen dovoz nové generace, tzv. Roundup Ready 2 Yield (TM) v EU

41

Sojový lecithin?  působí jako emulgátor, zvlhčující látka, stabilizátor a antioxidant  používá se do pečiva pro zvětšení jeho objemu, pro vytvoření jemnější struktury střídky, pro vytvoření jemnější kůrky a zlepšuje disperzi tuků  prodlužuje trvanlivost pečiva  v potravinách má označení E 322  používá se v množství 0,2 - 0,3%  základní složkou lecithinu (97%) jsou fosfolipidy

 přidává se zejména do vícezrnných chlebů, sojových chlebů, slunečnicových chlebů... 42

43

Ječmen  Testování a optimalizace metod  Produkce lidského sérového albuminu  Sladidlo thaumatin  Exprese endochitinázy a betaglukanázy  Exprese epidermálního růstového faktoru

44

Ječmen Malt-619-5001  Nese analog lidského genu pro lidský sérový albumin  Další geny zajišťují cílený transport a ukládání proteinu do zrna

 Transformace prostřednictvím Agrobacterium tumefaciens  Selekční znak – gen bar ze Streptomyces hygroskopicus (rezistence ke glufosinátu) 45

Ječmen Malt-607-1001  Nese gen Thaumatin I – původ v rostlině „katemfe“ (Thaumatococcus danielli, Benth) Deštné pralesy západní Afriky

Sladivost 1600-2000x vyšší než sacharóza  Další geny zajišťují cílený transport a ukládání proteinu do zrna  Transformace prostřednictvím Agrobacterium tumefaciens  Selekční znak – gen bar ze Streptomyces hygroskopicus (rezistence ke glufosinátu)

46

Ječmen s odolností vůči plísním I linie pYW210-9-(4001-4360)  obsahuje gen cThEn42(GC) z houby Trichoderma harzianum  produkuje endochitinázu – hydrolýza buněčné stěny hub  Selekční znak – gen bar ze Streptomyces hygroskopicus (rezistence ke glufosinátu)

Transformace prostřednictvím Agrobacterium tumefaciens 47

Ječmen s odolností vůči plísním II linie pJH271-Beta-Glu-307  obsahuje gen z houby Bacillus amyloliquefaciens a B. macerans  produkuje (1,3-1,4)-β-glukanasu – hydrolýza buněčné stěny hub  Selekční znak - gen bar ze Streptomyces hygroscopicus (rezistence ke glufosinátu) - syntetický GFP Transformace prostřednictvím Agrobacterium tumefaciens 48

Ječmen Dimma Určen pro „molecular pharming“  Cílem je sledování akumulace proteinu v zrnu  Obsahuje syntetický analog savčího genu pro tvorbu epidermálního růstového faktoru  Selekční znak - gen z Escherichia coli - hygromycin-B-fosfotransferasa Transformace prostřednictvím Agrobacterium tumefaciens Tmavá až černá zrna – snadno rozpoznatelné !!! 49

50

Pšenice  Rezistence k houbovým chorobám  Zvýšení podílu gluteinů v endospermu  Tolerance k herbicidu Dalaponu  Tolerance k herbicidu a rezistence ke rzím  Tolerance k herbicidu a rezistence ke sněti

51

Pšenice odolná k plísním  Nese gen FRG, původem z hub  Jeho exprese má za následek zvýšenou odolnost k patogenům rodu Fusarium  Transformace biobalistikou

 Selekční znak – gen manA (PMI) z Escherichia coli, který kóduje fosfomanosa isomerasu

PMI = náhrada selekčních znaků založených na rezistenci k antibiotikům méně kontroverzními

52

Selekce na manosu Zdroj uhlíku manosa-6-P netransformované

transformované manosa-6-P PMI

nedostatek ATP aP

fruktosa-6-P

53

Pšenice pekařská  Nese geny Glu-D1-1b, Glu-D1-2b a Glu-A1-1c původem z Triticum aestivum  Tyto geny kódují gluteiny pekařská kvalita pšenice  Transformace biobalistikou

 Selekční znak – gen manA (PMI) z Escherichia coli, který kóduje fosfomanosa isomerasu  Selekční znak - gen bar ze Streptomyces hygroscopicus - kóduje fosfinotricin acetyl transferasu - detoxifikace glufosinátu amonného 54

Pšenice tolerantní k Dalaponu  gen pro dehalogenasu  degraduje 2,2 dichlorpropionovou kyselinu – účinná složka herbicidu Dalaphon

