A Barabás Zoltán Biotechnológiai Egyesület vezetése Dr. Popp József agrárközgazdász rendkívüli elbocsátása kapcsán megfogalmazott egy nyilatkozatot, mivel az esete azt mutatja, hogy a tudományos véleménynyilvánítás szabadságát retorziók fenyegetik. Ezért Györgyey János biológus, az egyesület titkára levélben keresett meg kutató professzorokat és kollégákat az alábbi nyilatkozattal, kérve hogy osszák meg azt munkatársaikkal, és amennyiben egyetértenek a tartalmával, csatlakozzanak hozzá. Ezt kérjük olvasóinktól is, az online petícióhoz a http://www.peticiok.com/tudomanyos_velemenyszabadsag oldalon csatlakozhatnak!
Tudományos véleményszabadság NYILATKOZAT A TUDOMÁNYOS VÉLEMÉNYNYILVÁNÍTÁS SZABADSÁGÁÉRT Az Alaptörvény X. cikkének 1. bekezdése szerint „Magyarország biztosítja a tudományos kutatás és művészeti alkotás szabadságát”, továbbá alapvető jog a tudományos kutatás és a tudományos véleménynyilvánítás szabadsága. A jelen nyilatkozat aláírói a fenti jogok magyarországi érvényesülését kérik, mert alapvető feltételnek tekintik ezt ahhoz, hogy a tudományos kutatás és az arra épülő innováció eredményesen szolgálhassa nemzeti felemelkedésünket. E nyilatkozat megfogalmazásának közvetlen oka, hogy a közelmúltban Dr. Popp Józsefet, az MTA doktorát, az Agrárgazdasági Kutató Intézet főigazgató-helyettesét elbocsátották szakmai véleményének kinyilvánítása miatt. Popp József tudományos meggyőződését követte akkor, amikor a génmódosított növényekkel kapcsolatban évek óta következetesen képviselt álláspontját megfogalmazta, mely szerint „indokolt élnünk a GM-növények előnyeivel: a jóval magasabb terméshozamukkal, a kiszámíthatóbb terméssel… Ki kell békülnünk a hatékonyabb, 21. századi termelési módszerekkel s ezzel együtt a GM-növénykultúrákkal is.” Az elbocsátás indokolása szerint ez a vélemény ellentétes az alkotmány XX. cikkével, miszerint „(1) Mindenkinek joga van a testi és lelki egészséghez. (2) Az (1) bekezdés szerinti jog érvényesülését Magyarország genetikailag módosított élőlényektől mentes mezőgazdasággal … segíti elő”. A termesztett GM növények kérdésén messze túlmutat a fenti eset, független attól, hogy kinek mi a véleménye ezekről a növényekről. Hisz az alkotmány X. cikk 1. bekezdésében foglaltaknak a megsértését jelenti, ha tudományos kérdésekben - napi gazdaságpolitikai nézetek érvényesítése érdekében - hatalmi eszközökkel próbálják kényszeríteni a tudományos közösség tagjait szakmai meggyőződésük elhallgatására. Nyilatkozatunk célja az, hogy támogassuk a konkrét esetben a Popp Józsefet ért méltánytalanság kiigazítását és általánosságban a kutatói véleménynyilvánítás szabadságának maradéktalan érvényesülését. Popp József esetéről az alábbi írásokban olvashat további részleteket: http://www.figyelo.hu/hetilap/20120327/manipulalas_genekkel/ http://index.hu/tudomany/2012/03/29/genmodositott_elelmiszerek_mellett_ervelt_kirugtak/ http://criticalbiomass.freeblog.hu/archives/2012/03/29/Liszenkoizmus_ujra_Magyarorszagon/ A nyilatkozat megtalálható és aláírható a következő oldalon: http://www.peticiok.com/tudomanyos_velemenyszabadsag Az online petíciót 2012. április 12-ig, cikkünk elkészültéig már 84 különböző fokozattal, címmel rendelkező kutató, többek között nyolc akadémikus írta alá.
1
BBC Science Focus Hungary, 2012. január-február, 3. szám: 34-35. oldal
Szabadtéri agrármúzeum? 2011. december 16-án készült interjú
„A hazai mezőgazdaság külkereskedelmi szerkezete leginkább egy gyarmati ország gazdálkodására emlékeztet. Hogy miért? Mert főleg alapanyagokat – gabonát és olajnövényeket – exportálunk, miközben magas hozzáadott értékű készterméket importálunk.“
Különös… Az ilyesfajta kérdések még álmunkban sem fordultak elő, amikor 1979-ben friss diplomásként dolgozni kezdtem az Agrárgazdasági Kutató Intézetben. Akkor a pártközpontból irányított ötéves tervek határozták meg a feladatainkat, és nem igazán tudtunk nagyobb távlatokban, globális szemlélettel dolgozni. Beszűkült és fantáziátlan munka volt. Számomra ez 1984-ben változott meg, amikor Berlinbe kerültem a Humboldt Egyetemre, utána München következett, 1990-től kezdve pedig 8 évig Washingtonban voltam agrárattasé. Ebben az időszakban kezdtem kívülről, objektíven látni a magyar élelmiszer-gazdaság helyzetét.
A magyar és európai mezőgazdaságról beszélgettünk Dr. Popp József agrár-közgazdasági kutatóval, aki szerint ideje már alapjaiban megváltoztatni a hazai élelmiszer-gazdaságot.
Mi tagadás, igencsak tanulságos, milyennek látják külföldön a magyar élelmiszer-gazdaságot. És egyet kell értenem velük: a hazai mezőgazdaság külkereskedelmi szerkezete leginkább egy gyarmati ország gazdálkodására emlékeztet. Hogy miért? Mert főleg alapanyagokat – gabonát és olajnövényeket – exportálunk, miközben magas hozzáadott értékű készterméket importálunk. Ahelyett, hogy komoly feldolgozóipart építenénk ki, a magyar gazdálkodók nem tudnak és nem akarnak befektetni; inkább az uniós és nemzeti támogatásban bíznak, amit meg is kapnak. Ezek után nincs miért csodálkozni, ha a magyar agrárvállalkozók nem tülekednek, hogy kockázatos üzletekbe fektethessék a pénzüket.
