Razlika med hibridnimi in gensko spremenjenimi semeni

HIBRIDNA SEMENA

Hibrid je ustvarjen, kadar sta dve gensko različni matični rastlini iste vrste navzkrižno oprašeni. Med opraševanjem cvetni prah moškega oplodi gamete iz ženskih jajčnikov in tako ustvari seme potomcev. Genetski material iz moških in ženskih rastlin se kombinira in tvori tako imenovano hibridno seme prve generacije (F1).

V naravi:

Cvetoče rastline so razvile različne mehanizme, da bi ustvarile potomce z različnimi genetskimi lastnostmi za večjo možnost preživetja v spreminjajočih se okoljih.

Dicliny je pojav enostavnih (v nasprotju s hermafroditom) cvetov. Dioecious rastline nosijo moške in ženske cvetove na ločenih rastlinah (v nasprotju z enorodnimi, ki nosijo oboje na isti rastlini). To sili v navzkrižno opraševanje.

Dihogamija je časovna razlika v zrelosti praha in stigme (moški in ženski reproduktivni rastlinski organi), kar ponovno spodbuja navzkrižno opraševanje. Protandry se nanaša na dehiscence (zorenje) prašnika, preden stigma postane dovzetna, medtem ko je protogyny mogoče razumeti kot nasprotni scenarij.

Samokompatibilnost (zavračanje cvetnega prahu z iste rastline) in herkogamija (prostorska ločitev prašnikov in stigme) zagotavljata izogibanje samoplodnosti.

Samokompatibilnost je razdeljena na heteromorfni in homomorfni tip. Rastline z rastlinskimi vrstami (2 vrste cvetov) ali tristilnimi (3 vrste) heteromorfnimi cvetovi kažejo vidne razlike v reproduktivnih strukturah med posameznimi vrstami. Za opraševanje zaradi stigme in stilske višine so kompatibilne samo rože različnih vrst. Homomorfne rože, čeprav so morfološko enake (po videzu), imajo združljivosti, ki jih nadzirajo geni. Bolj ko je genetska podobnost med cvetnim prahom in ovulami (ženske gamete), večja je verjetnost, da bodo neplodne za oploditev. [I]

Komercialna uporaba:

Čeprav se hibridizacija v naravi pojavlja v naravi, jo lahko rejci rastlin nadzirajo, da razvijejo rastline s tržno zaželeno kombinacijo lastnosti. Primeri so odpornost na škodljivce, bolezni, kvarjenje, kemikalije in okoljske obremenitve, kot so suša in zmrzal, pa tudi izboljšanje pridelka, videza in profila hranil.

Hibridi nastajajo v nizko tehnoloških okoljih, kot so pokrita poljščine ali rastlinjaki. Primeri novih pridelkov, ki obstajajo le kot hibridi, so kanola, grenivke, sladka koruza, kantalope, lubenice brez semen, tangelosi, klementine, apriumi in lutke. [ii] Hibridne rastline so bile raziskovane v ZDA v dvajsetih letih prejšnjega stoletja in v tridesetih letih 20. stoletja, hibridna koruza je postala široko uporabljena. [iii]

Hibridizacija izvira iz teorij Charlesa Darwina in Gregorja Mendela sredi 1800-ih. Prva metoda, ki jo uporabljajo kmetje, je poznana kot odstranitev koruze, pri kateri se cvetni prah matičnih koruze odstrani in posadi med vrsticami očetov, kar zagotavlja opraševanje le z očetovimi pelodi. Tako so semena, nabrana iz matičnih rastlin, hibridi. ⁱⁱ Ročno odstranjevanje moških organskih struktur rastline je znano kot ročna emaskulacija.

Spreminjanje spola je še ena metoda, ki so jo kmetje sprejeli, da bi usmerili rejo rastlin. Izražanje spola lahko nadziramo s spreminjajočimi se dejavniki, kot so prehrana rastlin, izpostavljenost svetlobi in temperaturam ter fitohormoni. Rastlinski hormoni, kot so avksini, eter, etefon, citokinini in brassinosteroidi, pa tudi nizke temperature povzročajo premik k izrazu ženskega spola. Hormonski tretmaji gibberellinov, srebrovega nitrata in pthalimida ter visoke temperature ponavadi dajejo prednost moški. ^jaz

Patentiranje in gospodarski pomisleki

Generacija F1 je edinstvena sorta, ki bo s križanjem lastne generacije za proizvodnjo serije F2 povzročila rastline z novimi, naključnimi genetskimi kombinacijami matične DNK. Iz tega razloga semena F1 dajo svojim proizvajalcem patentne pravice, saj je treba vsako seme vsako leto kupiti za sajenje.

Hibridna semena so sicer koristna za uporabo v državah v razvoju, saj so stroški semen skupaj z zahtevo dragih strojev za gnojenje in uporabo pesticidov. The Zelena revolucija, Kampanja, namenjena širjenju uporabe hibridnih semen za povečano pridelavo hrane, je dejansko pomenila gospodarsko škodo v podeželskih kmetijskih skupnostih. Zaradi visokih stroškov vzdrževanja so kmetje prisilili v prodajo svojih kmetijskih gospodarstev, še bolj pa se je povečal razkorak med bogatimi in revnimi.

