Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav biologie rostlin

Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav biologie rostlin

Geneticky modifikované rostliny v zemědělské praxi - přínosy a rizika Bakalářská práce

Vedoucí práce:

Vypracovala:

Ing. Tomáš Vyhnánek, Ph.D.

Rostislava Pillerová

Brno 2009

2

PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma „Geneticky modifikované rostliny v zemědělské praxi - přínosy a rizika“ vypracovala samostatně a použila jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího bakalářské práce a děkana AF MZLU v Brně.

V Brně, dne 7. 5. 2009

Podpis

3

PODĚKOVÁNÍ Děkuji vedoucímu mé bakalářské práce Ing. Tomáši Vyhnánkovi, Ph.D. za cenné rady a připomínky.

4

Abstrakt Bakalářská práce s názvem „Geneticky modifikované rostliny v zemědělské praxi – přínosy a rizika“ v úvodu vymezuje technologie genového inženýrství, následně popisuje současný stav využití geneticky modifikovaných rostlin v agrárním sektoru ve světě, EU a v ČR, regulaci geneticky modifikovaných rostlin v EU a v ČR a koexistenci pěstování geneticky modifikovaných rostlin v ČR. Práce přináší přehled nejdůležitějších přínosů a rizik geneticky modifikovaných rostlin. Zaměřuje se především na nejvýznamnější modifikace ze zemědělské praxe: tolerance k herbicidům a odolnost k hmyzu. Klíčová slova: geneticky modifikované organismy, GMO, přínosy, rizika

Abstract The Bachelor thesis Genetically modified plants in agricultural profession – benefits and hazards specifies in the introductory part technologies of genetic engineering, followed by description of the current use of genetically modified plants in the agrarian sphere worldwide, in the EU, and the Czech Republic. The thesis further deals with the issue of regulation of genetically modified plants in the EU and the Czech Republic and the coexistence of growing genetically modified plants in the Czech Republic. The contribution of the thesis is in the overview of the most important benefits and hazards of genetically modified plants. The thesis focuses primarily on the most significant modifications in the agricultural profession: resistance to herbicide and resistance to insects. Key words: genetic modified organisms, GMO, benefits, hazards

5

OBSAH 1

ÚVOD....................................................................................................................... 9 1.1

Základní pojmy ............................................................................................... 10

2

Cíl práce.................................................................................................................. 13

3

Genové inženýrství ................................................................................................. 14

4

3.1

Genové modifikace ......................................................................................... 15

3.2

Mechanizmy a metody transgenoze rostlin .................................................... 16

3.2.1

Izolace genů ............................................................................................ 17

3.2.2

Klonování genů....................................................................................... 17

3.2.3

Transformace rostlinných buněk ............................................................ 17

3.2.4

Detekce GMR ......................................................................................... 19

Využití GMR v agrárním sektoru ve světě, EU a v ČR.......................................... 20 4.1

Rozdělení transgenních plodin........................................................................ 20

4.2

Významné transgeny....................................................................................... 21

4.2.1 4.2.1.1 4.2.2

Transgeny pro tolerance k herbicidům ................................................... 21 Některé typy herbicidů a transgenů .................................................... 21 Transgeny pro rezistence k hmyzím škůdcům........................................ 22

4.2.2.1

Transgen pro δ endotoxin Bacillus thuringiensis ............................... 22

4.2.2.2

Transgeny inhibitorů proteáz .............................................................. 23

4.2.2.3

Inhibitory amyláz ................................................................................ 23

4.2.2.4

Transgeny pro lektiny ......................................................................... 23

4.2.3

Transgeny pro rezistence k virům........................................................... 23

4.2.4

Transgeny pro změnu obsahu lipidů....................................................... 24

6

5

6

4.2.5

Transgeny pro zásobní proteiny.............................................................. 24

4.2.6

Další transgeny ....................................................................................... 25

Regulace GMO v EU a v ČR.................................................................................. 27 5.1

Legislativa GMO v EU ................................................................................... 27

5.2

Legislativa GMO v ČR ................................................................................... 28

Koexistence pěstování GMR v ČR......................................................................... 37 6.1

Regulace koexistence...................................................................................... 38

6.1.1

Izolační vzdálenosti ................................................................................ 39

6.1.1.1 7

GM kukuřice ....................................................................................... 40

Přínosy a rizika GMR ............................................................................................. 43 Přínosy GMR .................................................................................................. 43

7.1 7.1.1

Přínosy pro zemědělství.......................................................................... 43

7.1.1.1

U plodin tolerantních k herbicidům lze přínosy shrnout následovně . 43

7.1.1.2

U plodin odolných k hmyzu lze přínosy shrnout následovně............. 44

7.1.1.3

Další přínosy pro zemědělství............................................................. 44

7.1.2

Nutriční přínos ........................................................................................ 44

7.1.3

Vědecký přínos ....................................................................................... 45

7.1.4

Přínos pro ekosystém, životní prostředí a ostatní organismy ................. 45

7.2

Rizika GMR.................................................................................................... 45

7.2.1

Další rizika:............................................................................................. 47

7.2.1.1

Alergenní GMO .................................................................................. 47

7.2.1.2

Možné toxické vlastnosti GM plodin.................................................. 47

7.2.1.3

Rizika potenciální křižitelnosti ........................................................... 48

7

7.2.1.4 7.2.2

Zneužití GMO..................................................................................... 48 Shrnutí..................................................................................................... 48

8

Závěr ....................................................................................................................... 49

9

Seznam použité literatury ....................................................................................... 50

8

1

ÚVOD

Když v 19. století Johan Gregor Mendel pokládal základy genetiky, jistě nemohl tušit, kam až dnešní genové inženýrství dospěje. Člověk využívá šlechtění, tedy metody klasické genetiky, již tisíce let, avšak k převratným změnám ve vývoji šlechtění došlo až se vznikem genového inženýrství. Genové inženýrství otevřelo cestu ke zcela novým biotechnologiím. Genové inženýrství bylo v 70. letech minulého století odvozeno od molekulární genetiky a dnes proniká prakticky do všech biologických oborů. Genové inženýrství je v současné době na předním místě v oblasti biotechnologií a můžeme říci, že genové inženýrství zažívá tzv. „boom“. Geneticky modifikované organismy, jako výsledek genového inženýrství, jsou již využívány v řadě odvětví lidské činnosti. Je samozřejmé, že geneticky pozměněné druhy nebo odrůdy u části veřejnosti vyvolávají nedůvěru až odpor, který však pramení z neznalosti problematiky a je často živený tzv. ekologickými hnutími. I z tohoto důvodu jsou genetické modifikace, respektive geneticky upravené organismy velmi diskutovaným tématem. Genetické modifikace, jako každá nová technologie, přináší mnohé výhody, ale i rizika. Proto byla tato oblast již od svého počátku, tj. od konce 80. let, regulována na základě principu předběžné opatrnosti. Od 90. let minulého století jsou na řadě předních vědeckých pracovišť i nadnárodních společností vyvíjeny geneticky modifikované rostliny. Geneticky modifikované rostliny musí procházet před uvolněním do životního prostředí a do oběhu řadou testů a rovněž musí být proveden odhad rizik, která souvisejí s nakládáním s každou geneticky modifikovanou odrůdou. Od roku 1996 dochází k velkému nárůstu pěstebních ploch s geneticky modifikovanými rostlinami a současně se zvyšuje počet zemí, které tyto produkty moderních biotechnologií uplatňují. V současné době se geneticky modifikované rostliny na celém světě pěstují na 114,3 mil. ha, ve 23 zemích, včetně České republiky. 12 milionů pěstitelů (Opatrný, 2009) produkuje především sóju, kukuřici, bavlník a řepku. V souvislosti s velkým nárůstem pěstování geneticky modifikovaných rostlin se stává významná otázka koexistence, tedy pěstování geneticky modifikovaných plodin s konvečními plodinami bez genetické modifikace nebo s postupy využívající ekologického

zemědělství.

Vzhledem

k

9

nárůstu

ploch

osetých

geneticky

modifikovanými plodinami, se problematika koexistence stává významná i pro naše pěstitele. V České republice se konkrétně jedná o Bt kukuřicí MON 810, kterou v roce 2008 zaselo 171 pěstitelů na 8 380 ha (Čeřovská, 2009). Od roku 2009 je nutné navíc počítat s dalšími možnými typy genetických modifikací pěstovaných našimi pěstiteli. Bakalářská práce v úvodu vymezuje technologie genového inženýrství, následně popisuje současný stav využití geneticky modifikovaných rostlin v agrárním sektoru ve světě, v Evropské unii a v České republice. V další části se zabývá regulací geneticky modifikovaných rostlin v Evropské unii a v České republice a koexistencí pěstování geneticky

modifikovaných

rostlin

v České

republice.

Práce

přináší

přehled

nejdůležitějších přínosů a rizik geneticky modifikovaných rostlin. Zaměřuje se především na nejvýznamnější modifikace ze zemědělské praxe: tolerance k herbicidům a odolnost k hmyzu.

1.1 Základní pojmy Agrobacterium tumefaciens – půdní baktérie, která je schopna vpravovat část své genetické informace do rostlinné buňky. Alergenní – vyvolávající reakci přecitlivělosti, alergie. Bacillus thuringiensis – bakterie, která se využívá v zemědělství k biologické ochraně porostů před škůdci. Bt-toxin (δ δ endotoxin) – bílkovina bakterie Bacillus thuringiensis jedovatá pro hmyz. Enzym – protein, který urychluje chemické reakce v živé soustavě a určuje jejich směr a specifičnost. Fenotyp – je soubor znaků organizmu, který je určen dědičným základem v interakci s prostředím. Geneticky modifikovaný organismus - je organismus, s výjimkou lidských bytostí, jehož genetický materiál byl změněn způsobem, jehož se přirozenou cestou nedosáhne pářením a/nebo přirozenou rekombinací. Geneticky modifikované rostliny - jsou rostliny, do jejichž dědičného základu byl vnesen jeden nebo několik klonovaných genů.

10

Genové inženýrství – je nová disciplína moderních biotechnologií, která zahrnuje soubor metod a strategií, které umožňují manipulovat s DNA in vitro a pomocí rekombinací DNA také s genomem živých organismů. In vitro – znamená mimo živý organismus. Klonování - pomnožení specifického fragmentu DNA v hostitelském organismu Knihovna cDNA – soubor fragmentů cDNA, odvozených ode všech typů mRNA přítomných v určitém pletivu a klonovaných v plazmidových vektorech. Mikroinjekce – klonované DNA do buněčných jader je jednou z metod přímé transformace buněk. Mikroprojektily – vstřelování mikrorojektilů do rostlinných buněk představuje základní metodu přímé transformace rostlin. Promotor – je regulační část DNA, která sousedí se strukturními geny a rozhoduje o tom, kdy, kde a za jakých podmínek dojde k projevu genu. Plazmid – cirkulární DNA bakteriálních buněk. Rekombinantní DNA - umožňuje vytvářet nové kombinace molekul DNA, které se v přirozeném stavu společně nevyskytují. Transdukce – přenos genetického materiálu mezi bakteriemi prostřednictvím bakteriofága. Transformace – změna dědičnosti přirozeným přenosem DNA. Transgen – klonovaný gen, který byl vnesen do genomu a došlo k jeho integraci do chromozomu. Transgenoze – vnášení cizorodých klonovaných genů do genomu. Vektor – je nebuněčný útvar obsahující dědičný materiál, schopný vnést tento dědičný materiál spolu s vloženým cizorodým dědičným materiálem do buněk příjemce. Pro lepší orientaci v textu uvádím přehled zkratek, které jsou použity v této práci: DNA – deoxyribonukleová kyselina

11

GI – genové inženýrství GMO – geneticky modifikované organismy GMR – geneticky modifikované rostliny

12

2

Cíl práce

Cílem práce bylo seznámit se: 1. Základní terminologie genového inženýrství. 2. Současný stav využití geneticky modifikovaných rostlin v agrárním sektoru ve světě, EU a v ČR. 3. Regulace GMR v EU a v ČR. 4. Koexistence pěstování GMR v ČR. 5. Přínosy a rizika geneticky modifikovaných rostlin