Az ember azt gondolná, hogy egy mezőgazdasággal foglalkozó kutató terméshozamokról, időjárási tényezőkről és más hasonló dolgokról beszél majd. A nemrégiben Akadémiai Díjjal kitüntetett Dr. Popp József azonban ennél sokkal izgalmasabb témákat feszeget; olyasmiket, mint a bioenergetika, Európa szabadtéri múzeummá válása, vagy éppen a genetikailag módosított növénykultúrák. Az Akadémia díját elsősorban a bioenergia, azon belül is a bioüzemanyag nemzetközi és hazai felhasználását vizsgáló tanulmányokért kaptam. E témában többek között az OECD munkacsoportjának is tagja voltam, amely azt kutatta, milyen élelmezés-, energia- és környezetbiztonsági hatásai lehetnek a növényekből előállított bioetanol és biodízel termelésének. Mert tagadhatatlanul vannak negatív hatásai is – hiszen élelmiszer-növényekből készülnek –, de a másik oldalon ott vannak a pozitív hatások. A klímaváltozás mérséklése érdekében egyszerűen muszáj lassítani valahogy a széndioxid-kibocsátást, és itt az idő, amikor dönteni kell: az egyre nagyobb olajfüggőség irányába haladjunk-e tovább, vagy egy kisebb széndioxid-kibocsátású világ felé.
Pedig mindenképpen ez a jövő. Itt az Intézetben igyekszünk gyakorlatorientált kutatásokat végezni, hogy elősegítsük ezt a folyamatot. Mindenképpen változtatni szeretnénk az előbb említett kockázatkerülő és nem jövőorientált szemléleten, hiszen Magyarország ökológiai adottságai kedvezőek, és igenis versenyképesek lehetnénk a nemzetközi piacon, ha magas hozzáadott értékű, hagyományos, speciális élelmiszert exportálnánk. Ehhez persze az is kellene, hogy sikerüljön összehangolni a kis- és nagygazdaságok működését, mert csak így használhatók ki a meglévő kapacitások.
2
Igaz, ez nemcsak magyar probléma, hiszen az elaprózódott földbirtokszerkezet európai jelenség: amíg az EU-ban egy átlagos gazdaság területe húsz hektár körül alakul (Magyarországon még ennél is kisebb), addig egy észak-amerikai vagy ausztrál termelő kétszáznégyszáz hektáron gazdálkodik. Ekkora birtokmérettel már tényleg jól kihasználható a géppark, tervezhető a vetésváltás, a szállítás…
a pénzügyi-gazdasági válság, hanem az Afrikából érkező migráció, olyan korszakban, amikor az EU-ban is csődöt mondott a multikulturális társadalmi modell. Mostanában – többek közt – ezt a területet kutatom. Pedig én nem is akartam kutató lenni. Miután elvégeztem a Keszthelyi Agrártudományi Egyetemet, mindenképpen a külkereskedelemben szerettem volna dolgozni. De az egyik tanárom, Dr. Kótun Károlyné meggyőzött, hogy ezzel elfecsérelném a tudásomat, és segített bekerülni az Agrárgazdasági Kutató Intézetbe. Ha ma visszatekintek a pályafutásomra, nem bánom, hogy engedtem az érveinek, de akkor, 1979-ben nem voltam meggyőződve arról, hogy ez tényleg jó ötlet. Az előbb már említettem, hogy a szocialista tervgazdálkodással kellett foglalkoznom, ami végtelenül lehangoló munka volt. Erről a területről a szabad főnök- és beosztott-választási rendszer szabadított fel, amit az akkori főigazgató vezetett be. Ötévenként minden kutató szabadon választhatott osztályt, illetve az osztályvezető munkatársakat. Az a főnök, aki nem talált ilyenkor munkatársakat, megszűnt főnöknek lenni – és ez fordítva is igaz volt, vagyis ha a munkatársat nem fogadta be egy osztály sem, akkor kénytelen volt elköszönni az AKI-tól. Akkoriban ez merész és modern szisztéma volt, amit ma sem tartanék rossz megoldásnak. Mert a modern szisztémák viszik előre a világot; és ez ugyanúgy igaz lehet egy intézményre, mint az élelmiszer-gazdaságra.
Az amerikai gazdák szerint Európa hamarosan szabadtéri múzeummá válik, ahová ők azért járnak majd, hogy megnézzék, hogyan termeltek dédapáik a kisbirtokon. Úgy gondolják: Európában túlságosan ragaszkodnak az emberek a hagyományokhoz, a múlthoz, ami szép dolog ugyan, de a gazdasági fejlődés gátját is jelenheti, mert a legújabb ismeretek elutasítása akadályozza az alkalmazkodó képességet. Szerintem mindez fokozottan igaz a magyar mezőgazdaságra, hiszen mi még az amerikaiak szerint elavult nyugateurópai gazdálkodási módszerektől is távol vagyunk. Rengeteg technológiát kellene átvennünk, megtanulnunk és használnunk, ha lépést akarunk tartani a világgazdasággal. És túl kellene már lépni néhány, politikai és emocionális megfontolásból tabuként kezelt témán. Például a genetikailag módosított növények körüli vitán. Ezt még mindig elsősorban érzelmi, politikai alapon kezeljük – de nemcsak mi, hanem számos tagország az EU-ban –, holott ha tudomásul vesszük, hogy immár hétmilliárd embert kell élelmezni, akkor azt is be kell látnunk, hogy indokolt élnünk a GMnövények előnyeivel: a jóval magasabb terméshozamukkal, a kiszámíthatóbb termeléssel. És arról se feledkezzünk meg, hogy ha fizikai értelemben meg is termelünk elegendő élelmiszert a globális népesség ellátásához, azt olyan hatékonysággal és olyan alacsony költséggel kell tennünk, hogy tényleg mindenki számára hozzáférhető, megfizethető legyen. Ez a globális élelmezésbiztonság lényege. Beszédes statisztikai adat, hogy egy észak-amerikai vagy ausztrál polgár a jövedelmének 12 százalékát költi élelmiszerre; egy átlagos nyugat-európai 15, egy magyar 27 százalékát; ám egy afrikai és ázsiai lakos 60-80 százalékát, ami iszonyúan magas arány. Ha még drágább lesz az élelmiszer, ezek az emberek nem tudnak majd élelmet venni – akkor pedig milliószámra indulnak meg Európa felé a megélhetés reményében. Szóval ha nem kívánjuk a tömeges bevándorlást, ki kellene békülnünk a hatékonyabb, 21. századi termelési módszerekkel, s ezzel együtt a GMnövénykultúrával is. Európa legnagyobb kihívása nem
Dr. Popp József az Agrárgazdasági Kutató Intézet főigazgatóhelyettese és a Debreceni Egyetem professzora. Szakterülete többek közt a nemzetközi agrárpolitikák és versenyképesség, a vidékfejlesztés és a fenntartható mezőgazdasági termelés.
