Hybridní a GM semena

HYBRIDNÍ SEZNAM

Hybrida je vytvořena, když dvě geneticky odlišné mateřské rostliny stejného druhu jsou křížově opeřené. Během opylení pyl z mužského pohlaví oplodňuje gamety z ženských vaječníků a produkuje semena potomků. Genetický materiál z mužských a samičích rostlin se skládá z tzv. Hybridních semen první generace (F1).

V přírodě:

Kvetoucí rostliny vyvinuly různé mechanismy, aby produkovaly potomky s různými genetickými znaky pro větší šance na přežití v měnících se prostředích.

Dicliny jsou výskyt jednosexuálních květin (na rozdíl od hermafroditů). Dvojité rostliny nesou samčí a samičí květy na samostatných rostlinách (na rozdíl od jednokolejných, které nesou jak na stejné rostlině). To nutí křížové opylení.

Dikogamie je časový rozdíl v zrání prasat a stigmatu (mužské a samičí reprodukční orgány), což opět povzbuzuje křížení opeření. Protandry se odkazuje na dehiscence (dozrávání) prasete před stigma je vnímavý, zatímco protogyny mohou být viděny jako opačný scénář.

Vlastní neslučitelnost (odmítnutí pylů z téže rostliny) a herkogamie (prostorové oddělení prašníků a stigmatu) zaručuje, že se nedoporučuje samooplodnění.

Vlastní neslučitelnost je rozdělena na heteromorfní a homomorfní typy. Rostliny s distylem (2 druhy květin) nebo třemi typy (3 typy) heteromorfních květin vykazují viditelné rozdíly v reprodukčních strukturách mezi jednotlivými typy. Pouze květy různých typů jsou kompatibilní pro opeření kvůli stigmatu a výšce stylu. Homomorfní květy, ačkoliv jsou morfologicky stejné (ve vzhledu), mají kompatibilitu řízenou geny. Čím více genetické podobnosti mezi pelenem a ovulemi (ženské gamety), tím pravděpodobněji jsou nekompatibilní pro oplodnění. [I]

Komerční použití:

I když hybridizace nastává přirozeně v přírodě, může být kontrolována rostlinnými chovateli, aby se vyvinuly rostliny s komerčně žádoucí kombinací vlastností. Příklady jsou odolnost vůči škůdcům, chorobám, znehodnocování, chemickým látkám a enviromentálním stresům, jako je sucho a mráz, stejně jako zlepšení výnosu, vzhledu a nutričního profilu.

Hybridy jsou vyráběny v prostředí s nízkou technickou náročností, jako jsou zastřešené polní plodiny nebo skleníky. Příklady nových plodin, které existují pouze jako hybridy, zahrnují Canola, grapefruit, kukuřici cukrovou, cantaloupes, melouny bez semen, tangely, klementinky, apríly a plupy. [ii] Hybridní plodiny byly ve Spojených státech zkoumány ve dvacátých letech minulého století a ve 30. letech 20. století se hybridní kukuřice široce využívala. [iii]

Hybridizace pochází z teorií Charlese Darwina a Gregora Mendela v polovině osmdesátých let. První metoda, kterou používají zemědělci, je známá jako odlupování kukuřice, kde se pyl matky kukuřičných rostlin odstraňuje a vysazuje mezi řady otcovských rostlin a zajišťuje opeření pouze od otce piva. Semena získaná z mateřských rostlin jsou tedy hybridní. ⁱⁱ Ruční odebrání struktur mužských orgánů v rostlinách je známé jako ruční emaskulace.