13

3

Genové inženýrství

Nové poznatky získané v molekulární genetice se vědci pokusili prakticky využít, a tak vznikla

v sedmdesátých

letech

minulého

století

nová

disciplína

moderních

biotechnologií, kterou nazýváme genové inženýrství (dále GI). GI zahrnuje soubor metod a strategií, které umožňují manipulovat s DNA in vitro a pomocí rekombinací DNA také s genomem živých organismů. GI umožňuje pomocí umělé transformace nebo transdukce přenášet úseky DNA mezi libovolnými organismy a dokonce zajistit v novém hostiteli nejen udržení přenesených úseků DNA, ale i expresi cizorodých genů (Vondrejs a Storchová, 1997). Zatímco metody klasické genetiky a indukované fúze protoplastů využívají spontánní mutagenezi a rekombinaci, indukovanou mutagenezi a různé způsoby selekce, založené na rozdílech fenotypů, v GI se navíc aplikují mutageneze a rekombinace in vitro, které mohou být vysoce specifické a cílené, a speciální selekční techniky, založené např. na využití neasociačních sond, pomocí kterých lze vybrat buňky obsahující určitou sekvenci DNA, bez ohledu na fenotypový projev této sekvence (Vondrejs a Storchová, 1997). Tradiční šlechtění na základech klasické genetiky využívá výběru mutací a křížení jedinců s požadovanými vlastnostmi. Různými postupy šlechtění, jako je vzdálená hybridizace, byly zkříženy rostliny různých druhů, např. srstka angrešt s rybízem, nebo i různých rodů, např. pšenice s žitem. Záměrným vyvoláním mutací pomocí radioaktivního záření byly vyšlechtěny například některé odrůdy ječmene a kmínu. Dnešní podoba zemědělských plodin je tak v mnoha případech výsledkem tisíciletého šlechtění. V posledních desetiletích se však stále více v zemědělské praxi uplatňují kromě šlechtitelských i organismy vzniklé genovými inženýry. Genové inženýrství umožňuje přidávat do rostlin genetické znaky podmíněné jedním nebo více geny, tím, že vyjme příslušný úsek DNA z jakéhokoli organismu a zařadí do genetického materiálu šlechtěné rostliny (Custers et al., 2006) GI vneslo do procesu šlechtění nové možnosti, které mohou vyvolat revoluci v biologii: 1. Molekulární mapování – umožňuje zrychlit a zpřesnit proces šlechtění. V praxi to znamená, že není třeba hodnotit obtížně hodnotitelný znak například odolnost k houbovému onemocnění, ale je možné si vybrat molekulární znak, který se na

14

chromozomu

nachází

velmi

blízko

genu

pro

odolnost

k houbovému

onemocnění. V potomstvech je pak možno přesně sledovat přenos tohoto molekulárního znaku (na základě sondy DNA) v zastoupení nepřesně sledovatelného znaku (Ondřej a Drobník, 2002).

2. Transgenoze - je založena na vnášení jednotlivých genů do rostlinného genomu metodami GI. U rostlin je založena především na stabilní integraci části plazmidové DNA bakterie Agrobacterium tumefaciens do jaderného genomu rostlin (Drobník, 2009). Transgenoze se tak stala dalším z bohaté palety nástrojů, které se postupně vyvíjely během 20. Století a zahrnují vzdálenou hybridizaci, indukci polyploidie, mutagenezi, využití tkáňových a buněčných kultur, molekulárních sond DNA a transgenoze (Ondřej a Drobník, 2002).

3.1 Genové modifikace Je termín, který se vlivem legislativy EU ustálil jako synonymum pro techniky rekombinantní DNA. Výsledkem jsou geneticky modifikované organismy – (dále GMO), geneticky modifikované rostliny (linie, odrůdy, hybridy) – dále GMR (Bednář, 2000). 1.

GMO – je organismus, s výjimkou lidských bytostí, jehož genetický materiál byl změněn způsobem, jehož se přirozenou cestou nedosáhne pářením a/nebo přirozenou rekombinací (Mužík et al., 2007). GMO jsou výsledkem nových technologií. Díky objevům struktury a funkce DNA, rozluštění genetického kódu a technologickému pokroku je dnes možné cíleně měnit genotypy rostlin. In vitro lze modifikovat a kombinovat geny nebo jejich části pocházející z různých organismů a vnášet je do recipientních organismů. U rostlin se využívá

zejména

technologie

založené

na

schopnosti

půdní

bakterie

Agrobacterium tumefaciens vpravovat část své genetické informace do rostlinné buňky nebo tzv. částicových střel (Ovesná, 2004). Podle zákona č. 78/2004 Sb., o nakládání s geneticky modifikovanými organismy a genetickými produkty, definuje GMO následovně: „Geneticky modifikovaným organismem se rozumí takový organismus, jehož dědičný materiál byl změněn genetickou modifikací“. Genetická modifikace představuje cílenou změnu dědičného materiálu, které se nedosáhne přirozenou rekombinací, nýbrž vnesením cizorodého dědičného 15

materiálu do dědičného materiálu organismu nebo vynětí část genetického materiálu organismu. Z definice vyplívá, že za GMO nelze považovat produkt mutačního šlechtění ani buněčných fúzí, ale pouze za předpokladu, že výchozí biologický materiál ovlivněný těmito zásahy nebyl geneticky modifikovaný (Vejl a Rakouský, 2007). 2. GMR – jsou rostliny, do jejichž dědičného základu byl vnesen jeden nebo několik klonovaných genů, tedy genů získaných metodami genového inženýrství. Takové geny mohou pocházet z dědičného základu samotné rostliny, nebo mohou pocházet z libovolně systematicky vzdáleného organismu. (Bednář a Vyhnánek, 2004).

3.2 Mechanizmy a metody transgenoze rostlin Jednotlivé kroky tvorby GMR, mezi které patří izolace genů, klonování genů, transformace rostlinných buněk a detekce, jsou uvedeny na schématu (obr. 1).

Obr.1: Schéma postupu při získávání GMR (Vejl a Rakouský, 2007)

16

3.2.1

Izolace genů

Pro zajištění exprese je nutno přenášet kompletní gen, to znamená regulační sekvence – promotory, vlastní strukturní gen a polyadenylační signál. Izolace a identifikace rostlinných genů je prováděna obvykle na principu vyhledávání v genových bankách pomocí heterologní hybridizace nebo v expresních knihovnách cDNA. Pro vyhledávání genů je využíváno rovněž sekvenčních technik nebo navození inzerční inaktivace s využitím

transponovaných

elementů

nebo

T

–

DNA

„taggingu“

pomocí

Agrobacterium tumefaciens (Vejl a Rakouský, 2007). 3.2.2

Klonování genů

Pod pojmem klonování si představujeme především pomnožení specifického fragmentu DNA v hostitelském organismu schopném jej efektivně několikanásobně namnožit a vytvářet identické kopie této DNA (klony). Pro klonování DNA in vivo je nejprve nutno vytvořit rekombinantní DNA, která sestává z klonovaného fragmentu a tzv. klonovacího vektoru. Klonovací vektor je genetický element, který je schopen samostatné reprodukce v hostitelském organismu, tj. musí být schopen autonomní replikace. Rekombinantní DNA je následně vnesena do buňky hostitele, kterým je nejčastěji bakterie Escherichia coli kde je při růstu buněčné kultury DNA mnohonásobně replikována – klonována (Kotrda et al., 2009). Jako vektory jsou využívány obvykle bakteriofágy, bakteriální plazmidy, kvasinky, cosmidy, umělé kvasinkové nebo bakteriální chromozómy (Vejl a Rakouský, 2007). Polymerase chain reaction (polymerasová řetězová reakce) je enzymová metoda sloužící k syntéze definovaného úseku DNA in vitro, pro nějž jsou k dispozici oligonukleotidové primery. Jednotlivé kroky amplifikace zahrnují: 1) tepelnou denaturaci templátu, vedoucí ke vzniku jednořetězcové DNA 2) připojení primerů 3) extensi připojených primerů DNA polymerasou (Rumlová et al., 2009)

3.2.3

Transformace rostlinných buněk

Vnášení klonovaných genů do rostlin lze realizovat pomocí metody nepřímé transgenoze a metody přímé trasgenoze.

17

1) Nepřímá transgenoze – U této metody se uplatňuje jako přenašeč cizorodé DNA tzv. vektor. Vektorem bývají obvykle specifické bakteriální plazmidy, některé typy retrovirů, transpozónů, lipozómů (Vejl a Rakouský, 2007). Transgenoze

s využitím

bakterií

Agrobacterium:

V prvé

fázi

pokusů

s transformací T-DNA bakteriemi Agrobakterium byly inaktivovány jednotlivé geny T-DNA vnášením transpozonů. V následující fázi byla odstraněna celá TDNA a nahrazena novými geny. Dalším zdokonalením bylo rozdělení funkcí původního plazmidu Ti na dva plazmidy. Jeden z nich nese úsek virulence a druhý T-DNA. Takový malý plazmid s T-DNA je již možné snadno upravovat (Ondřej a Drobník, 2002). Oblast T-DNA, která je náhodně integrována do genomu hostitelské rostliny, obsahuje geny, které ovlivňují biosyntézu auxinů a cytokininů hostitelské rostliny. Tyto změny se u rostlin napadených A. tumefaciens projeví výrazným zvýšením intenzity buněčného dělení. Vznikají nádory tvořené dediferenciovanými buňkami, které jsou označovány jako „crown gallis“. Rostlinná pletiva, která jsou transformována Agrobacterium rhizogenes, jsou charakteristická intenzivní tvorba tenkých kořenů, které jsou označovány jako „hairy roots“ (Vejl a Rakouský, 2007). 2) Přímá transgenoze – je založená na principu přímého v nesení cizorodé DNA do jádra akceptovaného organismu. Nejprve se působilo na plazmidovou DNA a pak na pletiva. •

Transgenoze protoplastů: čerstvě izolované protoplasty se inkubují v pufru s exogenní DNA. K příjmu roztoku DNA může docházet pouze endocytózou (Bednář, 2000).

•

Transgenoze pletiv zahrnuje především tyto metody: -

Mikroininjekce do buněčných jader, eventuálně makroinjekce do celých pletiv

-

Kokultivace mikrospor nebo pylových láček s exogenní DNA

-

Mikroprojektily (particle bombardment) – Jsou to kuličky o velikosti 12µm. Používá částicový akcelerátor k vystřelení mikroprojektilů ke vniknutí do rostlinných buněk. Mikroprojektily, obvykle zlaté nebo wolframové částice jsou opláštěné plazmidem DNA (http://etext.czu.cz).

Rozdíl mezi přímou transgenozí a využitím bakterií Agrobacterium – zatím co bakterie Agrobacterium umožňují včleňovat do rostlinného genomu velké úseky DNA (až 150

18

kb, což představuje úsek nejméně 30 genů A. thaliana), při přímé transgenozi se zpravidla včleňují jen fragmenty plazmidu zřídka delší než jeden gen (Ondřej a Drobník, 2002). 3.2.4

Detekce GMR

Produkty GMO se liší od produktů nemodifikovaných organismů tím, že jejich genom obsahuje i introdukované geny. Detekce GMO je založená právě na testování přítomnosti introdukované DNA (PCR a Southernovo blokování), nebo proteinů kódovaných indrukovanými geny (ELISA a „Lateral flow strip“) (Bednář, 2000).

19

4

Využití GMR v agrárním sektoru ve světě, EU a v ČR

GMR, které se využívají v agrárním sektoru, se označují jako transgenní plodiny.