3
BIOtech NOW, 2012. február 16. http://www.biotech-now.org/food-and-agriculture/2012/02
A Greenpeace egyik alapítója szerint a biotechnológiával való szembenállás az emberiség elleni bûn
FARMER GENE KAREN BATRA A Greenpeace egyik társalapítója kiállt a szervezet egyik legádázabbul üldözött célpontja mellett. Dr. Patrick Moore az ezen a héten Winnipegben megrendezett Manitoba Special Crop Symposium megnyitó előadója volt.
Elmondja azt is: a genetikailag módosított növények hasznosságának másik példája az, hogy lehetővé tették másképp megoldhatatlan feladatok megvalósítását a mezőgazdaságban, például azt, hogy a szójabab omega-3 zsírsavakat termeljen. Szerinte ez óriási jótétemény lesz az akvakultúra (vízművelés) számára, mert sokszorosára növeli a rendelkezésére álló takarmány mennyiségét.
Moore kilenc éven át a Greenpeace Canada elnöke, hét évig pedig a Greenpeace International igazgatója volt. Miközben a Greenpeace a világ legnagyobb környezetvédő szervezetévé nőtte ki magát, Dr. Moore számos kampány vezéralakjaként főszerepet játszott a szervezet politikájának és irányvonalának kialakításában. Azt lehet mondani, hogy azóta kissé megváltozott a fenntarthatóságról és a környezetvédelmi felelősségről alkotott véleménye.
„A vízművelés egyik korlátja az, hogy a halaknak és a kagylóknak omega-3 zsírsavakra van szükségük, amelyek legjobb forrása a halliszt, ez viszont csak korlátozottan áll rendelkezésre” – magyarázza Moore. – „Ha azonban olyan szóját és egyéb szárazföldi haszonnövényt tudunk termeszteni, amelyekben megvannak a haltermeléshez szükséges tápanyagok, hatalmasan felfejleszthetjük a vízművelést.” Patrick Moore a „Confessions of a Greenpeace Dropout: The Making of a Sensible Environmentalist (Egy kilépett Greenpeace-tag vallomásai: hogyan lettem értelmes környezetvédő) című könyv szerzője.
A genetikailag módosított növényekről kérdezték, amelyeket minden idők legfontosabb tudományos eredményének tart. Ezért aggasztja őt annyira az, hogy a Greenpeace sikeresen megakadályozza egy GM növény, az aranyrizs bevezetését. „Egyéb GM rizsfajták nem tudják megszüntetni a rizsfogyasztó országokban a mikrotápanyaghiányt, amely sok százmillió embert sújt és évente negyed-félmillió gyermek A-vitaminhiány miatti megvakulását és korai halálát okozza, ugyanis a rizsben nincs béta-karotin” – mondja Moore. – „Mi genetikai módosítással el tudjuk érni, hogy legyen béta-karotin a rizsben, de a Greenpeace meggátolta ennek bevezetését.” Moore szerint ez az emberiség elleni bűn, mert megakadályozzák az A-vitaminhiány miatt évente százezerszámra pusztuló emberek gyógyítását.
4
Az ®, TM, SM a Pioneer Hi-Bred védjegye, illetve szolgáltatási jelzése. Az ovális DuPont logó és a The miracles of science™ szlogen a DuPont. © 2012 PHII védjegye.
Az első biotechnológiai úton előállított, fogyasztói táplálkozási előnyöket kínáló szójatermék
hogy a transzzsírsav-bevitelt a táplálkozási szempontból megfelelő étrend keretei között a lehető 1 legalacsonyabban kell tartani.”
A Plenish™ magas olajsavtartalmú szója (high oleic soybeans, HOS) az első olyan biotechnológiai úton előállított szójatermék, amely a teljes szállítási lánc számára – a termelőktől egészen a fogyasztókig – értéket kínál. A jobb olajprofilnak köszönhetően az élelmiszeripari vállalatok immár még kiválóbb minőségű, továbbfejlesztett termékeket hozhatnak forgalomba, amelyek a fogyasztók és a környezet számára egyaránt előnyöket kínálnak:
Az egészséges populációkat a változó szintű étrendi zsírbevitel, és az iparilag előállított transzzsír, alacsony telített zsírsav és viszonylag magas egyszeresen telítet2 len zsírsav minimális bevitele jellemzi. Az európai országok többsége esetében az étrendi útmutatók a telített- és transzszírsavak mennyiségének 3 csökkentését javasolják.
0 g transzzsírsav-tartalom l Több mint 75%-os, az olívaolajéhoz hasonló (a kereskedelmi forgalomban lévő szójatermékek között a legmagasabb) olajsavtartalom l A hagyományos szójaolajhoz képest 20%-kal alacsonyabb telítettzsírsav-tartalom l A pálmaolajhoz képest 75%-kal alacsonyabb telítettzsírsav-tartalom l
Európában számos egészségügyi probléma az étrenddel és az életstílussal összefüggő, nem fertőzés útján terjedő állapotokkal – mint például az elhízás, a szívbetegség, a diabétesz vagy a rák – áll összefüggésben. E betegségek kialakulásáért részben a magas kalóriatartalmú tápanyagok (pl. zsírok) túlzott bevitele a felelős. l
Egyre több növényi olaj fogy világszerte A világ növényiolaj-fogyasztása 2020-ra várhatóan 20%-kal nő a népességnövekedés, a gazdasági fejlődés és a megnövekedett energiaigény következtében, így egészségesebb, költséghatékonyabb és környezetbarátabb megoldásokra lesz szükség.
A SZÓJA OLAJPROFILJA Plenish
TM
magas olajsavtartalmú szójaolaj
Fogyasztói táplálkozási problémák TM
A jelenleg uniós vizsgálat alatt álló Plenish magas olajsavtartalmú szója olyan biotechnológiai úton előállított növény, amely 0 g transzzsírtartalmának köszönhetően jelentős előnyöket kínálhat az európai fogyasztók és élelmiszeripari vállalatok számára.
Linolsav Olajsav Hagyományos szójaolaj
Linolénsav Telített zsírsav Olajsav
Olajsav
Az EFSA nemrégiben kiadott közleménye szerint „A magasabb transzzsírbevitel összefüggést mutat a szív- és koszorúér-megbetegedések megnövekedett kockázatával... A bizottság megállapítja,
5
A Plenish magas olajsavtartalmú szójanövénytulajdonság pozitív fejleményt jelent e betegségek megelőzése szempontjából: l
m A diófélék és az olívaolaj szív- és koszorúérvédő hatásának magyarázata ezek biokémiai összetételében rejlik (az olívaolaj telítettzsírsavtartalma alacsony, egyszeresen telítetlenzsírsav6 tartalma pedig magas).