Transformace biobalistikou 55

Pšenice tolerantní k herbicidu a rezistentní ke rzím  gen NBS-LRR z Triticum monococcum

 gen thamchi 1 z Trichoderma hamatum  gen cmg 1 z Coniothyrium minitans

 Transformace biobalistikou  Selekční znak - gen bar ze Streptomyces hygroscopicus - kóduje fosfinotricin acetyl transferasu - detoxifikace glufosinátu amonného 56

Pšenice tolerantní k herbicidu a rezistentní ke sněti  gen kp4

 kóduje virový protein KP4 dsRNA viru, který infikuje sněť kukuřičnou – Ustilago maydis  Transformace biobalistikou  Selekční znak - gen bar ze Streptomyces hygroscopicus - kóduje fosfinotricin acetyl transferasu - detoxifikace glufosinátu amonného http://www.danforthcenter.org/default.asp

57

58

Hrách  Zvýšený obsah proteinů v zrnu  Tolerance ke glufosinátu  Studium regulace genové exprese  Syntéza protilátek

59

Zvýšený obsah proteinů v hrachu

gen VfAAP1

Vicia faba Transformace Agrobacterium tumefaciens

 Selekční znak - gen bar ze Streptomyces hygroscopicus - kóduje fosfinotricin acetyl transferasu - detoxifikace glufosinátu amonného

60

Zvýšený obsah proteinů v hrachu  množství proteinů vzrostlo o 10-25%

 velikost zrn vzrostla o 20-30 %  počet zrn na rostlinu nezměněn

61

Navození exprese suchem  gen uidA (GUS) – kóduje beta-glukuronidasu  promotor pro inhibitor trypsinu (TI1) = aktivace suchem (vodní stres)  TI1:GUS

Transformace Agrobacterium tumefaciens

 Selekční znak - gen bar ze Streptomyces hygroscopicus - kóduje fosfinotricin acetyl transferasu - detoxifikace glufosinátu amonného

62

Syntéza protilátek v hrachu  myší gen pro fragment protilátky BA11  další dva fragmenty z Vicia faba pro transport a ukládání protilátek do semen

Transformace Agrobacterium tumefaciens Žádný selekční znak !!!  prevence důsledků kolonizace střev prasat enterotoxigenními E. coli  snížení využívání antibiotik 63

GMO hrách v ČR ?  Společnost Agritech (Šumperk) podala v prosinci 2009 žádost na uvádění GM hrachu do životního prostředí Cílové geny  gmSPI-2: inhibitor proteináz serinového typu = ochrana před houbovými parazity a hmyzem  Dof: ovlivnění vývoje rostlinného embrya  L1L: ovlivnění intenzity ukládání zásobních proteinů v semeni Transformace Agrobacterium tumefaciens 64

65

Sója

 Tolerance ke glufosinátu  Tolerance ke glyfosátu

66

Tolerantní druhy GM sóji Tolerance ke glufosinátu  nese gen pat ze Streptomyces viridochromogenes

 transformace biobalistikou

Tolerance ke glyfosátu  nese gen cp4epsps z Agrobacteria  transformace biobalistikou 67

Sója a kyselina fytová  většina fosforu je ve formě nestravitelné kyseliny fytové  váže na sebe také ionty železa, manganu, hořčíku, zinku a vápníku = jsou pak těžko stravitelné  lidé i zvířata mohou trpět jejich nedostatkem, i když se absolutní obsah iontů v potravě zdá dostatečný

 deficit Fe, Zn = chudokrevnost těhotných žen a novorozenců  deficit Zn = závažné poruchy růstu  fosfor nestrávený prasata a drůbeží = výkaly  snaha snížit obsah kyseliny fytové v rostlině

68

Technika genového knock-outu E1 A

E2 B

E3 D

C stravitelné sločeniny s fosforem

kyselina fytová

vyblokování enzymu E3  snížení obsahu kyseliny fytové o 90%  týkalo se pouze jejího obsahu v semenech  ve zbývajících částech rostliny se kyselina fytová tvořila dál  klíčivost semen, životaschopnost rostlin i výnosy zůstaly na potřebné výši

69

!