4.1 Rozdělení transgenních plodin Transgenní plodiny mohou nést velmi odlišné vlastnosti, které je činí výhodnými pro pěstitele, spotřebitele či různá odvětví průmyslu (Soukup, 2006). Transgenní plodiny v zemědělství lze rozdělit do několika skupin: I. generace plodin – transgenní odrůdy s minimalizovanou potřebou chemické ochrany proti chorobám, škůdcům a plevelům. Ztráty způsobené uvedenými škodlivými činiteli na produkci hostitelských a napadených rostlin a porostů představují min. 30%. Přínosem je i významná úleva pro životní prostředí. Tyto plodiny se vyznačují výhodnými vlastnostmi pro pěstitele, což je jedna z vážných příčin nepříznivého nazírání spotřebitelů, kteří porovnávají rizika s výhodami. Je-li výhoda nulová, pak i nepatrné riziko je nepřijatelné. II. generace plodin – transgenní plodiny odolné proti abiotickým stresům, např. rezistence nebo tolerance k chladu, suchu, zasolení, nedostatku světla. Tyto stresy přestavují u zemědělských plodin ztráty až 70% genetického výnosového potenciálu. III. generace plodin – transgenní plodiny s vyšší nutriční hodnotou (např. vhodnější složení masných kyselin, zastoupení deficitních aminokyselin, obsah vitaminů apod.) s antikancerogenními a jinými zdravotně působícími a léčivými účinky. Plodiny s přímými výhodami pro spotřebitele. Při tržní dostupnosti

dojde

k přehodnocení

negativního

vztahu

spotřebitele

k transgenním plodinám. IV. generace plodin – transgenní plodiny pěstované jako ekologicky výhodné suroviny pro některá průmyslová odvětví (v chemickém průmyslu náhrada za ropu, papírenský průmysl). V. generace plodin – transgenní plodiny jako náhrada fosilních paliv (výroba etanolu a bionafty) (Bednář, 2000).

20

4.2 Významné transgeny 4.2.1

Transgeny pro tolerance k herbicidům

Rostliny obsahují geny, jejichž produkty zajišťují rostlině toleranci ke specifickému typu herbicidu se širokým spektrem účinku (Bednář, 2000). Odrůdy s herbicidní tolerancí umožňují aplikaci neselektivních herbicidů, aniž by došlo k jejich poškození, a tím značně usnadňují ochranu proti zaplevelení. Je zde také mnohem snazší ochrana proti takovým plevelům, které jsou s plodinou blízce příbuzné (Soukup, 2006). 4.2.1.1 Některé typy herbicidů a transgenů 1. Glyfozát – je to neselektivní, postemergentní, přes listy působící herbicid. Patří k nejrozšířenějším herbicidům pod obchodním označením Roundup firmou Monsanto. Vyskytuje se však přirozená tolerance některých netransgenních rostlin ke glyfozátu, která může být způsobena čtyřmi příčinami: •

nedostatečným pronikáním glyfozátu a jeho translokací listů,

•

rostlinný enzym EPSP není senzitivní ke glyfozátu nebo je jeho senzitivita snížena,

•

rostlina je schopna překonat nebo kompenzovat citlivost ke glyfozátu,

•

rostlina je schopna metabolizovat glyfozát na netoxické sloučeniny (Ondřej a Drobník, 2002).

Jsou dva typy transgenů, které podmiňují rezistenci ke glyfozátu: •

Gen pro enzym EPSP a) Nadprodukce enzymu (klonované geny z Petunia a Arabidopsis). b) Odlišitelný

enzym

(geny

klonovány

z bakterií

Salmonella

typhimurium, Escheria coli, Agrobacterium tumefaciens a z rostlin Petunia hybrida a Arabidopsis thaliana) •

Gen

pro

glyfozátoxidoreduktasu

(GOX)

(klonován

z bakterie

Achtomobacter) Geny byly vneseny do různých druhů rostlin, jako je tabák, rajče, řepka, topol, sója atd. (Bednář, 2000). 2. Fosfinotricin – je to širokospektrální postemergentní herbicid, který se vyrábí biotechnologicky, s využitím aktinomycet Streptomyces viridochromogenes a Streptomyces hygroscopicus. Prodává se pod názvy Basta, Finale, Liberty a

21

dalšími (Ondřej a Drobník, 2002). Fosfinotricin je účinným inhibitorem glutaminsyntetázy rostlin. Tento enzym mění amoniak na glutamát a tím se významně podílí na odstranění tohoto toxického metabolitu z organismu rostliny. Aktinomycety produkující fosfinotricin mají ve své dědičné informaci i gen pro typ glutaminsyntetázy odolné vůči inhibici fosfinotricinem (Agris, 2009). Dochází k hromadění dusíku a následně k blokádě fotosyntézy a k rozpadu chloroplastů. Transgenní odrůdy řepky a kukuřice se již pěstují v USA a Kanadě. 3. Acetolaktátsyntetáza (ALS) – je to první enzym biosyntetické dráhy esenciálních rozvětvených aminokyselin valinu, leucinu a izoleucinu. U rostlin je gen pro enzym ALS lokalizován v jádře, ale enzym je transportovaný do chloroplastů. Aktivita enzymu ALS může být blokována čtyřmi typy herbicidů založenými na sulfonylmočovinách,

imidazolinonech,

triazolpyrimidinech

a

pyrimidyloxobenzoátech (Ondřej a Drobník, 2002). Účinnějším typem tolerance ke skupině ALS je mutace genu pro enzym v místě, které kóduje vazebné místo účinné látky herbicidu na enzymu. Enzym je pak k němu necitlivý (Bednář, 2000). 4.2.2

Transgeny pro rezistence k hmyzím škůdcům

Převážná většina dnes využívaných transgenních rostlin rezistentních vůči škůdcům má do svého genomu zabudován gen Cry 1A(b) z baktererie Bacilus thuringiensis (Bt). Produktem genu je bílkovina s insekticidními účinky, tzv. delta toxin (Bednář et al., 2006). Mezi další transgeny patří inhibitory proteáz, inhibitory amyláz a transgeny pro lektiny. 4.2.2.1 Transgen pro δ endotoxin Bacillus thuringiensis Je to grampozitivní bakterie, která při sporulaci syntetizuje insekticidní krystalický protein. Struktura proteinu je tvořena z jednoho nebo několika typů proteinových subjednotek (Ondřej a Drobník, 2002). Bílkovinná molekula delta-toxinu obsažená ve sporách Bacillus thuringiensis sama o sobě pro hmyzího škůdce jedovatá není. V toxickou látku se mění až ve střevě hmyzu, kde se z obou jejích konců odštěpí řetězce o určité délce. Příhodné podmínky pro takové štěpení δ endotoxinu panují především ve střevu housenek motýlů, kde vládne zásadité prostředí. Molekula vzniklá štěpením δ endotoxinu se váže na molekuly kadherinů pokrývajících povrch buněk hmyzího střeva.

22

Navázané Bt-toxiny se následně shluknou a vytvoří ve střevní stěně otvor. Hmyz pak hyne obvykle během 2 až 5 dní. Příčinou smrti je buď těžké poškození střeva a následné hladovění nebo průnik bakterií narušenou střevní sliznicí dále do těla, kde vyvolají sepsi (Petr, 2009). δ endotoxin má poměrně úzký rozsah účinnosti a působí pouze na cílového škůdce. Do této skupiny patří především geneticky modifikovaná Bt kukuřice, která je upravena tak, že je odolná vůči zavíječi kukuřičnému (Ostrinia nubilalis) (Bednář, 2000). Kromě kukuřice geny pro rezistenci k škůdcům uplatňují např. brambor, rajčat a dalších. 4.2.2.2 Transgeny inhibitorů proteáz Inhibitor proteáz je možno rozdělit do čtyř skupin:


Inhibitory serinových proteáz




Inhibitory cysteinových proteáz




Inhibitory metaloproteáz




Inhibitory aspartylproteáz (Ondřej a Drobník, 2002).

Rostlinné inhibitory jsou proteiny malé velikosti. Inhibitory serinových proteáz mají většinou dvě aktivní místa, která inhibují trypsin a chymotrypsin (Bednář, 2000). První gen, který byl přenesen do jiného druhu rostlin, je gen motýlokvěté rostliny Vigna a byl to gen pro inhibitor trypsinu. Účinkuje jak proti motýlům, tak proti dvojkřídlému hmyzu (Ondřej a Drobník, 2002). 4.2.2.3 Inhibitory amyláz Se nacházejí ve fazoly celá skupina proteinů semen PHE-A, PHE-L, arcelin, inhibitor aamylázy).

Exprese

genu

v hrachu

způsobuje

rezistenci

k Bruchus

pisorum,

Callosobruchus maculatus a C. sinensis. 4.2.2.4 Transgeny pro lektiny Lektiny patří mezi proteiny, které váží sacharidy. Většina pokusů s lektiny je orientována k ochraně tabáku proti mšicím Myzus persicsae a Aulacorthum solani. 4.2.3

Transgeny pro rezistence k virům

Některé rostlinné viry působí vážné choroby kulturních rostlin. Rostliny které jsou napadené viry mají nižší výnosy a jsou více citlivé bakteriálním a houbovým infekcím. Odolnost transgenních rostlin je založena na přerušení replikace virové nukleové kyseliny nebo je přerušen životní cyklus viru v buňce. Geny zabezpečující 23

obranyschopnost rostliny, vychází z virových patogenů. Produkty těchto genů znemožňují šíření viru v buňkách rostlin nebo zabraňují přenosu viru přes hmyzí vektor. Imunita není absolutní, ale zabraňuje se poškození rostlin (Bednář, 2000). Při konstrukci transgenů se obvykle využívají dva typy virových sekvencí. Jsou to jednak sekvence virových promotorů, které řídí expresi genů. U GM rostlin se nejčastěji využívá promotor 35S viru žilkové mozaiky květáku (CaMV, cauliflower mosaic virus). Druhým typem sekvencí jsou geny pro plášťový protein. Exprese integrovaného genu pro plášťový protein chrání rostlinné protoplasty i celou rostlinu před virovou infekcí (Řepková, 2009). Příklad virů, vůči nimž byly transgenní rezistentní rostliny vyvinuty: TMV virus na rajčatech, CMV na okurkách, PLVR, X viru bramboru, rhizománie na cukrovce, šarka švestky (Bednář et al., 2006). 4.2.4

Transgeny pro změnu obsahu lipidů

Rostlinné oleje jsou glyceridy masných kyselin. Hlavním prekurzorem všech olejových kyselin je kyselina palmitová. Ke vzniku dalších masných kyselin dochází dvěma cestami: a) prodlužováním uhlíkatého řetězce b) denaturací, kterou vznikají mastné kyseliny s jednou, dvěma nebo třemi dvojnými vazbami (Bednář, 2000). Modifikací syntézy masných kyselin v rostlinných olejích se, jako první uplatnil krysí gen pro enzym acyl-ACP-tiolesterázu. Transgenoze je zvládnuta jen u sóji, řepky olejky, lnu a slunečnice. A odrůdy se změněným spektrem masných kyselin je jen u řepky. U řepky existují transgenní odrůdy, které mají zvýšený obsah kyseliny laurové, jiné se zvýšeným obsahem kyseliny palmitové a stearové a další s podstatným podílem kyseliny erukové (Ondřej a Drobník, 2002). 4.2.5

Transgeny pro zásobní proteiny

Dlouholetým cílem programů rostlin bylo dosažení optimálního spektra aminokyselin zlepšení výživné hodnoty semen, hlavně u obilnin a luštěnin. Cílem je získání dvou typů genetických změn v souvislosti se změnou proporce nedostatkových aminokyselin v semenech. Metodický přístup je: • Regulace biosyntézy aminokyselin, aby se zvýšila především syntéza nedostatkového metioninu

24

• Inzerce a exprese genů, které kódují proteiny bohaté na síru (Bednář, 2000). Metionin vzniká v aspartátové dráze biosyntézy aminokyselin, při které se tvoří i další esenciální aminokyseliny: lyzin, treonin a izoleucin. Klíčovými enzymy přitom jsou aspartátkináza a dihydropikolinátsyntáza (DHPS). U rostlin mají aspartátkinázovou aktivitu dva izoenzymy a jejich aktivita je inhibována zpětnou vazbou treoninem a lyzinem. DHPS je inhibována zpětnou vazbou lyzinem (Ondřej a Drobník, 2002). Byly již klonovány bakteriální geny pro aspartátkinasu i DHPS, které zpětnou vazbou inhibovány nejsou. Tyto geny byly přeneseny do rostlinného genomu s konstitutivními orgánově specifickými promotory. Exprese takových genů silně zvyšuje obsah volného lysinu a treoninu v transgenních rostlinách (v semenech sóji a řepky), čímž se současně zvýšil odpovídající měrou i obsah methioninu (Bednář et al., 2006). Transgenní rostliny pro zásobní proteiny jsou kukuřice, řepka, fazole, Lupinus angustifolius a Vicia narborescens (Ovesná a Doubková, 2008). 4.2.6

Další transgeny

Mezi další významné transgeny patří následující: a) Rajčata s prodlouženým dozráváním – vnesením protismyslové (antisense) konstrukce genu pro polygalakturonáza s 35S-promotorem do genomu rajčete vede

k snížení

až

ztrátě

exprese

původního

rostlinného

genu

pro

polygalakturonázu a k změnám zralých plodů (Ondřej a Drobník, 2002). Plody byly zdravější a hustší konzistence. b) Zlatá rýže – je evropský projekt jehož cílem je vnést geny pro celou biosyntetickou dráhu β - karotenu do genomu rýže. Do genomu rýže byl inzertován bakteriální gen pro fytoendesaturasu CRT z bakterie rodu Erwinia. Dále byly do genomu rýže vneseny geny pro fytoendesaturasu a lykopen-bsyntasu z Narcissus pseudomarcissus (narcis žlutý) (Bednář et al., 2006). c) Transgeny pro protilátky – V živočišných organismech jsou protilátky důsledkem

variability

základních

proteinů

–

imunoglobinů.