A Plenish magas olajsavtartalmú szójából sajtolt olaj szívbarát egyszeresen telítetlen zsírsavakban gazdag (75%-nál is magasabb, az olívaolajéhoz hasonló olajsav [Omega-9] tartalom).
m A mediterrán országokra jellemző étrendi mintázat, ahol a szervezet energiaellátásának mintegy 20%-át az egyszeresen telítetlen zsírsav fedezi, a nyugati étrenddel összehasonlítva a koszorúér-megbetegedések előfordulásának szignifikáns csökkenésével hozható összefüg7 gésbe.
0 g transzzsírsav-tartalmú alternatívát kínál, amely a hagyományos szójaolajénál 20%-kal, a pálmaolajénál pedig 75%-kal kevesebb telített zsírsavat, emellett pedig jelentősen kevesebb pálmaolajsavat tartalmaz. l
m Az étrendi egyszeresen telítetlen zsírsavak nagy része olajsav. A Plenish magas olajsavtartalmú szójából sajtolt olaj hasonló olajprofillal rendelkezik, mint más magas olajsavtartalmú 4 növényi és olívaolajak.
1
A diétás termékek, táplálkozás és allergiák tudományos testülete (NDA) tudományos szakvéleménye a zsírokra, többek közt a telített zsírsavakra, többszörösen telítetlen zsírsavakra, egyszeresen telítetlen zsírsavakra, transzzsírsavakra és koleszterinre vonatkozó étrendi referenciaértékekkel kapcsolatban EFSA Journal 2010; 8(3):1461. [107 o.]. doi:10.2903/j.efsa.2010.1461. Online elérés: www.efsa.europa.eu 2 Ramsden, CD, Faurot, KR, et al. 2010. Az étrendi zsír minősége és a szív- és koszorúér-megbetegedések megelőzése: Evolúciós, történelmi, globális és modern szempontokra épülő egységes elmélet. Megelőzés. 289. 3 EUFIC Review. 2009. Élelmiszeralapú étrendi irányelvek Európában. Európai Élelmiszeripari Tanács 4 Ibid. 5 Casas-Agustench, P, Lopez-Uriarte, et al. 2009. Három magas zsírtartalmú, eltérő zsírtelítettségű gabonaféle akkut hatásai az energiaráfordításra, a szubsztrát oxidációra és a jóllakottságra. Clin. Nutr. 28: 39. 6 Ibid. 7 Ibid. Ramsden, 2010.
m A nagymennyiségű olívaolaj fogyasztása a myocardiális infarktus elleni védelemmel és a teljes mortalitás csökkenésével is összefüggés5 be hozható.
Farmers Weekly, 2012. március 8. http://www.fwi.co.uk/Articles/08/03/2012/131817/Ciolos-shifts-focus-to-food-and-farm-research.htm
Philip Case Dacian Ciolos, az EU mezőgazdasági biztosa a tudósok és a gazdálkodók közötti kommunikáció javítását sürgette a legújabb mezőgazdasági és élelmiszer-kutatások témájában. A mezőgazdasági kutatást és innovációt „túl régóta hagytuk visszahúzódni a kutatólaboratóriumok és a tudományos közlemények félhomályába” – mondta Ciolos egy konferencián, amelynek témája „Az innováció megerősítése és a kutatási eredmények átadásának előmozdítása az EU mezőgazdaságában”.
6
Ehelyett minden jó ötletet „meg kell ismertetni a gazdaságokkal, beleértve a kis gazdaságokat is”. Ciolos kiállt amellett, hogy a gazdálkodókat is megilleti az azonnali hozzáférés az új tudáshoz. „Biztosítanunk kell azt, hogy minden érdekelt fél integrált módon együtt dolgozzon, és hogy a jó ötletek ne maradjanak a tudományos közleményekben elzárva, hanem jussanak el minden résztvevőhöz.” A természeti források kezelése Március 7-én, szerdán Brüsszelben több mint 300 érdekeltből, kutatóból és egyetemi oktatóból álló közönség előtt Ciolos kijelentette, hogy a mezőgazdasági termelékenység javítására irányuló kutatást a természeti források kezelésére is ki kell terjeszteni.
A konferencia közvetlenül követte egy új EUstratégia, a „Mezőgazdasági termelékenység és fenntarthatóság 2014-2020” elnevezésű Európai Innovációs Partnerség (EIP) múlt heti bejelentését az innováció javítására a mezőgazdasági szektorban.
„A tudománynak a mezőgazdaság minden aspektusát figyelembe kell vennie, ahelyett, hogy kizárólag a termelésre koncentrálna” – mondta az EU mezőgazdasági biztosa.
Ciolos hozzátette, hogy az intézkedések már készen állnak a Közös mezőgazdasági politika (CAP) második pillérében: például az innováció elősegítésére szolgáló kooperációs testületek, a gazdák számára szervezett tanácsadó szolgálat, valamint a gazdasági növekedést serkentő és állásteremtő befektetések mind segítik az EIP munkáját.
Mezőgazdasági innováció Ciolos az Európai Bizottság mezőgazdasági innovációra vonatkozó „nagyon ambiciózus javaslatainak” védelmére kelt, melyek, mint mondta, fenntarthatóbbá és versenyképesebbé fogják tenni az ágazatot, és különféle szinteken fogják támogatni a mezőgazdaságot. A konferencia célja az EU-nak a mezőgazdasági szektor számára 2013-ban nyújtandó kutatási és innovációs támogatását alkotó fő elemek megvitatása volt.
A zárt ülés során Anne Glover európai tudományos főtanácsadó kijelentette: „egy dolog világos - a „minden marad a régiben” most nem választható.” A skót egyetemek jelen lévő képviselője hangsúlyozta annak szükségességét, hogy „fokozódjon a változások sebessége” a tudósok és gazdák közötti távolság csökkentésében és a kutatási eredmények működő megoldásokra való lefordításában.
7
MONSANTO Sajtóközlemény, 2012. február 21. http://monsanto.mediaroom.com/index.php?s=43&item=1020
A Nyugati Nagy-Síkság gazdálkodói felkészülnek a MONSANTO új DroughtGard™ hibridjeinek termesztésére St. Louis (2012. február 21.) – Idén tavasszal az amerikai farmerek fogják elsőként kipróbálni a Monsanto legújabb, szárazságtűrő kukoricatermesztési rendszerét egy farmgazdaság-szintű termesztési kísérlet keretében, szerte a nyugati Nagy-síkságon. Az új DroughtGard™ hibridek a szárazságstressz körülményei között bekövetkező hozamveszteség enyhítésére szolgálnak.
tudom majd, mekkora előnyt jelent a szárazságtűrő kukorica termesztése a földjeimen.” A Monsanto szárazságtűrő fajták nemesítésével és kipróbálásával foglalkozó programjának évek óta kifejezetten a nyugati Nagy-síkság a célterülete. „Azzal, hogy a kísérleteket főképpen ott végezzük, ahol az ügyfeleink is vannak, maximális lehetőséget teremtünk a szárazságtűrés problémájának integrált nemesítési és biotechnológiai megközelítésére” – mondta Edge. „Tervbe vettük azt is, hogy szorosan együttműködünk a gazdákkal, hogy agronómiai ajánlásokkal is segíthessük őket.”
