2.12.2008
EKOZEMĚDĚLSTVÍ,FAIR TRADE A GENOVÉ INŽENÝRSTVÍ ROSTLIN Zdeněk OPATRNÝ
Konvenční a vůbec už ne „eko-zemědělství“ lidstvo neuživí počet lidí na světě se blíží 6,5 mld
Katedra fyziologie rostlin, Přírodovědecká fakulta UK Praha
2030 …….8.2 mld 2050 …….9.6 mld ?
50 milionů hladoví 850 milionů podvýživa Skeptická Ostrava listopad 2008
1
„mal-nutrition“ téměř větší problém než sám hlad
2
Zemědělství – světové, evropské, české:
Rostliny jako zdroj vlastních nebo vylepšených genových produktů pro lidskou výživu i medicinu
* více potravin …konkurence biopaliv a dalších
spolupráce či konkurence 3 základních přístupů: konvenčního, „ekologického“ (organic farming) biotechnologického (s využitím GMO)
„non-food“ využití * zdravější ekopotraviny ? * biofortifikované potraviny a potravinové doplňky
věda x praxe … nebo ideologie ? 3
4
1
2.12.2008
MESOPOTAMIE
Konvenční zemědělství založeno na
před 10 000 lety
Asyrské božstvo přenáší pyl z váčku na samičí květenství datlové palmy
klasickém šlechtění
* přirozená či indukovaná MUTAGENEZE (radiace, chemomutageny)
Symbolika plodnosti ALE i zřejmě první cílené křížení kulturních rostlin
* SELEKCE * blízká i vzdálená HYBRIDIZACE mezci, muly , tritikale
průmyslová hnojiva, pesticidy 5
Principy křížení rostlin
7
standardní hybridizační techniky již NESTAČÍ
6
Konvenční křížení + genové mapování : syntéza karotenoidů u mrkve je kódována až 20 různými geny – „rainbow of colors“
To se to kříží u mrkve - ale co např. kulturní, sladký, velkoplodý banán s genovými zdroji několika klonů !!
8
2
2.12.2008
MUTAGENESE
PROČ
nám nestačí konvenční šlechtění ?
+ selekce
klíčovým problémem je:
buď „spontánní“ nebo „indukovaná“
absence vhodných genových zdrojů Důvody:
zubařský rentgen v Hrubčicích a sladové ječmeny řady Diamant od Ing. Boumy..
* alternativní zdroje a priori neexistují * alternativní zdroje jsou vyčerpány * alternativní zdroje jsou sexuálně nekřižitelné
výsledek NAHODILÝ !!! 9
10
Tradiční šlechtění
Cílený GENOVÝ PŘENOS = TRANSGENOZE
TAK přenášen většinou jeden přesně identifikovaný gen = jediná vloha dárcem může být jakýkoliv organizmus podstatně zkrácen „selekční proces“ vyplatí se tedy i přenášet takto geny vzájemně křižitelných organizmů = cisgenoze
NEBO
Produkt genového přenosu se obecně nazývá
Genové inženýrství
TAK ??