Molekula

imunoglobinu je tvořena ze čtyř polypeptidových řetězců: ze dvou těžkých řetězců a ze dvou lehkých řetězců. Využití transgenních rostlin pro produkci celé protilátky je třeba vnést do rostlinného genomu gen pro lehký řetězec i gen pro těžký řetězec. Oba mohou být na jednom úseku DNA (jedné T-DNA) nebo mohou geny pro lehký a těžký řetězec existovat ve dvou různých transgenních

25

liniích a ke vzniku protilátky dojde až po křížení obou linií (Ondřej a Drobník, 2002). Tyto proteiny mohou být využity proti rostlinným patogenům, a nebo v průmyslových procesech. d) Rostlinné vakcíny – transgenní rostliny mohou produkovat proteiny, které jsou vlastní lidským patogenů napadajícím epiteliální membrány. Jedná se o bakterie a

viry

způsobující

nachlazení,

ale

také

ty,

které

jsou

přenášeny

kontaminovanými potravinami (Ondřej a Drobník, 2002). Vakcíny účinné proti těmto infekcím stimulují mykózní imunitní systém. Prozatím jejích využitím v rostlinách tabáku. e) Transgenní rostliny tolerantní k stresům – jedná se o transgení rostliny, které jsou odolné proti abiotickým vlivům. Tolerance k zasolení půdě a nízkým teplotám: je možno podpořit syntézu látky glycinbetain

transgenozí,

například

využitím

genu

pro

enzym

cholindehydrogenázu z E. coli. U tabáku a brambor tak byly získány typy odolné k zasolení půdy a mrznutí (Ondřej a Drobník, 2002). Ochrana před zasolením půdy a suchem: například využitím genu pro enzym cholin dehydrogenázu z E. coli. U tabáku a bramboru tak byly získány typy odolné k zasolení půdy (Křístková, 2009) Ochrana před chladem: jaderný gen pro chloroplastovou ω-3-masnou kyselinu z Arabidopsis byl vnesen do tabáku (Ondřej a Drobník, 2002). Ochrana před mrazem: byl využit gen codA z Arhrobacter globiformis, který zvyšoval toleranci k mrazu u Arabidopsis. Ochrana před zaplavením půdy: rostlinné hemoglobiny, které brání intoxikaci koncovými produkty fermentace. Gen pro hemoglobin z bakterie Vitreoscilla byl vnesen do transgenního tabáku (Ondřej a Drobník, 2002).

26

5

Regulace GMO v EU a v ČR

Použití GMO je regulováno na mezinárodní i národní úrovni. S rychlým rozvojem uplatnění moderních biotechnologií se mění i příslušné právní předpisy (Doubková, 2005).

5.1 Legislativa GMO v EU V oblasti GMO se jedná o tři nařízení Evropského parlamentu a Rady (EU, 2009): • Nařízení č. 1829/2003 o geneticky modifikovaných potravinách a krmivech, které řeší uvádění na trh potravin a krmiv obsahující GMO nebo z nich vyrobených • Nařízení č. 1830/2003 o sledovatelnosti a označování GMO a sledovatelnosti potravin a krmiv vyrobených z GMO a o změně směrnice 2001/18/ES, stanovující povinnosti dovozců, zpracovatelů a prodejců GMO schválených pro uvádění na trh a sledovatelnost GM potravin a krmiv • Nařízení č. 1946/2006 o pohybech geneticky modifikovaných organismů přes hranice, které přejímá Cartagenský protokol o biologické bezpečnosti. Tyto předpisy ukládají dovozcům, zpracovatelům, obchodníkům i zemědělcům mnohé povinnosti (Doubková, 2008). Další právní předpisy: • Směrnice 2001/18, o záměrném uvolňování geneticky modifikovaných organismů do životního prostředí a o zrušení směrnice Rady 90/220/EHS (Křístková, 2009) Mezinárodní

smlouvou

stanovující

pravidla

přeshraničního

pohybu

živých

modifikovaných organismů (dovoz, vývoz, neúmyslný přenos přes hranice např. v důsledku havárií) je Cartagenský protokol o biologické bezpečnosti k Úmluvě o biologické rozmanitosti. Protokol vstoupil v platnost v září 2003 a představuje významný nástroj zejména pro ty státy, které nemají vnitrostátní právní předpisy upravující nakládání s GMO (Doubková, 2008).

27

Ve společných legislativních úpravách této oblasti je návrh nařízení z prosince 2005 o společných pravidlech pro výrobu organických produktů pro potravinářství s platností od 1. ledna 2009. Řeší pravidla označování a dovozu potravinářských produktů, přičemž jako organické by měly být označeny pouze ty, které jsou z 95 % organické, nemodifikované povahy. Globálně platná právní úprava týkající se používání biotechnologií a obchodování s GMO prozatím neexistuje (Fajmon, 2009).

5.2 Legislativa GMO v ČR V České republice je nakládání s GMO upraveno zákonem č. 78/2004 SB., o nakládání s geneticky modifikovanými organismy a genetickými produkty, který byl novelizován zákonem č. 346/2005 Sb. Provádějícím předpisem je vyhláška č. 209/2004 SB., o bližších podpínkách nakládání s GMO a genetickými produkty. Tímto zákonem a vyhláškou byly do české legislativy převedeny evropské směrnice 2001/18/EC o záměrném uvolňování GMO do životního prostředí a směrnice 98/81/EC o uzavřeném nakládání s geneticky modifikovanými mikroorganismy (Doubková, 2008). Zákon č. 78/2004 Sb. ze dne 22. ledna 2004, o nakládání s geneticky modifikovanými organismy a genetickými produkty ÚVODNÍ USTANOVENÍ 1. Zákon stanoví v souladu s právem Evropských společenství práva a povinnosti osob a kompetence správních orgánů při nakládání s geneticky modifikovanými organismy a genetickými produkty. 2. Tento zákon se nevztahuje na: a) nakládání s organismy získanými technikou mutageneze nebo technikou buněčné fúze či fúze protoplastů rostlinných buněk organismů, u nichž může být výměny genetického materiálu dosaženo tradičními šlechtitelskými metodami; b) uzavřené nakládání s geneticky modifikovanými organismy týkající se výlučně geneticky modifikovaných mikroorganismů, které splňují kritéria bezpečnosti pro zdraví lidí, zdraví zvířat, složky životního prostředí a biologickou rozmanitost; c) uzavřené nakládání s geneticky modifikovanými organismy týkající se výlučně geneticky modifikovaných mikroorganismů vzniklých buněčnou fúzí

28

nebo fúzí protoplastů buněk prokaryontních druhů, jež si vyměňují genetický materiál známými fyziologickými procesy; d) uzavřené nakládání s geneticky modifikovanými organismy týkající se výlučně geneticky modifikovaných mikroorganismů vzniklých buněčnou fúzí nebo fúzí protoplastů buněk eukaryontních druhů. 3. V pochybnostech, zda jde o výjimku z platnosti tohoto zákona, rozhoduje Ministerstvo životního prostředí. 4. Je-li geneticky modifikovaný organismus nebo genetický produkt léčivým přípravkem nebo přípravkem na ochranu rostlin podléhajícím registraci podle zvláštního právního předpisu, nevztahují se na něj ustanovení tohoto zákona o řízení o zápisu do Seznamu geneticky modifikovaných organismů a genetických produktů schválených pro uvádění do oběhu a o jeho změně. Rozhodnutí o povolení uvedení takového léčivého přípravku nebo přípravku na ochranu rostlin do oběhu podle zvláštního právního předpisu nesmí být vydáno dříve, než ministerstvo vydá stanovisko obsahující specifické hodnocení rizika léčivého přípravku nebo přípravku na ochranu rostlin pro životní prostředí. Ministerstvo je povinno vydat stanovisko do 15 dnů ode dne doručení žádosti příslušného správního orgánu.

Nakládání s geneticky modifikovanými organismy a genetickými produkty: 1. Nakládáním s geneticky modifikovanými organismy a genetickými produkty se pro účely tohoto zákona rozumí: a) uzavřené nakládání s geneticky modifikovanými organismy, za které se považuje každá činnost, při níž jsou organismy geneticky modifikovány nebo při níž jsou geneticky modifikované organismy pěstovány, uchovávány, dopravovány, ničeny, zneškodňovány nebo jakýmkoli jiným způsobem používány v uzavřeném prostoru, nejde-li o geneticky modifikované organismy zapsané v Seznamu pro uvádění do oběhu; b) uvádění geneticky modifikovaných organismů do životního prostředí, za které se považuje uvádění geneticky modifikovaných organismů do životního prostředí mimo uzavřený prostor, nejde-li o geneticky modifikované organismy zapsané v Seznamu pro uvádění do oběhu; c) uvádění geneticky modifikovaných organismů nebo genetických produktů do oběhu, za které se považuje jejich úplatné nebo bezúplatné předání nebo 29

nabídnutí jiné osobě, nejde-li o předání nebo nabídnutí výlučně za účelem uzavřeného nakládání nebo uvádění do životního prostředí osobě oprávněné k tomuto způsobu nakládání. 2. Za nakládání s geneticky modifikovanými organismy a genetickými produkty se nepovažuje zacházení s nimi od okamžiku, kdy ztratí schopnost rozmnožování nebo přenosu dědičného materiálu. 3. Při nakládání s geneticky modifikovanými organismy a genetickými produkty je každý povinen v souladu s principem předběžné opatrnosti chránit zdraví lidí, zdraví zvířat, složky životního prostředí a biologickou rozmanitost. 4. Každý, kdo zachází s geneticky modifikovaným organismem nebo genetickým produktem, je povinen dodržovat podmínky vyznačené na obalu, popřípadě průvodním listu geneticky modifikovaného organismu nebo genetického produktu a zacházet s ním jen pro účel tam uvedený. 5. Použití živých obratlovců při nakládání s geneticky modifikovanými organismy a genetickými produkty je považováno za pokusy na zvířatech podle zvláštního právního předpisu.

OBECNÁ USTANOVENÍ Oprávnění k nakládání s geneticky modifikovanými organismy a genetickými produkty 1. Nakládat s geneticky modifikovanými organismy a genetickými produkty lze jen na základě oprávnění podle tohoto zákona. 2. Oprávnění k uzavřenému nakládání vzniká na základě povolení k uzavřenému nakládání, popřípadě oznámení. 3. Oprávnění k uvádění do životního prostředí vzniká na základě povolení k uvádění do životního prostředí. Oprávnění k uvádění do oběhu vzniká na základě zápisu geneticky modifikovaného organismu nebo genetického produktu, o jehož uvádění jde, do Seznamu pro uvádění do oběhu.