Pohlavní modifikace je další metodou, kterou zemědělci přijali za účelem přímého chovu rostlin. Sexuální vyjádření lze řídit změnami faktorů, jako je výživa rostlin, expozice světla a teploty a fytohormony. Rostlinné hormony, jako jsou auxiny, éter, erthefon, cytokininy a brassinosteroidy, stejně jako nízké teploty způsobují posun směrem k ženskému sexuálnímu výrazu. Hormonální léčba gibberellinů, dusičnanu stříbrného a pthalimidu, stejně jako vysoká teplota, mají tendenci upřednostňovat mravnost. ⁱ

Patentové a ekonomické zájmy

Generace F1 je jedinečná odrůda, která při překročení vlastní generací k produkci řady F2 vede k rostlinám s novými, náhodnými genetickými kombinacemi původní DNA. Z tohoto důvodu semena osiva F1 dávají svým producentům práva na patentování, neboť stejné semeno je třeba zakoupit každý rok pro výsadbu.

Ačkoli jsou prospěšné, hybridní semena jsou příliš drahá pro použití v rozvojových zemích, neboť náklady na osivo jsou spojeny s požadavkem nákladných strojů na fertigace a aplikaci pesticidů. The Zelená revoluce, kampaň zaměřená na šíření používání hybridních semen pro zvýšení produkce potravin, byla ve venkovských zemědělských společenstvích skutečně ekonomicky škodlivá. Vysoké náklady na údržbu zahrnovaly nucené zemědělce, aby prodali svůj pozemek zemědělským podnikům, což ještě více rozšiřovalo propast mezi bohatými a chudými.

GM SEEDS

Technologie rekombinantní DNA zahrnuje sdružování genů organismů, a to i z různých druhů (které se v přírodě nemohou rozmnožovat), což vede k "transgennímu" organismu. Spíše než sexuální rozmnožování, drahé laboratorní techniky se používají k vytvoření geneticky modifikovaného organismu, nebo "GMO". ⁱⁱ

Metody:

Genetické zbraně jsou nejčastějším způsobem zavedení cizího genetického materiálu do genomů monokulturních plodin, jako je pšenice nebo kukuřice. DNA je vázána na částice zlata nebo wolframu, které jsou zrychleny při vysokých úrovních energie a pronikají do buněčné stěny a membrán, kde se DNA začleňuje do jádra. Nevýhodou je, že může dojít k poškození buněčné tkáně. [Iv]

Agrobakterie jsou rostlinné parazity, které mají přirozenou schopnost transformovat rostlinné buňky vložením svých genů do rostlinných hostitelů.Tato genetická informace, nesená na kruhu oddělených DNA známých jako plazmid, kóduje růst nádorů v rostlině. Tato adaptace umožňuje bakteriím získat živiny z nádoru. Vědci používají Agrobacterium tumefaciens jako vektor pro přenos žádoucích genů přes Ti (tumor-inducing) plazmid do dvouděložných rostlinných odrůd, jako jsou brambory, rajčata a tabák. T DNA (transformující DNA) se integruje do rostlinné DNA a tyto geny jsou pak rostlinami vyjádřeny [v]

Mikroinjekce a elektroporace jsou dalšími způsoby přenosu genů do DNA, první přímo a druhá přes póry. V poslední době se technologie CRISPR-CAS9 a TALEN objevily jako ještě přesnější metody editace genomů.

Přenosy DNA se vyskytují také v přírodě, zejména v bakteriích prostřednictvím mechanismů, jako je aktivita transpozonů (genetické prvky) a viry. To je, kolik patogenů se vyvíjí, aby se staly odolnými vůči antibiotikům. ^iv

Rostlinné genomy jsou modifikovány tak, aby zahrnovaly vlastnosti, které se v daném druhu nemohou vyskytovat přirozeně. Tyto organismy jsou patentovány pro použití v potravinářském a lékařském průmyslu, mimo jiné v biotechnologických aplikacích, jako je výroba farmaceutických a jiných průmyslových výrobků, biopaliva a nakládání s odpady. ⁱⁱ

Komerční použití:

První geneticky modifikovaná plodina byla GM rostlinná tabák odolná vůči antibiotikům, která byla vyrobena v roce 1982. V roce 1986 a poté o rok později belgická firma geneticky modifikovaná, odolná proti hmyzu, tabák. První geneticky modifikované potraviny prodávané na trhu byly tabák odolný vůči viru, který vstoupil na trh Čínské lidové republiky v roce 1992. ^iv "Flavr Savr" byla první GM plodinou prodávanou komerčně v USA v roce 1994: rajčata rezistentní proti hnilobě vyvinutá firmou Calgene, která byla později koupena společností Monsanto. V témže roce schválila Evropa svou první geneticky upravenou plodinu pro komerční prodej, tabák odolný vůči herbicidům. ⁱⁱ

Tabák, kukuřice, rýže a bavlníkové rostliny byly modifikovány přidáním genetického materiálu z bakterie Bt (Bacil thuringiensis) pro začlenění bakteriálních vlastností odolných proti hmyzu. Odolnost vůči viru mozaiky okurek, mezi jinými patogeny, byla zavedena do papáje, bramborových a squashových plodin. Plodiny typu "Round-up Ready", jako jsou sójové boby, jsou schopny přežít vystavení herbicidu obsahujícímu glyfosát známému jako Round-up. Glyfosát zabíjí rostliny tím, že narušuje metabolické dráhy, které syntetizují aminokyseliny. ^iv

Výživové profily rostlin byly vylepšeny z hlediska přínosů pro lidské zdraví a zlepšení živočišné výživy. Země, které využívají osiva a zeleninové plodiny, které přirozeně postrádají aminokyseliny, produkují GM semena s vyššími úrovněmi aminokyselin lyzin, methionin a cystein. Rata bohatá na betakaroten byla zavedena do asijských zemí, kde je nedostatek vitamínu A běžnou příčinou problémů se zrakem u malých dětí.

Rastlinné léčení je dalším aspektem genetického inženýrství. Jedná se o použití masově pěstovaných modifikovaných rostlin pro výrobu farmaceutických produktů, jako jsou vakcíny. Rostliny jako je thale řeřich, tabák, brambor, zelí a mrkev jsou nejčastěji používané rostliny pro genetický výzkum a sklizeň užitečných sloučenin, protože jednotlivé buňky mohou být odstraněny, pozměněny a pěstovány v tkáňových kulturách, aby se staly hmotou nediferencovaných buněk nazývaných kalus. Tyto kalusové buňky se ještě nezabývají funkcí a mohou tak tvořit celou rostlinu (fenomén známý jako totipotency). Vzhledem k tomu, že se rostlina vyvinula z jediné geneticky modifikované buňky, celá rostlina se bude skládat z buněk s novým genomem a některé z jejích semen budou produkovat potomky se stejným zavedeným znakem. ^proti

Etické diskuse a ekonomické dopady

Do roku 1999 dvě třetiny všech zpracovaných potravin v USA obsahovaly GM přísady. Od roku 1996 se celková plocha půdy, která pěstuje GMO, zvýšila 100 násobně. GM technologie vedla k velkému nárůstu výnosů plodin a zisku zemědělců, stejně jako ke snížení používání pesticidů, zejména v rozvojových zemích. ⁱⁱ Zakladatelé genetického inženýrství rostlin, jmenovitě Robert Fraley, Marc Van Montagu a Mary-Dell Chilton, získali v roce 2013 cenu za světovou výživu za zlepšení "kvality, množství nebo dostupnosti" jídla na mezinárodní úrovni. ^iv

Výroba GMO je stále kontroverzním tématem a země se liší v regulaci patentových a marketingových aspektů. Zvláštní obavy zahrnují bezpečnost pro lidskou spotřebu a životní prostředí a otázku, zda se živé organismy stávají duševním vlastnictvím. Kartagenský protokol o biologické bezpečnosti je mezinárodní dohoda o bezpečnostních normách týkajících se výroby, přenosu a používání GMO. ⁱⁱ