Geneticky Modifikovaný Organizmus = GMO 11
12
3
2.12.2008
Agroinfiltrace – N. tabacum nebo benthamiana
Částicové dělo particle Gun
(biolistika)
13
Transformace pomocí agrobaktéria
14
„Divoký“ plasmid tvoří rostlinné nádory
Agrobacterium tumefaciens, A.rhizogenes
kokultivace in vitro
15
„Odzbrojený plasmid“ přepravník cizích genů
16
4
2.12.2008
GMO plodiny - svět a Evropa 2007
Jaké jsou současné hlavní praktické cíle přípravy rostlinných GMO ??? * plodiny se zvýšenou odolností vůči biotickým (patogenům,herbivorům, plevelům..) a abiotickým stresům (zasolení,sucho,nepříznivá teplota..) umožní rozšíření produkčních ploch, snižování ztrát * plodiny se „zlepšeným“ obsahem metabolitů – od vitaminů po rostlinné „jedlé“ vakciny * rostliny změněné architektury
Jaké jsou hlavní dosavadní aplikace ?? potravinové x nepotravinové Patogen-resistentní … Bt soja, kukuřice, bavlník, papaja .. Herbicid tolerantní … Roundup Ready soja, řepka, cukrová řepa Biofortifikované plodiny
17
18
GMO plodiny svět a Evropa 2008:
Svět hodnotí
10 let komerčního pěstování „GM crops“ velkými i malými státy i farmáři žádné katastrofy obecný úspěch značné naděje
114,3 mil. ha 23 zemí 12 mil.pěstitelů 19
20
5
2.12.2008
GMO plodiny Česká republika 2008:
BT plodiny
Tisková zpráva MZe 20.9.08
odolné proti škodlivému hmyzu, tedy různým larvám od motýlů po brouky
Bt kukuřice 2005 … 270 ha … 52 pěstitelů 2006… 1290 ha … 85 pěstitelů 2007… 5000 ha … 131 pěstitelů 2008… 8380 ha … 171 pěstitelů Důvody: snížení aplikace pesticidů proti zavíječi kukuřičnému snížení až eliminace napadení rostlin plísněmi až o 10% vyšší výnosy kvalitní krmivo – nikoliv potravina !!
PRINCIP: gen pro tvorbu delta-endotoxinu přenesen z Bacillus thuringiensis do rostliny. Ta sama tvoří tento „biopesticid“, postřiky nejsou nutné Přísná specifita účinku, žádné negativní účinky na prostředí ani člověka
Jihomoravský kraj přes 2000 ha Středočeský + Praha přes 1600 ha Plzeňsko přes 600 ha 21
Spletité cesty poznání a využití
Bacillus thuringiensis – Bacilu duryňského - hmyzí patogen, přísně druhově specifický účinek jeho „delta endotoxinu“ – ničí střevní epitel larev, poruchy metamorfozy až smrt, - preferenčně hubí motýly a brouky – od zavíječů po mandelinky - neúčinný na jiné bezobratlé ani na obratlovce, - nově zjištěni jako producenti i některé mikroorganizmy a háďátka - možnosti nových genových konstruktů - Bt lze pěstovat ve „fermentorech“a usmrcenou bakteriální biomasu použít jako BIOPESTICID
22
Takovej hezkej motýlek a tak jej farmáři nemají rádi Zavíječ kukuřičný masivně v USA,Africe ale již i na českých lánech: - primární snížení výnosu, polomy stěžují sklizeň - druhotná kontaminace zrna i siláží houbovými chorobami
23
OBRANA: (bio) pesticidy ? Vosičky? GMO/ Bt –kukuřice ? 24
6
2.12.2008
Jaké jsou současné hlavní LIMITY POUŽITÍ rostlinných GMO ??? * plodiny se zvýšenou odolností vůči biotickým (patogenům,herbivorům, plevelům..) a abiotickým stresům (zasolení,sucho,nepříznivá teplota..) umožní rozšíření produkčních ploch, snižování ztrát * plodiny se „zlepšeným“ obsahem metabolitů – od vitaminů po rostlinné „jedlé“ vakciny * rostliny změněné architektury NIKOLIV BIOLOGICKÉ či ZDRAVOTNÍ ale psychologické a zejména POLITICKÉ Problém koexistence BIOTECHNOLOGICKÉHO a EKOLOGICKÉHO zemědělství … ORGANIC FARMING 25
Biotechnologie jako protiklad „biozemědělství“ ???