Hodnocení rizika nakládání s geneticky modifikovanými organismy a genetickými produkty 1. Hodnocení rizika nakládání s geneticky modifikovanými organismy a genetickými produkty je písemný rozbor vycházející z porovnání nakládání s geneticky modifikovanými organismy a genetickými produkty s nakládáním s 30

geneticky nemodifikovanými organismy a produkty za obdobných podmínek a zahrnující

definování

a

posouzení

možných

přímých

i

nepřímých,

bezprostředních i následných škodlivých účinků tohoto nakládání, a to zejména: a) působení na zdraví lidí; b) působení na zvířata a rostliny; c) usídlení a rozšíření geneticky modifikovaného organismu v životním prostředí; d) přirozeného přenosu vloženého genetického materiálu na jiné organismy, zvláště pak přenosu genu podmiňujícího necitlivost na antibiotika a jiné prostředky používané k léčení infekcí lidí či zvířat v případě, že takový gen nebo geny byly vneseny do geneticky modifikovaného organismu. 2. Hodnocení rizika zpracovává odborný poradce. 3. Hodnocení rizika jsou povinni předložit ministerstvu a) žadatel jako součást žádosti o udělení povolení a žádosti o zápis do Seznamu pro uvádění do oběhu; b) osoba podávající oznámení; c) osoba oprávněná podle tohoto zákona k uzavřenému nakládání nebo uvádění do životního prostředí a osoba zapsaná v Seznamu pro uvádění do oběhu; d) osoba oprávněná podle tohoto zákona k uzavřenému nakládání nebo uvádění do životního prostředí a osoba zapsaná v Seznamu pro uvádění do oběhu pravidelně každých 5 let ode dne posledního předložení. 4. Při hodnocení rizika musí být využívány a) současné vědecké poznatky; b) ověřené zkušenosti s organismem, který je geneticky modifikován, a s organismy příbuznými; c) ověřené zkušenosti s organismem, z něhož pochází dědičný materiál použitý při genetické modifikaci, pokud genetická modifikace zahrnuje vnesení cizorodého dědičného materiálu; d) ověřené zkušenosti s příslušnou genetickou modifikací; e) ověřené zkušenosti s příslušným geneticky modifikovaným organismem nebo genetickým produktem; f) kvalifikované odhady v případech, kdy chybějí ověřené vědecké poznatky; v těchto případech je nutné vycházet ze zásady předběžné opatrnosti.

31

5. Hodnocení rizika jsou žadatel nebo osoba povinni uchovávat nejméně po dobu 10 let od jeho předložení a na vyžádání jej poskytnout správním orgánům. 6. Ochranu pracovníků před riziky spojenými s nakládáním s geneticky modifikovanými organismy a genetickými produkty při práci upravuje zvláštní právní předpis. 7. Náležitosti a postupy hodnocení rizika stanoví prováděcí právní předpis.

Nové informace 1. Získá-li osoba oprávněná podle tohoto zákona k uzavřenému nakládání nebo uvádění do životního prostředí, osoba zapsaná v Seznamu pro uvádění do oběhu anebo osoba, která o vznik takového oprávnění nebo o zápis do Seznamu pro uvádění do oběhu žádá, nové informace týkající se rizik geneticky modifikovaného organismu nebo genetického produktu pro zdraví nebo životní prostředí, je povinna neprodleně: a) přijmout opatření nezbytná k ochraně zdraví a životního prostředí; b) poskytnout písemně nově získané informace ministerstvu a oznámit mu přijatá opatření. 2. Osoba podle odstavce 1 je dále povinna nejpozději ve lhůtě 30 dnů ode dne, kdy nové informace získala, provést a předložit ministerstvu nové hodnocení rizika. 3. Pokud ministerstvo získá nové informace týkající se rizik geneticky modifikovaného organismu nebo genetického produktu pro zdraví nebo životní prostředí jiným způsobem, předá tyto informace dotčeným osobám a vyzve je, aby nejpozději ve lhůtě 30 dnů ode dne obdržení výzvy provedly a předložily ministerstvu nové hodnocení rizika. Současně ministerstvo oznámí nové informace ostatním dotčeným správním orgánům. 4. Týkají-li se nové informace podle odstavce 1 nebo 3 geneticky modifikovaného organismu nebo genetického produktu, pro který byla podána žádost o zápis do Seznamu pro uvádění do oběhu, ministerstvo tyto informace neprodleně poskytne Evropské komisi a příslušným orgánům ostatních členských států Evropských společenství. Pokud nebyl zápis dosud proveden, může si ministerstvo od žadatele vyžádat další informace. Pokud jsou nové informace získány až po zápisu předmětného geneticky modifikovaného organismu nebo genetického produktu do Seznamu pro uvádění do oběhu, je ministerstvo povinno do 60 dnů ode dne, kdy je získalo, předat Komisi hodnotící zprávu, 32

v níž bude stanoveno, zda a popřípadě jak musí být zápis změněn nebo zrušen. Jestliže členské státy ani Komise nepředloží žádné odůvodněné námitky do 60 dnů ode dne, kdy byla hodnotící zpráva Komisí členským státům rozeslána, nebo jestliže jsou sporné body do 75 dnů ode dne rozeslání hodnotící zprávy projednány, ministerstvo rozhodne o změně zápisu. O tomto rozhodnutí ministerstvo do 30 dnů od jeho vydání informuje členské státy, Komisi a dotčená ministerstva. 5. Jestliže ministerstvo získá na základě nových informací, které mohou ovlivnit hodnocení rizika, nebo na základě přehodnocení existujících informací v souvislosti s novými vědeckými poznatky dostatečný podklad pro názor, že geneticky modifikovaný organismus nebo genetický produkt, k jehož uvádění do oběhu byl dán souhlas nebo povolení příslušným orgánem členského státu, představuje riziko pro zdraví nebo životní prostředí, může dočasně rozhodnutím omezit nebo zakázat nakládání s tímto geneticky modifikovaným organismem nebo genetickým produktem včetně jeho dovozu a prodeje za stejných podmínek, jaké stanoví v obdobných situacích pro geneticky modifikovaný organismus nebo genetický produkt, který byl zapsán do Seznamu pro uvádění do oběhu podle tohoto zákona. 6. O opatřeních provedených je ministerstvo povinno neprodleně zaslat zprávu Komisi a příslušným orgánům členských států. 7. Zprávu ministerstvo zveřejní.

Označování 1. Osoba, která uvádí geneticky modifikovaný organismus nebo genetický produkt do oběhu, jakož i osoba poskytující geneticky modifikovaný organismus výlučně pro účely uzavřeného nakládání nebo uvádění do životního prostředí je povinna zajistit, aby na obalu geneticky modifikovaného organismu nebo genetického produktu bylo na viditelném místě uvedeno zřetelné označení „geneticky modifikovaný organismus“, popřípadě „tento výrobek obsahuje geneticky modifikovaný organismus“ nebo „tento výrobek obsahuje geneticky modifikované organismy“; toto označení musí být uvedeno i v průvodní dokumentaci a ve všech stadiích procesu zpracování výrobku. Ministerstvo může ve výroku rozhodnutí o udělení povolení stanovit i další požadavky na označení. 33

2. Osoba, která uvádí geneticky modifikovaný organismus nebo genetický produkt do oběhu v rámci své podnikatelské činnosti, je povinna zajistit, aby na obalu anebo, není-li to možné, v průvodním listu geneticky modifikovaného organismu nebo genetického produktu byly uvedeny též následující údaje: a) obchodní název produktu; b) název geneticky modifikovaného organismu; c) jméno, popřípadě jména, příjmení, obchodní firma, místo podnikání a identifikační číslo, bylo-li přiděleno, osoby zapsané pro tento geneticky modifikovaný organismus nebo genetický produkt v Seznamu pro uvádění do oběhu, je-li fyzickou osobou oprávněnou k podnikání, nebo název nebo obchodní firma, sídlo a identifikační číslo, bylo-li přiděleno, je-li osobou právnickou; d) podmínky a účel nakládání s geneticky modifikovaným organismem nebo genetickým produktem uvedené v zápise do Seznamu pro uvádění do oběhu; e) poučení o způsobu získání dalších informací, které jsou obsahem zápisu v Seznamu pro uvádění do oběhu, podle tohoto zákona; f) informace o bezpečnosti při práci a osobních ochranných pracovních prostředcích v těch případech, kdy práce s geneticky modifikovanými organismy nebo genetickými produkty vyžaduje prostředky nebo opatření nad rámec běžně používaných. Ministerstvo může v zápise do Seznamu pro uvádění do oběhu stanovit i další požadavky na označení. Je-li uváděn do oběhu geneticky modifikovaný organismus nebo genetický produkt, pro který byl vydán písemný souhlas nebo povolení k uvedení do oběhu příslušným úřadem jiného členského státu, je osoba, která jej uvádí do oběhu v rámci své podnikatelské činnosti povinna zajistit, aby označování a balení vyhovovalo i příslušným požadavkům specifikovaným v tomto souhlasu nebo povolení. 3. Pro produkty, u nichž nelze vyloučit náhodné nebo technicky nevyhnutelné příměsi geneticky modifikovaných organismů schválených pro uvedení do oběhu stanoví ministerstvo v souladu s právem Evropských společenství prováděcím právním předpisem prahovou hranici výskytu těchto příměsí. Jestliže hodnoty výskytu příměsí v produktu jsou nižší než prahová hranice, tento produkt již nemusí být označen. 4. Podmínky uvádění do oběhu a požadavky na balení a označování výrobků, které stanoví zvláštní právní předpisy, nejsou tímto ustanovením dotčeny. 34

Technické postupy, pomocí kterých může vzniknout geneticky modifikovaný organismus, a technické postupy, které ke vzniku geneticky modifikovaného organismu nevedou 1. Geneticky modifikované organismy mohou vzniknout při použití a) techniky rekombinantní nukleové kyseliny vytvářející nové kombinace dědičného materiálu vložením úseku nukleové kyseliny připravené jakýmkoli způsobem mimo organismus do jakéhokoliv viru, bakteriálního plasmidu nebo jiného vektorového systému a jeho následným začleněním do organismu příjemce, ve kterém se normálně nevyskytuje, ale ve kterém je schopen dalšího množení; b) techniky zavádějící dědičný materiál připravený jakýmkoli způsobem mimo organismus

přímo

do

organismu

příjemce,

zahrnující

mikroinjekce,

makroinjekce, biolistické metody, mikroenkapsulace a umělé chromosomy; c) techniky buněčné fúze, včetně fúze protoplastů, nebo hybridizace buněk, při nichž jsou fúzí dvou nebo několika buněk vytvářeny životaschopné buňky s novou kombinací dědičného materiálu, a to metodami nebo prostředky, které se nevyskytují přirozeně. 2. Ke vzniku geneticky modifikovaných organismů nemohou vést následující technické postupy, pokud současně nezahrnují použití rekombinantního dědičného materiálu technikami podle bodu 1 této přílohy nebo použití geneticky modifikovaných organismů těmito technikami vzniklých: a) oplození in vitro; b) bakteriální konjugace, transformace, transdukce a podobné přirozené procesy; c) indukce polyploidie a haploidie.