A DroughtGard™ hibridek a Genuity® kukoricafajta-család legújabb tagjai. Ezek a hibridek egyesítik a szárazságtűrésre szelektált germoplazmát és a géntechnológiával bevitt szárazságtűrő tulajdonságot a kedvező agronómiai tulajdonságokkal. A 2012. évi kísérletekhez a Monsanto a Genuity® VT Triple Pro®, a Genuity® VT Double Pro® és a Roundup Ready® Corn 2 vonalakból állítja elő a DroughtGard hibrideket.
2011 decemberében a Monsanto az USAbeli kereskedelmi forgalomba hozatal felé vezető út fontos állomásához érkezett, amikor az USA mezőgazdasági minisztériuma elrendelte a szárazságtűrési tulajdonság deregulációját. A működő szabályozási rendszerrel rendelkező, legfontosabb kukorica-importőröknél folyamatban van az importengedélyek beszerzése.
„A DroughtGard hibridek kiváló teljesítményt nyújtottak a kísérleteinkben, és bizonyították előnyüket a konkurens termékekkel szemben” – mondta Mark Edge, a DroughtGard hibridek vezető forgalmazója. „Ebben a tenyészidőszakban farmgazdaság-szintű kísérleteink fő célja az, hogy bemutassuk a gazdálkodóknak ezeknek a hibrideknek a teljesítményét, és visszajelzést kapjunk a ránk váró kereskedelmi döntésekhez.”
A szárazságtűrés tulajdonsága a németországi székhelyű BASF céggel folytatott növényi biotechnológiai együttműködés, a „Hozam és stressz” (Yield and Stress) részét képezi. Az együttműködés célja magasabb hozamú, valamint kedvezőtlen környezeti körülményekre, például a szárazságra kevésbé érzékeny növényfajták kifejlesztése.
A 2012. évi nagyszabású, farmgazdaság-szintű kísérletek körülbelül 250 farmer részvételével fognak zajlani majdnem 5000 hektáros területen a nyugati Nagy-síkságon, ennek a terméknek a célterületén. „Szívesen kipróbálom az olyan új eszközöket és technológiákat, amelyek segítik a kockázatkezelést a gazdaságomban” – mondta Clay Scott, egy délnyugatkansasi gazdálkodó. „A víz mindig központi probléma, így most, hogy lehetőségem van DroughtGard hibridet termeszteni ebben a tenyészidőszakban, meg-
8
Transzgénikus nyárfák (35S-gshI-11ggs és 35S-rbcS-gshI-6lgl) alkalmazása a fitoremediációban Gyulai Gábor1, Király Kata1,2, Bittsánszky András2, Malone P. Renee3, Gullner Gábor2, Kőmíves Tamás2 1
2
3
SZIE MKK GBI Gödöllő; MTA ATK NÖVI Budapest, DIT Dublin
e-mail:
[email protected];
[email protected];
[email protected];
[email protected];
[email protected];
[email protected]
I. rész hanem a hosszú életidejű, évelő, 'bonyolultabb' fás növények: a fák. Ezért nem a lágyszárú, hanem a fás életforma az ősibb ('fejletlenebb'), de 'sikeresebb', az életidő (ld. több ezer évig élő fenyők) és a nagyság (ld. mamutfenyő) értelmében. Mind a három 'leg'-növény nyitvatermő fa É-amerikai géncentrummal: a Föld legnagyobb tömegű növénye az óriás mamutfenyő (Sequoiadendron giganteum), a legmagasabb növénye a tengerparti mamutfenyő (Sequoia sempervirens) és a legtovább élő növénye a szálkásfenyő (Pinus longaeva) (a legöregebb élő példánya ma 4789 éves) (1. ábra). A nyitvatermőknek (pl. fenyők) minden faja fa (nincs 'lágyszárú, egynyári nyitvatermő').
1. Összefoglalás A transzgénikus növénynemesítésnek kiemelt szerepe van a fák mindkét nagy csoportjában, a tűlevelű nyitvatermőkben és a zárvatermő lombos fákban (ez utóbbin belül az erdei és gyümölcsfákban). Az erdei nyitva- és zárvatermő fákban elsősorban a fa mennyiségi és minőségi javítására, a gyors növekedésre és ellenállóságra való nemesítés a cél. A gyümölcsfák esetében az (a)biotikus stresszt tűrő képesség és a termés mennyiségének, minőségének és beltartalmi értékeinek a növelése, valamint az évekkel előrehozott virágzás indukciója a fő cél. A fák hosszú életideje megnehezíti ezeknek a céloknak az elérését, de a gyors növekedésű fákban (pl. a nyárfák) sok előrehaladás történt. Írásunk bevezető részében áttekintjük a fás növények nemesítésének evolúciós lehetőségeit, főbb csoportjait és tulajdonságait, majd összefoglaljuk a legfontosabb transzgénikus nyárfa kísérleteket, és beszámolunk a 35S-gshI transzgénikus szürke nyárban (Populus x canescens) elért eredményeinkről.
A fás növényeken belül a nyitvatermő 'tűlevelű' fák (nem minden nyitvatermőnek tű alakú a levele) ősibbek a zárvatermő lombos fáknál. A nyitvatermők fák fajszámban (Gingko 1 faj, Gnetumok 66 faj, Szágópálmák 185 faj, Fenyők - Coniferales 556 faj; összesen cca. 750 faj) elmaradnak a 250.000-es fajszámú zárvatermőktől. Fajdiverzitásban a nyitvatermők talán 'nem használták ki' a megjelenésük óta eltelt 350 millió évet, szemben a zárvatermők 150 millió éves fejlődésével. Igaz, a legkorábban megjelent podokarpuszok 169 faja és az 50 millió évvel később (200 millió évvel ezelőtt) megjelent fenyők (Pinaceae) 191 faja igen diverz fajkialakulást jelez.
2. Bevezetés A virágos növények evolúciójában nem az 'egyszerűbb' lágyszárú, egy/kétéves növények jelentek meg először,
1. ábra A három ősi mamutfenyő törzse, levélzete és toboza. (A) az óriás mamutfenyő (Sequoiadendron giganteum) egy példánya és 40 éves telepítése a gödöllői Arborétumban (fotó: Krassay L. 2011); (B) az elágazásra hajlamos tengerparti mamutfenyő (Sequoia sempervirens); és (C) az ősi kínai mamutfenyő (Metasequoia glyptrostroboides) (fotó: Gyulai Zs. G., Freiburg, 2010).