Nešlo to i jinak ? ANO

!

 podobného snížení se podařilo dosáhnout i klasickými šlechtitelskými postupy  obsah kyseliny fytové klesl v celé rostlině = snížená klíčivost semen, zvýšená citlivost rostlin ke stresu a nižší výnosy

Společnost Pioneer Hi-Bred International Podobných výsledků dosáhli i u kukuřice 70

71

Cukrová řepa  Tolerance ke glyfosátu  Rezistence k rhizománii řepy  Tolerance ke glyfosátu + rezistence k rhizománii

72

Řepa tolerantní ke glyfosátu  nese gen cp4epsps z Agrobacteria  kóduje 5-enolpyruvilšikimát-3-fosfátsyntasu, která díky substituci aminokyseliny prokazuje výrazně sníženou afinitu ke glyfosátu, bez ovlivnění funkce enzymu  transformace pomocí A. tumefaciens

CÍL ???  Vyhodnotit účinnost regulace plevelů při použití GM řepy včetně agronomických vlastností 73

Řepa rezistentní k rhizománii  nese gen rzm zajišťující rezistenci k BNYVV – beet necrotic yellow vein virus  transformace A. tumefaciens

 selekce genem PMI – selekce na manosu manosa-6-P

fruktosa-6-P

Existuje i GM řepa rezistentní k rhizománii a tolerantní ke glyfosátu 74

75

Krmná řepa

 Tolerance ke glyfosátu

76

Řepa tolerantní ke glyfosátu  nese gen cp4epsps z Agrobacteria  kóduje 5-enolpyruvilšikimát-3fosfátsyntasu, která díky substituci aminokyseliny prokazuje výrazně sníženou afinitu ke glyfosátu, bez ovlivnění funkce enzymu  transformace pomocí A. tumefaciens

CÍL ???  Získat informace důležité pro hodnocení rizik 77

78

Řepka  Zvýšený obsah oleje  Změna obsahu mastných kyselin

79

80

Řepka se zvýšeným obsahem oleje  geny z Arabidopsis thaliana kódující enzymy účastnící se metabolismu lipidů a sacharidů  někdy geny z Brassica napus a Saccharomyces cerevisiae

 promotory z Vicia faba/Pisum sativum  selekční znak = gen npt II z E. coli (rezistence ke kenamycinu)

Výsledek ?  Změny v obsahu oleje v semeni 81

Řepka se změněným obsahem mastných kyselin  gen pro acyl-(ACP) thioesterasu (ClFatB4) z Cuphea lanceolata  vlastní promotor s ektopickou expresí v semenech  gen předčasně ukončuje prodlužování molekul mastných kyselin

 vznikají středně dlouhé řetězce kyseliny myristové (C14:0), která se v řepkovém oleji běžně nevyskytuje 82

Cíl pokusů ?  Krmné pokusy u prasat  Vliv na fyziologické funkce  Dieteticky žádoucí kyselina myristová se nachází také v másle (ale ne v margarínu)  Estery kyseliny myristové – vonná aditiva v potravinářství a kosmetice (holení, hydratující tělová mléka, parfémy, atp.  selekční znak = gen npt II z E. coli (rezistence ke kanamycinu) Transformace pomocí Agrobacterium tumefaciens

83

Produkce polonasycených mastných kyselin  gen pro Delta-6-desaturasu (Phytium irregulare)

 gen pro Delta-5-desaturasu (Thraustochytrium)  gen pro Delta-6-elongasu (Physcomitrella patens)  gen pro Delta-12-desaturasu (Calendula officinalis) Součásti drah pro tvorbu velmi dlouhých řetězců polonasycených mastných kyselin (omega 3 a omega 6)  selekční znak = gen npt II z E. coli (rezistence ke kanamycinu) Transformace pomocí Agrobacterium tumefaciens

84

Pokusy s řepkou v ČR ?  odrůda Aventis odolná k herbicidu Liberty

 provádí VURV Ruzyně

85

86

Bavlník  Rezistence k hmyzu (Lepidoptera)  Tolerance ke glyfosinátu  Tolerance ke glyfosátu  Rezistence k hmyzu + tolerance ke glufosinátu  Rezistence k hmyzu + tolerance ke glyfosátu + tolerance ke glufosinátu

87

Bt bavlník Rezistentní k fytofágnímu hmyzu z čeledi Lepidoptera  nese gen cry2 nebo cry1Ab z Bacillus thuringiensis  V USA je Bt bavlník na 60% ploch

Tolerance ke glufosinátu a glyfosfátu  glufosinát = gen bar ze Streptomyces hygroscopicus  glyfosát = gen 2mepsps – dvojitý mutant se dvěma změněnými AK  transformace Agrobacterium tumefaciens 88

Jedlý bavlník ?  na 1 kg vláken připadá 1,65 kg semen  obsah 22% proteinů

 semena ale obsahují toxický gossypol  technikou RNA interference zablokování syntézy gossypolu v semenech  zbytek rostliny tento terpenoid dále produkuje

Využití  přímá konzumace čerstvých nebo pražených semen  mletí na mouku

 zkrmování odpadu při výrobě bavlníkového oleje

89

Jak byl připraven Byl zablokován gen pro delta-kadein syntázu (na schématu označen E3)