26
„ORGANIC FARMING“ vzniklo jako alternativa, doplněk nebo náhrada INTENZIVNÍHO ZEMĚDĚLSTVÍ a lék na jeho základní neduhy: - příliš mnoho: průmyslových hnojiv, pesticidů, těžké orby, krav na jednom místě,.... - příliš málo: odrůdové variability, selektivní péče - odlidštění produkce komplex sociologicko – psychologických faktorů - poškození ekosystémů včetně lidského zdraví 27
28
7
2.12.2008
POVINNÉ PODMÍNKY CERTIFIKACE rostlinných bioproduktů: - pouze organická hnojiva - žádné pesticidy, vyjma „biopesticidů“, a to ani při ošetření osiva !!!! ---------------------------------------Požadavek „žádné GMO“ vznikl až jako dodatečná, účelová novelizace
MF DNES
USA Today June 25,2007
QUI BONO ?? Zprvu jistě i „ekozemědělcům“, ale nyní jim ztížil život
9.června 2007 29
Ještě že má spotřebitel nezištné a kvalifikované zastání před lhostejnými komerčními prodejními řetězci !!!
30
Polopravdy a bludy vždycky fungují lépe než zřejmá LEŽ
31
argumentaci Greenpeace můžeme podrobně probrat v diskusi32
8
2.12.2008
Hlavní LIMITY ekozemědělství:
Jsou „biopotraviny“ opravdu ZDRAVĚJŠÍ ??
* nižší a nákladnější produkce * nevyrovnanost kvality daná vysokou závislostí na „přírodních“ faktorech * problematická ochrana rostlin proti škůdcům – herbivorům, která je současně
Zdravotní ohrožení KONTAMINOVANÝMI biokrmivy i biopotravinami * aflatoxinové „biosiláže“ pro stájové „biochovy“ * fumonisinové popkorny, celozrnné pohankové biopotraviny
ochranou proti patogenům a jejich produktům ohrožujícím lidské zdraví: toxinům, kancerogenům, alergenům 33
* houbou kontaminované povrchy obilek (co neodhalí oko, to najde plynová chromatografie) 34
Ing.Nedělník, ředitel Výzkumného ústavu pícninářského Troubsko u Brna k problematice biosiláží:
Co škůdci přímo nesežerou, to poničí a oslabí
odolnost rostlin k hmyzu
„Mykotoxiny putují potravním řetězcem: v porovnání s nimi případná residua moderních pesticidů působí málem jako vitaminy …“
je i ochranou proti kontaminaci potravin a krmiv
MYKOTOXINY
Bt crops
35
36
9
2.12.2008
Naproti tomu „biotechnologické =GMO potraviny“ jsou nejen bez rizika přítomnosti cizorodých XENOBIOTIK, ale nadto
„BIOFORTIFIKOVANÉ“ s kvantitativními i kvalitativními změnami v přirozených hladinách vitaminů, bioaktivních polyfenolů, flavonoidů, nenasycených kyselin, … Science 320, 25 April 2008
37
38
2008
PŘÍBĚH ZLATÉ RÝŽE: IDA (iron deficiency anemia): postiženy 2-3 mld.lidí v Africe a Asii - snížení imunity, - ohrožen tělesný i duševní vývoj, - zvýšená úmrtnost plodů i rodiček (20%),
Ingo POTRYKUS
VDA (vitamin A –deficiency): - až 230 mil.dětí ročně ohroženo VAD úmrtností, - až 500 tis.ročně oslepne
Peter BEYER
Řešení: „biofortifikované“ základní potraviny, zejména loupaná rýže var.indica 39
40
10
2.12.2008
provitamin A project: Potrykus, Bukhart, Beyer, 1992 –1999 postupný přenos 4 genů metabolické dráhy syntézy karotenu (z Narcissus,Erwinia), karoten se ukládá v endospermu rýže a barví jej žlutě -“zlatě“
Potrykus, Lucca, Hurrel 1995 - 2000 přenos genů proteinů chelatujících „hemové“ železo (ferritin z fazolu,metallothionein z plané rýže). Gen pro fytázu z Aspergillu rozkládá fytáty během trávení 41
Golden Rice 2
SYNGENTA , U.K., 2005 pro fytoenesyntázu až 24x vyšší obsah karoténu oproti GR 1 …kryje více než 50% denní potřeby vitaminu A