A
C
B
9
9
Genetikai értelemben a nyitvatermők további két „leg” tulajdonságban is közel állnak az elsőséghez. A Pinusok 9 hatalmas genomméretét (20 x 10 DNS bp) csak né9 hány liliom múlja felül (40 x 10 DNS bp),
összehasonlítva a búza (16 x 10 DNS bp; 2n=6x=42), 9 az ember (3,6 x 10 DNS bp; 2n=2x=46) és a nyárfa 9 igen kis (0,55x10 bp; 2n=4x=38) genomméretével (2. ábra).
A genomok mérete (x109 DNS bp) és kromoszómaszámuk (2n)
9
x10 bp 25
2n= 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5
20 15 10 5
2. ábra: A genom mérete és kromoszómaszáma. Nyitvatermő (Pinus) és zárvatermő (Populus) fák összehasonlítása a zárvatermő egy- és kétszikűekkel, valamint az emberi genommal.
Sejtszervek (kloroplasztisz és mitokondrium)
ben írták le) kloroplasztisza az egyik legkisebb méretű (107.122 bp; #NC014589), amelyet már csak az élősködő növények (pl. aranka) génvesztett kloroplasztisz méretei múlnak alul (Cuscuta obtusiflora) (85.286 bp; NC009949).
A teljes kloroplasztisz genom (cpDNS) méretében is az egyik nyitvatermő cikászpálma (Cycas taitungensis) felülmúlja (163.403 bp; #NC009618) a zárvatermő fákat (3. ábra). Igaz, a Cathaya argyrophylla fenyő (csak 1955200000 175000 150000 125000 100000 75000 50000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33
3. ábra A kloroplasztisz genom (cpDNS) méretei. A nyitvatermő (Pinus) és zárvatermő (Populus) fák összehasonlítása a zárvatermő egy- és kétszikűekkel. (1) Cycas taitungensis NC009618. (2) Amborella trichopoda NC005086. (3) Platanus occidentalis NC_008335. (4) Vitis vinifera NC007957. (5) Nuphar advena NC008788. (6) Nymphaea alba NC006050. (7) Liriodendron tulipifera NC008326. (8) Morus indica NC008359. (9) Prunus persica NC014697. (10) Populus trichocarpa NC009143. (11) Populus alba NC008235. (12) Arabidopsis thaliana NC000932. (13) Euglena gracilis NC001603. (14) Zea mays NC001666. (15) Hordeum vulgare NC008590. (16) Triticum aestivum NC002762. (17) Oryza sativa Japonica NC001320. (18) Oryza sativa Indica NC008155. (19) Equisetum arvense NC014699. (20) Marchantia polymorpha NC001319. (21) Lathyrus sativus NC014063. (22) Welwitschia mirabilis. NC010654. (23) Cedrus deodara NC014575. (24) Pinus longaeva NC011157. (25) Durinskia baltica NC014287. (26) Pinus monophylla NC011158. (27) Gnetum parvifolium NC011942. (28) Ephedra equisetina NC011954. (29) Cathaya argyrophylla NC014589 (1955). (30) Cuscuta obtusiflora NC009949. (31) Euglena longa NC002652. (32) Epifagus virginiana NC001568. Cucumis melo: 156.017 bp cpDNA (NC015983).
10
A cpDNS méretében a Floydiella terrestris zöldmoszat hatalmas kloroplasztisz-DNS-e a máig legnagyobb szekvenált cpDNS-minta (521.168 bp; #GU196268.1).
vatermő 'leg'-fafajt, a fatestnek ez a 'fejlődése' nem lett 'sikeresebb' (viszont ez tehette lehetővé a gyümölcsfák gyümölcsének megjelenését a tobozok helyett).
A mitokondrium genom méretére néhány adat: az apró genomú emberi (Homo s.) mtDNS 16.569 bp hosszú (#NC012920), összehasonlítva a növényi mtDNS méreteivel: pl. a lúdfű (Arabidopsis th.; 366.924 bp; #NC001284), szágópálma (Cycas taitungensis, 414.904 bp; #NC010303), szőlő (Vitis v., 773.279 bp; NC012119) és a sárgadinnye (Cucumis melo) eddig legnagyobb, óriásméretű mtDNS-ével (2.900.000 bp).
A lombosfák evolúciós kirajzása az alig száz ősi kétszikű 'ANITA' faj (basal dicots) megjelenésével kezdődött: ezek a fás Amborella (Új Kaledónia, 1 faj) mellett a lágyszárú Nymphaea (tündérózsa, vizitök, stb; Euramerika; 50 faj); a fás, örökzöld Illicium (pl. csillagánizs; Ázsia, Amerika; 42 fafaj), a fás Trimenia (Ausztrália, 8 faj) és a szintén fás, kúszó lián Austrobaileya (Ausztrália, 2 faj) fajai. Az ősi kétszikűeket követték a valódi kétszikűek (eudicots), közöttük a legtöbb fafajt (250) magába foglaló pillangós családot (Fabaceae), és a Rosaceae család legjelentősebb gyümölcsfáit (alma, körte, barack, szilva stb.). A pillangósok családja (Fabaceae) azért is nevezetes, mert az Astragalus (Csüdfüvek) nemzetsége a legnagyobb fajszámú (2.500 faj) növénynemzetség. Csak két növényrendben (Gunnerales, Geraniales) nem alakult (még) ki fa.
A fák evolúciója Az első és legősibb zárvatermő lombos fa (Amborella trichopoda) közel 140 millió ével ezelőtt jelent meg és ma is él az Új Kaledóniai szigeteken. Alacsony kétlaki kisméretű fa, amely egyivarú virágainak felépítésében már zárvatermő, de a fatörzs szerkezetében még nyitvatermő, mert fatestében csak vízszállító fasejtek (tracheidák) vannak, mint minden nyitvatermő (fenyőféle) fában. A kétlakiság is ősi bélyegnek tekinthető, mert a nyitvatermők között az ősi Ginkgo és a Cikászok is kétlakiak. A Gnetumok és a fenyők 'már' egylakiak (igaz a legősibb nyitvatermő, a fenyők közé tartozó Podokarpuszok egylakiak). A nyitvatermőkben nem alakult 'még' ki kétivarú virág.