E1 A

E2 B

anti mRNA E3pro E3

C

D gossypol

vyblokování enzymu E3 90

91

Okurka  Thaumatin + rezistence k plísni Pseudoperonospora cubensis

92

Modifikované okurky Několik linií určených ke sledování ovlivnění chuti a míry rezistence  nese plasmid pRUR528s s cDNA pro thaumatin II  thaumatin II je sladký protein skupiny PR (pathogenesis-related)

Thaumatin I a II se vyskytuje v Thaumatococcus danielli, Benth PR proteiny jsou obranné látky proteinové povahy, které se v rostlině tvoří jako odpověď na poškození patogenním organismem  transformace Agrobacterium tumefaciens

93

Další GMO s thaumatinem  Rajčata se zvýšenou rezistencí k plísni bramborové

 Jahody se zvýšenou rezistencí k plísni šedé

Na trhu jsou aktivátory exprese PR-proteinů

 Vyrábí Syngenta  Acibenzolar-S-methyl

94

Další GMO s thaumatinem Kdy se na trhu objeví GM jahody s rezistencí k plísni šedé spolu s postřikem aktivátoru obranných reakcí ?

95

96

Obří maniok Stěžejní potrava pro 250 milionů afričanů  nese gen glgC z Escherichia coli

 je 100x účinnější než AGPasa (biosyntéza škrobu)  nárůst biomasy hlíz byl 2,6x rychlejší

 narostl i počet kořenů, listů a celková nadzemní biomasa

97

98

GM káva Kávová zrna s minimálním obsahem kofeinu  má vyblokovaný genu pro theobromin syntasu (CaMXMT1) = jeden ze 3 genů pro syntézu kofeinu  připravena v Japonsku u druhu Coffea canephora  káva bude levná  šetrnější než ta, která přišla do styku s organickými extrakčními činidly  panika u výrobců kávy bez kofeinu ?

99

A co její účinky ?

100

101

Biopaliva  geneticky modifikovaný topol  snížený obsah ligninu a vyšší obsah celulózy  o 50% levnější výroba biolíhu Povolení obdržel Vlámský Institut pro Biotechnologie

Zajímavé zamyšlení 5/2011 http://www.osel.cz/index.php?clanek=5678 102

Biopaliva  fermentace celulózy GM plísněmi  sloučeniny s delším uhlíkatým řetězcem produkované E. coli  isobutanol, 1-butanol, 2-methyl-1-butanol, 3-methyl1-butanol a 2-phenylethanol

 GM kvasinky tolerantní k vyšším koncentracím etanolu Též využití při výrobě piva a vína  GM sinice produkující isobutyraldehyd z CO2 103

GM sinice  Synechococcus elongatus

CO2

 produkuje isobutyraldehyd z CO2 1) Zlepšení funkce RuBisco  výkonnější fotosyntéza

2) Transformace genu Kdc  produkce isobutyraldehydu odpařování

104

Je toho dost ? Sinice z 1 litru tekutiny 6,230 ug isobutyraldehydu/hod. Srovnání s výrobou, která využívá k produkci biopaliva kontinuální kultivaci geneticky modifikovaných řas Řasy z 1 litru tekutiny 4 ul paliva/hod. = 10 0000 litrů paliva z hektaru za rok

Nové sinice z Kalifornie by z jednoho hektaru měly poskytnout o více než třetinu biopaliva více

105

Sinice produkující sacharózu

Synechococcus elongatus

Sacharóza je následně zkvašována kvasinkami na etanol

106

107

Odstraňování toxických kovů Brukev hořčičná  váže 4,3x více selenu než běžná rostlina  po 45 dnech odsála 4,4% selenu z vrstvy o mocnosti 25 cm

Huseníček, tabák  kumulace rtuti  kumulace kadmia (zvýšenou tvorbou glutathionsyntasy nebo fytochelatinsyntasy)

108

Odstraňování toxických látek Mikroorganismy  organické jedy

Mikroorganismy + rostliny  Burkholderia cepacia + lupina = organická rozpouštědla

Plísně  Fusarium oxysporum = zbavuje azbest železa 109

„Arzénoví kanárci“ Bakterie, které se mění ve styku s nepatrnými koncentracemi arzénu  svítící díky luciferáze ze světlušek  svítící díky GFP z mořské medůzy  měnící barvu z bílé na modrou díky β-galaktosidase

 Do testované vody se namočí papírek obsahující „usušené“ bakterie  S testem interferuje měď, která bakterie zahubí 110

Shrnutí 1) Základní informace a přehled typů modifikací 2) GM kukuřice 3) Zlatá rýže 4) Brambory amflora 5) Produkty GM rostlin ve výživě 6) Popis dalších druhů GM rostlin a jejich využití