GR 2
GR 1 pův.rýže 43
42
Gene donors: A Phaseolus vulgaris - ferritin B basmati rice - metallothionein C Aspergillus fumigatus - phytase D Narcissus pseudonarcissus - phytoene synthase + desaturase E Erwinia uredovora - lycopene beta- cyclase
44
11
2.12.2008
Ferritin – úschovna a přenašeč Fe, prvku klíčového i pro lidské zdraví
Nové EVROPSKÉ PROJEKTY pro „Biofortified Foods“ berries, grapevine, lemons.. mj. různé COST akce již od roku 2005 …
45
46
„Biofortifikační priority“ evropského výzkumu
Nejprve
GENOMIKOVAT poté
BIOFORTIFIKOVAT
látky vázající škodlivé chemické radikály ( protirakovinné) karotenoidy,flavonoidy
imunostimulativní látky glukosinoláty,saponiny
snižování hladin cholesterolu fytosteroly,saponiny
Původní „home,sweet home..“
ochrana proti osteoporóze úleva v menopauze:
se v moderní vědě mění na
„-ome,sweet -ome..“
isoflavonoidy
nesoucí nejen grantové peníze, ale také lákavé aplikační možnosti … 47
48
12
2.12.2008
Jen si pěstuj GM plodiny levně a „přátelsky“ -ale mimo svoji zemi je neprodáš – o to se Green – EKO postarají …
Ani ti je nedovolíme dovézt odjinud .. TISKOVÁ ZPRÁVA : Hladovějící Tanzanie odmítla přijmout dar Bt-kukuřice: neotrávíme si naše děti tím, co v Americe nechtějí .. „pachatel“ …jedna evropská firma
49
50
Produkce „nerostlinných biofarmak“ v různých rostlinách - klady,limity
Molekulární farmářství Výzkum Diagnostika Léčba
51
52
13
2.12.2008
Farmaceuticky významné proteiny produkované transgenní kukuřicí Nejen ve světě, ale i také v Česku ……
základní výzkum se již prolíná s aplikací a komercí
ÚEB AVČR Praha ÚMBR AVČR České Budějovice
53
54
Přinášejí GMO techniky opravdu kvalitativně nový typ rizik, tedy takových, jež by neznala dosavadní zemědělská technologie ? Nikoliv, žádná dosavadní data to nedokazují. Norma „max 0.9% cizorodé pro ekologické zemědělce nemá žádný racionální podklad ! K.Angelis 2008
55
DNA“
56
14
2.12.2008
Buffering in U.S.A. trochu problém i na Great Plains Jak vyřešit KVADRATURU KRUHU ? Pravidla koexistence * konvenčního * ekologického * biotechnologického zemědělství
ALE SOUČASNĚ: zásadní změna legislativy umožňující „biofarmářům“ využít výsledky moderní vědy,včetně GMO technik 57
58
LEGISLATIVNÍ BLOKY
Anthocyan markers
Buffering in U.S.A. Fred YODER farmer Plain City OHIO U.S.A. 59
60
15
2.12.2008
61
Dr. Árpád PUSZTAY Rowett Research Institute, „Granit City“ Aberdeen,Scotland,UK TV Granada,“World in Action“, August 10, 1998
„Transgenic potato impair both imunity system and ontogenesis of the rats not through the expression of the inserted lectin gene but owing to the GMO technology itself“ 63
62
Running australian GMO programes: transgenic Insect Resistant Patogen Resistant *legumes from „cowpea“ (vigna) to „pea“ *tobacco CSIRO Plant Industry www.csiro.au
64
16
2.12.2008
Příčina je známa – nikoliv nepochopitelná:
alfa-amylase 1 inhibitor gene from phaseolus is in transgenic pea „unproperly“ glycosylated, final protein induces imunological problems in rats … further RE –SEARCH is inevitable 65
66
Česko 2008
Nikoliv klamavá ale vychytralá reklama současnosti
Česko 2015 ?
neb nikdo na světě zatím nemá GMO komerční slunečnici -leda k fytoremediaci letišť -
CERTIFIED
67
68
17