Kritéria bezpečnosti geneticky modifikovaných mikroorganismů Pro splnění požadavků na bezpečnost pro zdraví a životní prostředí musí uzavřené nakládání s geneticky modifikovaným mikroorganismem vyhovovat následujícím kritériím: a) geneticky modifikovaný mikroorganismus musí být jasně definován, identita kmene musí být určena a ověřena, modifikace musí být známy a ověřeny; b) musí být poskytnut důkaz bezpečnosti organismu a doložen potřebnou dokumentací; 35

c) musí být prokázána genetická stabilita, jestliže by nestabilita mohla nepříznivě ovlivnit bezpečnost; d) geneticky modifikovaný mikroorganismus nesmí být schopen způsobit onemocnění nebo újmu zdravému člověku, rostlině nebo živočichu; protože patogenita zahrnuje jak toxinogenitu, tak alergenitu nesmí geneticky modifikovaný mikroorganismus


vytvářet zvýšenou toxinogenitu jako výsledek genetické modifikace ani u něj nesmí být známy toxinogenní vlastnosti,




vytvářet zvýšenou alergenitu jako výsledek genetické modifikace, nesmí se jednat o známý alergen;

e) nesmí v sobě obsahovat náhodně získané škodlivé prvky, jako jsou jiné mikroorganismy, aktivní nebo latentní, které existují vedle nebo uvnitř geneticky modifikovaného mikroorganismu a jež by mohly poškozovat zdraví lidí, zvířat, složky životního prostředí nebo biologickou rozmanitost; f) je-li jeho změněný genetický materiál přenesen, nesmí vyvolat poškození ani nesmí být autoinfekční či přenosný s větší frekvencí než ostatní geny přijímajícího nebo rodičovského mikroorganismu; g) nesmí mít bezprostřední ani následné nepříznivé účinky na životní prostředí nebo biologickou rozmanitost v případě, že dojde k úniku geneticky modifikovaného organismu do životního prostředí (Parlament, 2009).

36

6

Koexistence pěstování GMR v ČR

Pojem koexistence můžeme vnímat ve dvou úrovních. Za prvé v širším slova smyslu jako souběžnou existenci dvou a více různých pěstitelských technologií - konvenční bez GM plodin, s GM plodinami či využívající postupů ekologického zemědělství. Za druhé v užším slova smyslu je koexistence chápána jako možnost zemědělce rozhodnout se, jakou pěstitelskou technologii bude využívat. Důraz je kladen na udržitelnost všech v současnosti dostupných pěstitelských systémů i do budoucnosti. Žádná z těchto forem nesmí být ze zemědělského hospodaření vyloučena. Úspěšná koexistence ve svém důsledku zajistí i širokou možnost výběru spotřebiteli (Čeřovská, 2009). Koexistence různých výrobních systémů není v zemědělství nová. Příkladem oddělených zemědělských výrobních systémů může být pěstování krmné kukuřice, která úspěšně koexistuje v evropském zemědělství s některými typy „specializované kukuřice“ pěstovanými pro lidskou výživu nebo kukuřice waxy pro škrobárenskou výrobu (Ovesná a Kučera, 2003). Také v semenářství byly získány velké zkušenosti s uplatňováním opatření standardů čistoty osiv. Aby zemědělci mohli do budoucna využít moderní technologie založené na GM plodinách, ale zároveň měli možnost i nadále hospodařit klasicky či v režimu ekologického zemědělství, je nutné stanovit určitá specifická pravidla, tzv. pravidla koexistence. Podstatou koexistence všech zemědělských systémů jsou opatření vylučující nebo omezující na nejmenší možnou míru vzájemné poškození producentů, které může vzniknout především na základě nevyžádaných příměsích GMO v ekologickém či konvečním produktu (Čeřovská, 2009). Komise Evropské unie vydala Doporučení týkající se metodických pokynů pro vytváření národních strategií a správných postupů k zajištění koexistence geneticky modifikovaných zemědělských plodin s konvenčním a ekologickým zemědělstvím. Návazná národní opatření odstraní obavu, že použití geneticky modifikovaných plodin v zemědělství poškodí organické zemědělce. V doporučení se uvádí, že v zásadě musí mít zemědělci možnost pěstovat ten typ zemědělských plodin, který si zvolili, ať už jsou to GM plodiny, konvenční nebo ekologické plodiny. Žádný z těchto typů zemědělského hospodaření by neměl být v EU vyloučen. Doporučuje se tolerovat příměs GMP v produktech ekologického zemědělství podobně jako u konvenčního zemědělství do hranice 0,9% (Řepková, 2008), ale prozatím neexistuje žádná tolerance GMO u

37

ekologického produktu (Čeřovská, 2009). K zajištění tohoto limitu je třeba přijmout opatření, která mají být založena na vědeckých poznatcích, mají být účinná, hospodárná a úměrná. Nemají jít za to, co je nutné k zajištění, aby neúmyslné příměsi GMO byly pod limitem prahu tolerance a založená na existujících způsobech zajišťování čistoty osiva. Národní strategie koexistence by měla zajistit rovnováhu mezi zájmy zemědělců všech produkčních typů. Měla by být podporována spolupráce mezi farmáři (Drobník, 2009). V současné době se GMR ve světě pěstují na 114,3 mil. ha, ve 23 zemích 12 mil. Pěstitelů (Opatrný, 2009) především sóju, kukuřici, bavlník a řepku. Otázka koexistence se v současné době i u nás stává významnou také vzhledem k nárůstu ploch osetých GM plodinami (konkrétně Bt kukuřicí MON 810), které v roce 2008 činily 8380 ha zasetých 171 pěstiteli. Od roku 2009 je nutné navíc počítat s dalšími možnými typy genetických modifikací (Drobník, 2009). Pro pěstování na produkčních plochách byla povolena pouze GM kukuřice, pro dovoz a zpracování je schválena GM řepka a sója, dále také GM karafiáty s pozměněnou barvou květu a prodlouženou životností ve váze. Povolení GMO je platné max. 10let, a poté je nutné žádost obnovit včetně aktualizace hodnocení rizika na základě nových vědeckých či praktických poznatků.

6.1 Regulace koexistence Pěstování geneticky modifikované kukuřice má celosvětově stoupající tendenci. Aby měly zemědělské subjekty možnost volby, je důležitá férová koexistence geneticky modifikovaných a konvenčních, geneticky nemodifikovaných odrůd. Pravidla koexistence v ČR vycházejí z § 2i odst. 4 zákona č. 252/1997 Sb., o zemědělství, ve znění zákona č. 441/2005 Sb. Konkrétní povinnosti pěstitelů geneticky modifikovaných (GM) plodin stanovuje vyhláška ministerstva zemědělství (MZe) č. 89/2006 Sb., o bližších podmínkách pěstování geneticky modifikované odrůdy (Monsanto, 2009).

Vyřešení všech otázek koexistence je doposud velmi aktuální, protože dne 8. 9. 2004 rozhodla Evropská komise o zapsání řady odrůd GM kukuřice MON 810 do Společného katalogu odrůd a druhů zemědělských plodin, a to za situace, kdy většina členských zemí EU neměla ještě stanovena pravidla pro zajištění koexistence. Vznikla urgentní potřeba na tento krok reagovat přijetím vhodných opatření. Ministerstvo zemědělství proto připravilo národní pravidla pro koexistenci, která platila již pro GM kukuřici

38

zasetou v roce 2005. Jednalo se o zákonná opatření, jejichž cílem je separace GMO a jejich produktů od produktů konvenčních či bioproduktů, tak aby spotřebitelům zůstala zachována možnost volby potravin různého původu. Ministerstvo zemědělství ve spolupráci s regionálními zemědělskými agenturami a Státní rostlinolékařskou správou také každoročně kontroluje dodržování těchto pravidel. Tato pravidla vyšla především z výše zmíněného doporučení Evropské komise a od roku 2006 jsou národní pravidla koexistence v ČR upravena ve formě novely zákona o zemědělství, kam byl doplněn nový § 2i týkající se pravidel pro pěstování GMO. Pravidla koexistence jsou právně závazná (§ 2i zákona 252/1997 Sb., o zemědělství), § 2i byl do zákona o zemědělství doplněn novelou č. 441/2005 Sb., platnou od 10. 11. 2005: •

za porušení pravidel hrozí pěstitelům GMO pokuta až do výše 500 000 Kč,

•

pěstitelé GMO mají povinnost hlásit místa pěstování před vysetím i po vysetí místní zemědělské agentuře,

•

pěstitelé GMO mají povinnost informovat o záměru vysít GMO zemědělce hospodařící v okolí, stejně tak musí informovat sousední zemědělce i o vlastním vysetí,

•

místa pěstování GMO musí být v terénu vyznačena,

•

mezi pozemkem s pěstováním GMO a pozemkem ekologického zemědělce musí být dodržena izolační vzdálenost min. 200 m, v případě použití obsevů může dojít ke zkrácení izolační vzdálenosti na cca 140 m (100 m izolační vzdálenost + cca 40 m obsevu ne GM kukuřicí),

•

v průběhu roku 2006 byl zřízen registr půdy, na které se pěstují GMO, v rámci systému evidence zemědělské půdy podle uživatelských vztahů (systém LPIS),

•

pěstitel GMO má řadu dalších povinností, především označit výsledný produkt jako GMO, uchovávat údaje o pěstování a dalším nakládání s GMO.

V současné době jsou opět pravidla koexistence předmětem novely zemědělského zákona, která bude přijata v letošním roce 2009 (Čeřovská, 2009). 6.1.1

Izolační vzdálenosti

Jedním ze základních opatření, které musí dodržet zemědělec pěstující GM plodiny, jsou izolační vzdálenosti mezi poli s GM a ne-GM plodinami téhož druhu (popř. rodu). Velikost izolačních vzdáleností je odvislá od křižitelnosti příslušné plodiny (pro cizosprašné plodiny, jako je řepka olejka, se vyžadují větší vzdálenosti, pro

39

samosprašné rostliny, u kterých nesklízíme semena, jako řepa či brambory, jsou možné kratší izolační vzdálenosti). Izolační vzdálenosti by měly minimalizovat, ale nemohou eliminovat tok a přenos genetické informace, cílem izolačních vzdáleností je zajistit úroveň náhodných příměsí menší než jsou tolerované prahové hodnoty merkantilního produktu. Izolační vzdálenosti musí být přizpůsobeny různým prahovým hodnotám pro produkci merkantilu a osiv (Čeřovská, 2009). 6.1.1.1 GM kukuřice Z důvodů omezení příměsi GM kukuřice v kukuřici konvenční je stanovena povinnost pěstitele GM kukuřice dodržet minimální izolační vzdálenosti od ostatních porostů konvenční kukuřice.

1. Izolační vzdálenost bez obsevu: •

70 m od pozemku, na kterém je pěstována konvenční kukuřice běžným způsobem

Konvenční režim GM kukuřice

Min. 70m a konvenční kukuřice

•

200 m od pozemku, na kterém je pěstována konvenční kukuřice ekologickým způsobem (Monsanto, 2009)

Ekologický režim GM kukuřice

Min. 200m a konvenční kukuřice

2. Izolační vzdálenost s obsevem: Jako doplňující nebo alternativní složka ochrany k izolačním vzdálenostem jsou pufrové zóny (Čeřovská, 2009).

40

Vyhláška MZe č. 89/2006 Sb. definuje rozsah obsevu následovně: •

Rozsah obsetí GM kukuřice konvenční kukuřicí, tedy stejnou plodinou, která není geneticky modifikována, v případě, kdy sousední porost konvenční kukuřice je pěstován konvenčním způsobem. 1 řádek obsevu v min. šíři 0,7 m nahrazuje 2 m izolační vzdálenosti. a) Obsev: Izolační vzdálenost je zcela nahrazena obsevem. 1 řádek nahrazuje 2 m izolační vzdálenosti.

Obsev (min. 35 řádků)

Konvenční režim

GM kukuřice konvenční kukuřice 70 (izolační vzdálenost) : 2 = 35 (minimální počet řádků obsevu)

b) Obsev + terén: Část izolační vzdálenosti je nahrazena obsevem, část tvoří terén v šíři 30 m. Obsev o šířce minimálně 20 řádků nahrazuje zbytek izolační vzdálenosti (40 m).

Obsev (min. 20 řádků)

Polní cesta, silnice

GM kukuřice

30m

Konvenční režim konvenční kukuřice

[70(izolační vzdálenost) – 30(terén 30m)] : 2 = 20 (minimální počet řádků obsevu)

c) Obsev + terén + pozemek souseda: GM kukuřice je umístěna na hraničním pozemku a sousední pozemek je od GM kukuřice vzdálen méně než 70 m. V tomto případě je nutné vždy provést obsev v minimální šířce 35 řádků.