Vízfelvétel, gyors növekedés, aquaporin gének A növények gyors növekedése, ezzel fitoremediációs kapacitása, attól függ, hogy milyen intenzíven és hatékonyan tudják felvenni a vizet és a benne oldott tápelemeket. A vízfelvétel genetikai szabályozása elsősorban az aquaporin (aqp) gének által kódolt AQUAPORIN (AQP) sejthártyafehérjék aktivitásának a függvénye (Agre P, kémiai Nobel díj, 2003). Az AQP fehérjék a MIP (major intrinsic protein) csoportba tartoznak, és aminosav-összetételükre az igen magas alanin-, glicin- és treonintartalom jellemző (4. ábra).
Az evolúcióban 'fejlettebb' zárvatermő lombos fa törzsében, az egymás fölötti fasejtek (tracheida) egybenyílásából kialakultak a facsövek (tracheák) (130 - 140 millió évvel ezelőtt) és jelen vannak minden zárvatermő lombos fában. Ha figyelembe vesszük a három fenti nyit-
45
NIP5-1.Arabidopsis t. BOR1.Arabidopsis t. K+ ion channel A.t. Myosin (Homo s.) Dragline silk (Nephila sp)
40 35 30 25
42
30 27
26 26
20
22
22 22
15 10
4. ábra Két aquaporin fehérje (NIP5-1, BOR1) aminosav-összetétele (aa %) összehasonlítva a növényi Kálium-ion csatorna, az emberi miozin, és a pókfonál (dragline silk) aa-összetételével.
31
21
14
7
5
5 8 3
0 Ala
10
10
9
Arg
7 5
4 1
Asn
4
0
Asp
6
5
1 0
Cys
2
3
Gln
4 4
0
Glu
5
Gly
2 2 0
His
11 12
5 6
5
1
Ile
0
Leu
Lys
2 2 0
Met
3 0
Phe
6
5
5 5
8
Pro
5 5
2 0
1
Ser
11
Thr
1 0
Trp
2
3 2
Tyr
3
5 6 2
Val
A MIP aquaporinok (26-30 kD) működése megegyezik az állatokban, ahol 13 típusuk van, és a növényekben, ahol 5 csoport ismert: PIP, TIP, NIP, SIP és XIP (PIP - plasma membrane intrinsic proteins, TIP - tonoplast intrinsic proteins, NIP - NOD26-like intrinsic proteins of symbiosome membranes, a SIP - small basic intrinsic proteins, és a be nem sorolt XIP intrinsic proteinek). Az aminosavszekvenciákból szerkesztett filogenetikai hasonlósági dendrogram három fő csoportba osztja az AQP fehérjéket, köztük az igen intenzív vízfelvevő tökféléket és a leggyorsabban növekvő nyárfákat (Populus) és a nyitvatermőket (Pinus, Picea) (5. ábra).
A fák hosszú élete és nagy tömege is a vízfelvétel függvénye. Növekedési erélyben is úgy tűnik, hogy a nyitvatermők a leghatékonyabbak. A gödöllői Arborétum kísérleti telepén látható olyan 40 éves mamutfenyőtelepítés, amely kétszer akkora fatömeget hozott, mint a 80-éves telepítésű feketefenyő (1. ábra), és többszörösét, mint a lombos fák. A lágyszárú zárvatermők között a Cucurbitaceae fajai (pl. tök, uborka, dinnye) a legintenzívebb növekedésűek (ld. a világ legnagyobb termését adó takarmánytököt).
AQLP.AAL 05942.Pinus taeda 5
NIP6-1.XP_003604209.Medicago truncatula NOD .26.XP_003546049.Glycine max
28 1
99
N O D , AQ P
AQP.AD N34021.C ucumis melo AQP.ABN11916.C ucumis sativus
AQ P
Pinus
NIP1-2.NP_193626.Arabidopsis_ thaliana
99 6
NIP1-3.XP_003568755.Brachypodium distachyon AQP.NP_0 01046375.Oryza sativa Japonica
15
NOD -26.C AD 67694.C ucurbita pe po
99 99 0
Si-TR P, N O D , AQ P
Si-TRP.BAK09175.C ucurbita moschata NOD -20.AD K56129.Fragaria chiloensis
99
NOD -26.C AB45652.Pisum sativum
54
NIP1-2.XP_003593786.Medicago truncatula
39 99
NIP-1.ABS72446.Vigna unguicula ta
24
NIP-11.DAA3387 4.Gossypium hirsutum NIP3-1.NP_174472.Arabidopsis thaliana
Picea - Populus
NIP1-1.XP_003571857.Brachypodium distachyon
99 7
99
NIP4-2.NP_198598.Arabidopsis thaliana NIP.XP_00 2302955.Populus trichocarpa NIP1-1.NP_001105721.Zea mays
99 83
AQP.ABK27103.Picea sitchensis NIP.XP_00 2314811.Populus trichocarpa
1
NIP1-1.XP_003634831.Vitis vinifera 15
AQP.ABN11917.C ucurbita ficifolia 99 26
NIP-12.AD E3429 2.Gossypium hirsutum NIP-13.AD E3429 3.Gossypium hirsutum AQP.XP_0 02317387.Populus trichocarpa
5
Populus
NIP-26.XP_002526017.Ricinus communis 45
BAJ96213.AQP.Hordeum vulgare
0
NIP-61.ABY19374.Lotus japonicus 10
AQP.XP_0 02973832.Selaginella moellendorffii
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
5. ábra Az aquaporin fehérjék (AQP, NIP, NOD and Si-TRP) filogenetikai kapcsolatai. A nyitvatermő (Pinus, Picea) és zárvatermő (lágyszárú és fás) fajok, valamint a 'külső csoport' Selaginella csipkeharaszt kiemelésével. A fehérjeszekvenciák (NCBI) letöltése, blast-elemzése és illesztése után a dendrogram szerkesztése Mega4 (Tamura et al. 2004) programmal történt a génbanki (NCBI) számok, a relatív genetikai távolság (mérce) és a bootstrap (x1000) értékek feltüntetésével.
3. Fitoremediáció
tással, talajból történő kivonással (fitoextrakció), vagy a szennyezőanyagok megkötésével, immobilizációjával.
A fitoremediáció ma már egy technológia, amelyben növényekkel történik a talajszennyeződések eltávolítása: a szennyezett talaj megtisztítása, remediálása. Összehasonlítva a fizikai (pl. talajelhordás), kémiai (pl. Na2EDTA kelát-kezelés) és biológiai (pl. baktériumok alkalmazása) remediációs módszerekkel, a növények használata költséghatékony és kevésbé káros a környezetre. A mérgezés felszámolása történhet lebon-
A fitoextrakció során, a növények tápanyagfelvevő mechanizmusát használjuk fel a szennyezőanyagok talajszint feletti szövetekben történő akkumulációjához. Néhány évi növekedés után a föld fölötti biomasszát begyűjtve a szennyezés eltávolítható a területről. A növényanyag elégetéséből (bioenergia)visszamaradt hamuban tovább koncentrálódnak a szennyezőanya-
12
gok, amelyeket újrahasznosíthatunk, vagy lezárt hulladéktárolókba helyezhetünk.