Obsev (min. 35 řádků)

Polní cesta,

GM kukuřice

41

silnice

Konvenční režim

0-70m

Pozemek souseda

Rozsah obsetí GM kukuřice konvenční kukuřicí, tedy stejnou plodinou, která není geneticky modifikována, v případě, kdy sousední porost konvenční kukuřice je pěstován ekologickým způsobem. 1 řádek obsevu v min. šíři 0,7 m nahrazuje 2 m izolační vzdálenosti; nejvíce však lze nahradit 100 m izolační vzdálenosti. d) Obsev + terén nebo jiná plodina + pozemek souseda: GM kukuřice je umístěna na hraničním pozemku a sousední pozemek je v ekologickém režimu hospodaření. V tomto případě lze kombinovat řádky obsevu (min. 50 řádků nahrazujících 100 m izolační vzdálenosti) se zbývající izolační vzdáleností 100 m.

Obsev (min. 50 řádků)

Jiná plodina, konveční

GM kukuřice

Ekologický režim

kukuřice část porostu > 100m

Pozemek souseda

Při sklizni se obsev konvenční kukuřicí považuje za geneticky modifikovanou kukuřici! Pěstitel je povinen vyznačit obvod (hranici) pěstované GM kukuřice v terénu viditelným způsobem (např. kolíky na okraji pozemku), a to v případě, že tato hranice není sama v terénu rozpoznatelná.

Označení

obvodu

pěstování

GM

kukuřice

není

vyžadováno, pokud je obvod tvořen např. hranicí pozemku, řádky kukuřice nebo jinými úpravami (Monsanto, 2009). Izolační vzdálenosti ale pouze minimalizují přenos transgenu, nemohou zcela eliminovat výskyt GMO v ekologickém zemědělství a proto je nutné kombinovat izolační vzdálenosti s dalšími opatřeními. Mezi další opatření můžeme zařadit: •

pěstování odlišných druhů plodin,

•

organizační opatření (zajištění různé doby kvetení a sklizně plodin),

•

lapače pylu, bariéry přenosu pylu (křoviny, stromy),

•

ošetření osiv, aby se zabránilo jejich smíchání, čištění sklízecích strojů, aby se předešlo neplánovanému šíření semen,

•

oddělená doprava a skladování (Greenpeace, 2009).

42

7

Přínosy a rizika GMR

GI je v porovnání s tisíce let starým šlechtěním, tedy způsobem využívající klasických metod genetiky, velmi mladým oborem. GMR přináší společnosti celou řadu přínosů, zejména v oblasti technologické, ale mohou přinášet i jistá rizika a to zejména v ekologické oblasti. Výzkum GMR (i GMO) neustále odhaluje nové přínosy a způsoby využití genetického inženýrství a to zejména v oblasti nutriční a v oblasti medicínské (vývoj léčiv). Minimalizace rizik na potravní řetězec, na ekosystém i samotného člověka je také důležitým úkolem výzkumu GI.

7.1 Přínosy GMR V současné době se nejvíce využívají odrůdy GMR, které jsou odolné vůči herbicidům a hmyzím škůdcům. Nejrozšířenější jsou sója odolná vůči herbicidu Roudup, kukuřice odolná vůči zavíječi kukuřičnému a v Číně např. bavlník odolný vůči hmyzím škůdcům. Významný je i přínos v oblasti zlepšení užitných hodnot koncového produktu. Jedná se o zvýšení obsahu minerálních látek, vitaminů a zlepšení kvality živin např. navození změn ve složení olejů. Přínos pro člověka spočívá v tom, že z GMR lze vyrábět potraviny s vyšší nutriční hodnotou. A tak v rozvojových zemích mohou GMR napomoci řešit problémy s podvýživou. GMR mohou být využívány i jako kvalitnější a dostupnější zdroje surovin (např. biomasa jako palivo). Významné a pro budoucnost velmi perspektivní je využití GMO ve farmaceutickém průmyslu. 7.1.1

Přínosy pro zemědělství

Na základě stávajících zkušeností s pěstováním odrůd GMR je nejvýznamnější modifikace tolerance k herbicidům a odolnost k hmyzu. 7.1.1.1 U plodin tolerantních k herbicidům lze přínosy shrnout následovně •

Zvýšení pružnosti ochrany proti plevelům v důsledku kombinace snadného užití širokospektrálních postemergentních herbicidů, jako glyfozátu a fosfinotricinu, s rozšířením období jejich možného použití pro aplikaci.

•

Ve srovnání s běžnými plodinami, kde použití postemergentního herbicidu může zapříčinit zvrat ve vývoji rostlin je tento problém méně pravděpodobný.

43

•

Technologie umožňuje přechod na bezorebné hospodaření s následnými úsporami času a užití zemědělské techniky.

•

Zlepšení kontroly plevelů snižuje náklady na sklizeň, čistší pole zkracuje čas potřebný ke sklizni plodiny. Současně se zlepšuje kvalita sklizně a v některých oblastech to vede k vyšším bonusům při výkupu.

•

Eliminace možného poškození následné plodiny v důsledku perzistence reziduálních herbicidů v půdě (Vejl a Rakouský, 2007).

•

V půdě jsou účinné látky rychle odbourány. Nedochází k zatížení půdy rezidui a již velmi krátce po aplikaci lze pěstovat kterékoliv následné plodiny.

•

Účinnost není závislá na půdních podmínkách – vlhkosti a obsahu jílovitých částic a organické hmoty.

•

V porostu lze hubit i příměsi jiných odrůd nebo výdrolu (Soukup, 2005).

7.1.1.2 U plodin odolných k hmyzu lze přínosy shrnout následovně •

Význam pro management rizika a pojištění, kdy odpadá obava z významného poškození plodiny škůdci.

•

Výhoda komfortu (úspora času nezbytného na kontrolu polí a aplikaci herbicidů).

•

Úspory spotřeby energie spojené zejména s potřebou méně častého ošetření.

•

Úspory z použití techniky (pro ošetření a možná i zkrácených časů ošetření).

•

Zlepšení kvality (např. nižší úroveň mykotoxinů v GM kukuřici).

•

Zdravější a bezpečnější pro farmáře z důvodu omezení manipulace s pesticidy (Vejl a Rakouský, 2007).

7.1.1.3 Další přínosy pro zemědělství •

Větší výnosnost (např. kukuřice s větším objemem biomasy)

•

Lepší kvalita semen

•

Tolerance k nepříznivým abiotickým faktorům (suchu, chladu, mrazu, kvalitě půdy)

• Specifické přínosy pro kvalitu plodin např. rajčata s prodlouženým dozráváním, GM karafiáty s pozměněnou barvou květu a prodlouženou životností ve váze, zvýšení trvanlivosti produktu atd. 7.1.2 •

Nutriční přínos

Větší nutriční hodnota potravin, nápojů i krmiv vyrobených z GMR.

44

•

Vhodnější sestava aminokyselin v bílkovinných řetězcích.

•

Výhodné zastoupení lipidových složek (větší olejnatost, vhodnější složení masných kyselin, u řepky změny ve složení masných kyselin olejů např. zvýšení obsahu kyseliny erukové, laurové, stearové či y-linolenové).

•

Změny v poměru polysacharidů např. u brambor s nízkým podílem amylózy a vysokým obsahem amylopektinu a naopak.

•

Zvýšení obsahu vitamínů nebo dokonce vnesení nových vitamínu (např. evropský projekt Zlatá rýže, jehož cílem je vnést geny pro celou biosyntetickou dráhu β karotenu do genomu rýže).

7.1.3 •

Vědecký přínos

Genetické modifikace dokáží velice efektivně vytvářet nové, přesně definované šlechtitelské materiály, umožňují překonávat bariéry nekřižitelnosti nejen mezi druhy ale de facto i mezi říšemi.

•

Na rozdíl od klasických genetických metod je velkým přínosem rychlost vzniku nových vlastností organismů (GMR).

• Využití v medicíně a farmakologii např. rostlinné vakcíny – transgenní rostliny mohou produkovat proteiny, které jsou vlastní lidským patogenů napadajícím epiteliální membrány. Jedná se o bakterie a viry způsobující nachlazení, ale také ty, které jsou přenášeny kontaminovanými potravinami.

7.1.4 Přínos pro ekosystém, životní prostředí a ostatní organismy •

Snížení celkové zátěže životního prostředí pesticidy, herbicidy, oxidem uhličitým a úspora fosilních paliv.

•

Menší ztráty na včelstvech v důsledku omezeného použití pesticidů

7.2 Rizika GMR Při pěstování GMR existují i potenciální rizika, jejichž biologickou podstatou je potřeba znát a umět je usměrňovat v přijatelných mezích. GMR mohou představovat rizika pro ekosystém i samotného člověka. Nesprávnou manipulací s GMR (GMO) nebo dokonce zneužitím GI mohou nastat v ekosystémech 45

nevratné změny a škody velkého rozsahu. Avšak při dodržení agrotechnických postupů, principu koexistence a legislativních opatření jsou rizika velmi malá. Velmi diskutována je ta skutečnost, zda přinášejí nějaká zdravotní rizika pro člověka či ne (Krahulec, 2003). Na základě stávajících zkušeností s pěstováním odrůd GMR je nejvýznamnější modifikace tolerance k herbicidům a odolnost k hmyzu, proto i rizika se v současnosti nejvíce týkají těchto dvou kategorií. U plodin tolerantních k herbicidům lze rizika shrnout následovně: •

Přenos genů do populací planě rostoucích rostlin. Např.: přenos transgenu bar do běžné řepky i jejich planě rostoucích příbuzných druhů a frekvence výskytu GMR z výdrolu. Pravděpodobnost přenosu transgenu z ozimé řepky na konveční řepku je relativně nízká a to i tehdy, jsou-li pěstovány v těsné blízkosti. Za běžných podmínek příměs transgenních semen v netrasgenní řepce je pod doporučeným limitem 0,9 % (Rakouský a Ondřej, 2004). Vědci zjistili, že transgenní řepka pěstovaná na pokusných parcelách se kříží s příbuznými přirozeně se vyskytujícími rostlinami. Objev zavdal příčinu obavám, že se odolnost k herbicidům rozšíří i na plevel. Závěr vědců ale je, že je nepravděpodobné, že by hybridy řepky olejné daly vznik superplevelům. Vládou financovaný výzkum se prováděl v Centru pro ekologii a hydrologii v hrabství Dorset ve Velké Británii. Při těchto pokusech vědci zjistili, že řepka olejná (Brasica napus) se může křížit příbuznou brukvovitou rostlinou, hořčicí rolní (Sinapis arvensis). Jeden z těchto kříženců se překvapivě ukázal být zdravou rostlinou schopnou reprodukce. Nicméně obavy ze vzniku superplevelů zamořujících pole se ukázaly jako neopodstatněné (Agris, 2009).

•

Mezidruhové křížení plodin s příbuznými plevely. Např.: možnost šíření genů hybridizací v komplexu Triticum aestivum-Elytrigia intermedia-Elytrigia repens. Zatímco křížení mezi oběma druhy pýru je běžné, křížení s pšenicí je prozatím dokázáno pouze v experimentálních podmínkách (Ovesná et al., 2005).

•

Dlouhodobé používání stejných účinných látek vede k posuvu ve prospěch odolnějších plevelných druhů.

•

Perzistence transgeních zaplevelujících rostlin ze sklizňových ztrát, mezi kterými může docházet ke vzájemnému křížení a vzniku několikanásobné tolerance.

46

•

Pro pěstitele jsou zvláště významná socio-ekonomická rizika, zvýšené náklady na pěstování a odbyt, jakož i různá další omezení vyplývající z legislativy (Soukup, 2005).

U plodin rezistentní vůči škůdcům lze rizika shrnout následovně: •

Vliv těchto plodin na necílové organismy, diverzitu členovců a přirozené nepřátele škůdců. Např.: Bt - kukuřice může likvidovat v tocích vodní hmyz. Zbytky geneticky upravené kukuřice, zejména listy se po sklizni splavují spolu s dešťovými srážkami do potoků a řek. Toxin se dostane do organismů a způsobuje tam nevratné změny, které vedou k degradaci larev chrostíků. A také působí negativně i na hmyz, žijící v půdě (Přeučil, 2008).

•

Vznik rezistentních škůdců. Např. u Bt - kukuřice je vhodné pěstovat kukuřici běžných hybridů v bezprostředním sousedství, v takzvaném"refugiu". Smyslem políčka s nemanipulovanou odrůdou je namnožení populace škůdce citlivého vůči Bt-toxinu (Monsanto, 2009).

7.2.1

Další rizika:

7.2.1.1 Alergenní GMO Příkladem rizika je možnost alergenní reakce na potraviny připravené z plodin modifikovaných metodami genetického inženýrství. Například po vložení genu paraořechu do sóji byly zaznamenány alergické reakce u lidí alergických na paraořech, kteří do té doby neměli s pojídáním sóji žádné zdravotní problémy. Vložený gen paraořechu přitom podle znalostí genetických inženýrů nekódoval žádný známý alergen. 7.2.1.2 Možné toxické vlastnosti GM plodin Vážně se diskutují rizika toxických účinků GM plodin. Příkladem může být geneticky modifikovaná kukuřice MON 863, do které byla vložena genetická informace, vedoucí k produkci bakteriálního toxinu (tzv. Bt-toxin), jehož účelem má být ochrana modifikované kukuřice proti určitým druhům hmyzu (např. zavíječi kukuřičnému), který ji při napadaní poškozuje. Evropská agentura pro bezpečnost potravin (EFSA) schválila kukuřici MON 863 na základě studie firmy Monsanto provedené na zvířatech. Výsledky experimentů této studie byly zpřístupněny veřejnosti až na základě žaloby a soudního rozsudku. Podle přezkoumání těchto dat experty z francouzské státní komise

47

pro biotechnologie však vykazovala GM kukuřice MON 863 známky toxicity pro játra a ledviny u potkanů jí krmených. Tyto závěry však zpochybňuje EFSA, a tak se čeká na výsledky dalších studií (Čeřovská, 2009). 7.2.1.3 Rizika potenciální křižitelnosti Existuje potencionální riziko, že některé rostlinné druhy se budou křížit s GMR svého druhu. Rizika existují v těchto případech: -

Druhy, které jsou u nás považovány za původní – ovocné stromy, některá zelenina, většina trav a jetelovin

-

Druhy, které jsou k nám zavlékány a často může jít o druhy příbuznější plodinám, než v případě našich druhů – nejrizikovější plodinou je olejka

-

Plané populace samotné v krajině – olejka, slunečnice a rajče (Ovesná et al., 2005).

7.2.1.4 Zneužití GMO V současné době se stává stále naléhavějším nebezpečím pro lidstvo hrozba tzv. bioterorizmu, tedy zneužití infekčních organismů a toxických látek, včetně GMO. Modifikované viry nebo bakterie způsobující nemoci nebo produkující jedovaté látky mohou mít za následek nepředstavitelné škody (Doubková, 2009). 7.2.2

Shrnutí

Plochy, které jsou osety GM odrůdami plodin, vypovídají o tom, že genové technologie jsou realitou vyspělého šlechtění, a ne pouhou vědeckou vizí. Přes nesporné přínosy GMR existují i jistá rizika, která není radno podceňovat. Doba, která od počátku využívání GMO uplynula, je z hlediska vědy příliš krátká na zjištění možných dopadů na životní prostředí i na tzv. potravinový řetězec. Více nám tedy ozřejmí až budoucnost (Koukal, 2009).

48

8

Závěr

S rozvojem genového inženýrství se v zemědělské praxi stále více uplatňují vedle klasického šlechtění a šlechtitelských novinek i organismy zkonstruované genovými inženýry, tedy geneticky modifikované organismy. Genetické modifikace mají obrovský potenciál nejen pro samotné zemědělství, ale také pro medicínu, farmakologii, výživu lidstva a v širších souvislostech i pro socioekonomickou oblast. Nicméně, vzhledem k tomu, že jde o nepřirozené (umělé) mutace, je nezbytné pečlivým a dlouhodobým výzkumem omezit na minimum veškerá možná nežádoucí rizika pro ekosystém, potravní řetězec nebo pro samotného člověka. Využívání geneticky modifikovaných rostliny v zemědělské praxi je již více jak 16. let realitou a výzkum i legislativa založená na principu předběžné opatrnosti je na velmi vysoké úrovni. Při posuzování přínosů a rizik geneticky modifikovaných rostlin využívaných v zemědělské praxi, jasně dominují přínosy, ale teprve dlouhodobý výzkum ukáže, zda geneticky modifikované rostliny nepředstavují nějaká podceňovaná nebo skrytá rizika.

49

9

Seznam použité literatury

AGRIS, Trasgení plodiny se mohou křížit s plevelem. [online][cit. 2009-03-30], Dostupné na WWW : http://www.agris.cz/vyzkum/detail.php?id=141533&iSub=565 BEDNÁŘ, J. Základy genového inženýrství rostlin. Brno : Mendelova zemědělská a lesnická univerzita, 2000, 92 s. ISBN80-7157-470-8. BEDNÁŘ, J., VYHNÁNEK, T. Genetika rostlin. Brno : Mendelova zemědělská a lesnická univerzita, 2004, 147 s. ISBN80-7157-814-2 BEDNÁŘ, J., KUCIEL, J., VYHNÁNEK, T. Genetika. Brno : Mendelova zemědělská a lesnická univerzita, 2006, 148 s. ISBN80-7157-862-2 CUSTER, R., DE VLIEGER, E., STOOPS, S., VAN GYSEL, A., VERLEYN, B., Průvodce biotechnologiemi, biotechnologie v zemědělství a potravinářství. Praha : Academia Praha, 2006, 104 s. ČEŘOVSKÁ, J., Ekologické zemědělství a GMO otázky koexistence. Bioinstitut, [online][cit. 2009-03-15], Dostupné na WWW : http://www.bioinstitut.cz/documents/GMO-finalniverze.pdf DOUBKOVÁ, Z. Geneticky modifikované organismy. Ministerstvo životního prostředí. [online][cit. 2009-03-30] Dostupné na WWW : http://www.env.cz/osv/edice.nsf/1FA2C877A509C648C1256FC00052F6EE/$file/oerpublikace_o_gmo-20031119.pdf DROBNÍK, J. Koexistence zemědělství založeného na GMO s konvečním a ekologickým zemědělstvím [online][cit. 2009-03-15], Dostupné na WWW : http://www.biotrin.cz/czpages/sem030901e.htm EU, Přístup k právu Evropské unie. [online][cit. 2009-03-10] Dostupné na WWW : http://eur-lex.europa.eu/cs/index.htm FAJMON, H. Čeští zemědělci a Společná zemědělská politika EU. [online][cit. 200903-10], Dostupné na WWW : http://www.fajmon.eu/docs/dokumenty/zemedelci_a_politika_EU.pdf

50

Genetika a šlechtění lesních dřevin pro univerzitu třetího věku. [online][cit. 2009-0312], Dostupné na WWW : http://etext.czu.cz/php/skripta/kapitola.php?titul_key=64&idkapitola=137 GREENPEACE, Geneticky modifikované organismy a ekologické zemědělství. [online][cit. 2009-03-10], Dostupné na WWW : http://www.greenpeace.org/czech/kampane2/geneticke-modifikace/informacnimaterialy/GMOaEZ KOTRDA, P., KNEJZLÍK, Z., CHODORA, Z. Izolace, klonování a analýza DNA. [online][cit. 2009-04-20], Dostupné na WWW : http://www.otevrenaveda.cz/ov/users/Image/default/C1Kurzy/Biolog/1kotrba.pdf KŘÍSTKOVÁ, M. Legislativa GMO v ČR ve vztahu k EU – současný stav a perspektivy. Ministerstvo zemědělství ČR [online][cit. 2009-03-10], Dostupné na WWW : kfrserver.natur.cuni.cz/studium/prednasky/biotech/Kristkova.ppt KOUKAL, M. Jsou geneticky modifikované organismy nadějí, či zhoubou?, 21.století, 2009, roč. leden 2009, s. 106-107 MONSANTO Technology LLC. Kukuřice YieldGard Corn Borer Technická příručka. ®

[online][cit. 2009-03-18], Dostupné na WWW : http://www.kws.de/global/show_document.asp?id=aaaaaaaaaaeatpw MUŽÍK, V., et al. Výživa a pohyb jako součást výchovy ke zdraví na základní škole. Brno : Paido, 2007, 145 s. ISBN 978-80-7315-156-0 ONDŘEJ, M., DROBNÍK, J. Transgenoze rostlin. Praha : Academia, 2002, 316 s. ISBN80-200-0958-2 OPATRNÝ, Z. Ekozemědělství, fair trade a genové inženýrství rostlin. [online][cit. 2009-03-30] Dostupné na WWW : http://www.netusil.net/files_public///maturantum/Opatrn%C3%BD%20%20Ekozem%C4%9Bd%C4%9Blstv%C3%AD,%20fair%20trade,%20genov%C3%A9 %20in%C5%BEen%C3%BDrstv%C3%AD.pdf

51

OVESNÁ, J., DOUBKOVÁ, Z. Sborník ze semináře „Možnosti využití GMO pro potravinářské i nepotravinářské účely“. Praha: Crop Research Institute, 2008, 40 s. ISBN978-80-87011-43-0 OVESNÁ, J., DOUBKOVÁ, Z., MAHELKA, J. Sborník ze semináře „Přínosy a rizika GMO využívaných v zemědělství a potravinářství ve vztahu k bezpečnosti potravin a k ochraně životního prostředí“. Praha : Výzkumný ústav rostlinné výroby, 2005, 93 s. ISBN80-86555-84-4 OVESNÁ, J., KUČERA, L., KRAHULEC, F. Sborník ze semináře „GMO v zemědělství a potravinářské produkci“. Praha : Výzkumný ústav rostlinné výroby, 2003, 39 s. ISBN80-86555-38-0 OVESNÁ, J., RAKOUSKÝ, S., ONDŘEJ, M. Sborník ze semináře „Otázky biologické bezpečnosti, GMO a mezinárodní závazky ČR“. Praha : Výzkumný ústav rostlinné výroby, 2004, 80 s. ISBN80-86555-41-0 PARLAMENT ČR, Platné znění zákona č. 78/2004 Sb. [online][cit. 2009-02-28], Dostupné na WWW : http://www.env.cz/AIS/webpub.nsf/$pid/MZPMVF3V1K0U/$FILE/oer-zak_78_2004-20040122.pdf PETR, J. První odolnost hmyzím škůdcům ke geneticky modifikované Bt-plodině. Osel. [online][cit. 2009-03-30], Dostupné na WWW : http://www.osel.cz/index.php?clanek=3292 PŘEUČIL, P. Může geneticky modifikovaná kukuřice zabíjet?,21. století, 2008, roč. leden 2008, s. 112-113. RUMLOVÁ, M., PAČES, V., RUML, T. Základy metody genového inženýrství. [online][cit. 2009-04-20], Dostupné na WWW : http://teacher.vscht.cz/dokumenty/ManualFinal.pdf ŘEPKOVÁ, J. Místo transgenoze ve šlechtitelství. [online][cit. 2008-12-10], Dostupné na WWW : http://www.biotrin.cz/czpages/BIOTRIN060315/Repkova.htm ŘEPKOVÁ, J. Oblast potenciálních rizik geneticky modifikovaných plodin. Výzkumný ústav rostlinné výroby. [online][cit. 2009-03-26], Dostupné na WWW : http://www.phytosanitary.org//projekty/2002/vvf-07-02.pdf

52

SOUKUP, J. Sborník ze semináře „Geneticky modifikované organismy“. Praha : Mze ČR a ČZU Praha, 2006, 48 s. VEJL, P., RAKOUSKÝ, S. Sborník ze semináře „GMO v agroekosystému a jeho okolí“. Praha : Mze ČR a ČZU Praha, 2007, 56 s. VONDREJS, V., STORCHOVÁ, Z. Genové inženýrství. Praha : Karolinum, 1997, 48 s.

53