A GSH (glutation) és szerepe a stressz elleni védekezésben
Fitoextrakcióra azok a növények alkalmasak, amelyek képesek a szennyezőanyagok gyors felvételére, és a föld fölötti szöveteikben történő akkumulációjára/tűrésére/lebontására, amelyre a Populus fajok kiemelten alkalmasak. Ültetésük egyszerű, jól gyökeresednek, vegetatív úton könnyen szaporíthatók, növekedésük gyors (4-5 méter/év).
Rey-Pailhade 1888-ban izolált élesztőből egy olyan vegyületet, amely elemi kénnel reagálva spontán reakcióban hidrogén-szulfidot termelt. A vegyületet két görög szó felhasználásával filotionnak ("kenet szerető") nevezte el (Meister, l988). 1921-ben Hopkins vizsgálta újra ezt a vegyületet, és először (tévesen) glutamátból és ciszteinből álló dipeptidként jellemezte. A két aminosav kapcsolódására utalva Hopkins nevezte el a vegyületet glutationnak (GSH) (glutaminsav+filotion +pepton). amely elnevezés egyben az eredeti filotion névhez és az egyszerű peptideket jelző pepton végződéshez is kapcsolódott. Hopkins később megismételte vizsgálatait, és 1929-ben helyesen ismerte fel a GSH tripeptid voltát.
A Populus fajokra, a fás növények közül a legjobban tanulmányozott fajokra, számos módszert dolgoztak ki erdészeti, vegetatív szaporítási, szövettenyésztési, géntranszformációs nemesítési és betakarítási eljárásokra. A nyárfajoknak magas a transpirációs rátájuk, hosszú gyökérzetük révén elérik a talaj mélyebb vízrétegeit, könnyen adszorbeálják, lebontják és/vagy detoxifikálják a szennyezőanyagokat, miközben gátolják a talajeróziót is. Fajai világszerte elterjedtek főként az ártéri területeken, így nagy valószínűséggel található a potenciális fitoremediációs területekre megfelelő Populus faj. A nyár nem része az emberi tápláléknak, habár számos állatfaj hasznosítja táplálékként (pl. rovarok) és lakhelyként (pl. madarak). Mindezek alapján a Populus fajok ideális jelöltek a fitoremediációra történő nemesítésre (1. táblázat, lásd II. részben ). A legtöbb nyárfával végzett fitoremediációs feladatot az Egyesült Államokban dolgozták ki, ahol már több erre szakosodott gazdasági társulás alakult. Ezek között is a legfontosabbak a glutation (GSH) alapú fitoremediációra génnemesített 35S-gshI transzgénikus nyárfák.
A redukált GSH (-L-glutamil-L-ciszteinil-glicin) oxidált formája a GSSG, melyben két GSH molekula kénhídon keresztül kapcsolódik össze. A GSSG visszaalakulását GSH-vá a glutation reduktáz enzim (GR) katalizálja és a reakcióhoz a fotoszintetikus elektrontranszport-láncban termelődött NADPH-t használja fel. A GSH a növényi antioxidáns rendszer fontos eleme. Szintézisének két utolsó lépésében két ATP-t igénylő lépés van. Az elsőben a γ-glutamil-cisztein (γ-EC) jön létre a glutaminsav és a cisztein között, amelyben nem a szokásos peptidkötés alakul, ki hanem egy speciális peptidkötés, amelyben a glutaminsav nem az α-, hanem a γ-karboxilcsoportjával kapcsolódik a ciszteinhez, aminek következtében a glutationt a proteolitikus enzimek nehezen tudják lebontani.
6. ábra A glutation bioszintézisének két utolsó enzimatikus lépése és a reakciókat katalizáló enzimek.
13
A második lépésben a glicin kapcsolódik a C-terminális helyzetű ciszteinhez, így alakítva ki a glutation tripeptidet. Az első lépést a γ-glutamilcisztein szintáz enzim (γ-ECS) (kódoló génje a gsh1), a másodikat a glutation szintáz enzim (GS) (kódoló génje a gsh2) katalizálja. A reakció végbemegy a citoszolban és a kloroplasztban is (6. ábra).
A fák biotechnológiai modellnövénye a nyárfa A nyárfa az erdészeti biotechnológiai kutatások modellnövénye. Ezt annak köszönheti, hogy rendelkezik számos olyan, a többi fás növényben együtt nem jelentkező tulajdonsággal, amelyek megkönnyítik a biotechnológiai és molekuláris biológiai kutatásokat. Ezek a következők:
A GSH a stressz elleni védelemben több ponton is hat, melyek közül a reaktív oxigéngyökök elleni védelem (különösen a membránlipidek és -proteinek védelme), a H2O2 elleni védelem (az aszkorbinsav regenerációján keresztül), és a fitoremediációs kapacitást biztosító nehézfémkötő fehérjék (HMBP – heavy metal binding proteins) (pl. fitokelatinok) prekurzoraként a teljes növényi nehézfémtűrésben tölt be központi szerepet.
Kisméretű a nukleáris genom (2. ábra), a haploid genom 9 mérete 0,485±10 x 10 bp, hasonló a rizsgenom méretéhez, és csak 4 nagyobb az Arabidopsisénál, de 40 kisebb, mint a fenyő genomja; Ismert a Populus trichocarpa teljes genomszekvenciája (Tuskan et al. 2006); Könnyű a vegetatív szaporíthatóság, amellyel a genetikai állomány változatlanul fenntartható; Gyors a növekedése és a termőre fordulása, a kísérletek viszonylag gyorsan (8-10 év) elvégezhetők; Könnyű transzformálhatóság, könnyű a transzgénikus fák előállítása.
A fitokelatinok kiinduló molekulája a GSH, melyek bioszintézisét a fitokelatin szintáz enzim katalizálja: (γGluCys)nGly + (γGluCys)nGly (γGluCys)n+1Gly (n = 1,2,3…). A Cu, Cd, Pb és a Zn különösen jól kötődnek a Cys (cisztein) tiol (SH) csoportjához, oldható fémkelátot hozva létre. A GSH, hasonlóan a többi kéntartalmú peptidhez, a xenobiotikumok (kémiai szennyeződések) nagy csoportjával képes reakcióba lépni (pl. GSH-herbicid komplex), amelyeket az ABC transzporterek (ATP binding casette) szállítanak a vakuólum 'depóba'.
14