GM SEMENA

Rekombinantna tehnologija DNK vključuje spajanje genov organizmov, tudi iz različnih vrst (ki v naravi ne bi nikoli mogle), da bi prišlo do "transgenega" organizma. Namesto spolne reprodukcije se za ustvarjanje gensko spremenjenega organizma uporabljajo drage laboratorijske tehnike ali "GSO". ⁱⁱ

Metode:

Genske puške so najpogostejša metoda vnašanja tujega genskega materiala v genome monokotskih pridelkov, kot sta pšenica ali koruza. DNK se veže na delce zlata ali volframa, ki se pospešijo pri visoki energijski ravni in prodrejo v celično steno in membrane, kjer se DNK integrira v jedro. Pomanjkljivost je, da lahko pride do poškodbe celičnega tkiva. [Iv]

Agrobakterije so rastlinski paraziti, ki imajo naravno sposobnost preoblikovanja rastlinskih celic z vstavitvijo svojih genov v rastlinske gostitelje. Te genetske informacije, ki jih nosijo na obroču ločene DNK, znane kot plazmid, označujejo rast tumorjev v rastlini. Ta prilagoditev bakteriji omogoča pridobivanje hranil iz tumorja. Znanstveniki uporabljajo Agrobacterium tumefaciens kot vektor za prenos zaželenih genov prek Ti (plazmida), ki povzroča tumor, v dvodomne rastlinske sorte, kot so krompir, paradižnik in tobak. T DNA (transformira DNK) se integrira v rastlinsko DNK in te gene nato rastlina izrazi. [V]

Mikroinjekcija in elektroporacija sta drugi metodi prenosa genov v DNK, prvi neposredno, drugi pa skozi pore. Pred kratkim sta se tehnologiji CRISPR-CAS9 in TALEN izkazali za še natančnejše metode urejanja genomov.

Prenosi DNK se dogajajo tudi v naravi, predvsem v bakterijah prek mehanizmov, kot so aktivnost transpozonov (genetskih elementov) in virusov. Tako se razvije veliko patogenov, da postanejo odporni na antibiotike. ^iv

Rastlinski genomi so spremenjeni tako, da vključujejo lastnosti, ki se v naravi ne morejo pojaviti. Ti organizmi so patentirani za uporabo v prehrambeni in medicinski industriji, med drugimi biotehnološkimi aplikacijami, kot so proizvodnja farmacevtskih izdelkov in drugih industrijskih izdelkov, biogoriv in ravnanja z odpadki. ⁱⁱ

Komercialna uporaba:

Prva „gensko spremenjena“ rastlina je bila tobačna rastlina, odporna na antibiotike, proizvedena leta 1982. Sledila so poljska preskušanja tobačnih rastlin, odpornih na herbicide v Franciji in ZDA, leta 1986, leto kasneje pa je belgijsko podjetje gensko inženirno odporno na žuželke. tobak. Prvo gensko prodano živilo je bil tobak odporen proti virusom, ki je leta 1992 vstopil na trg Ljudske republike Kitajske. ^iv "Flavr Savr" je bil prvi gensko spremenjen pridelek v ZDA leta 1994: paradižnik, odporen proti gnilobi, ki ga je razvil Calgene, podjetje, ki ga je pozneje kupil Monsanto. Istega leta je Evropa odobrila svoj prvi gensko inženirski pridelek za komercialno prodajo, tobak, odporen na herbicide. ⁱⁱ

Rastline tobaka, koruze, riža in bombaža so bile spremenjene z dodajanjem genetskega materiala iz bakterije Bt (Bacili thuringiensis) vključiti lastnosti bakterije, odporne na žuželke. Odpornost proti virusu mozaika kumare je bila med drugimi patogeni uvedena na posevke papaje, krompirja in bučk. Kulture, ki so pripravljene za okroglo strugo, na primer sojo, lahko preživijo v izpostavljenosti herbicidu, ki vsebuje glifosat, imenovanem Round-up. Glifosat ubije rastline z motenjem njihovih presnovnih poti, ki sintetizirajo aminokisline. ^iv

Rastlinski hranilni profili so bili izboljšani zaradi koristi za zdravje ljudi in izboljšane krme za živino. Države, ki se zanašajo na semenske in stročnice, ki jim naravno primanjkuje aminokislin, proizvajajo semena GM z višjo vsebnostjo aminokislin lizin, metionin in cistein. Riž, obogaten z bero karotenom, je bil uveden v azijskih državah, kjer je pomanjkanje vitamina A pogost vzrok za težave z vidom pri majhnih otrocih.

Pharming rastlin je še en vidik genskega inženiringa. To je uporaba množično modificiranih rastlin za proizvodnjo farmacevtskih izdelkov, kot so cepiva. Rastline, kot so talijska kreša, tobak, krompir, zelje in korenček, so najpogosteje uporabljene rastline za genetske raziskave in nabiranje koristnih spojin, saj lahko posamezne celice odstranimo, spremenimo in gojimo v tkivnih kulturah, da postanejo masa nediferenciranih celic, imenovanih a kalus. Te celice kalusa se še niso specializirale za delovanje in zato lahko tvorijo celotno rastlino (pojav, znan kot totipotenca). Ker se je rastlina razvila iz ene same gensko spremenjene celice, bo celotna rastlina sestavljena iz celic z novim genomom in nekateri njeni semeni bodo ustvarili potomce z enako uvedeno lastnostjo. ^v

Etične razprave in gospodarski učinki

Do leta 1999 je dve tretjini vseh ameriških predelanih živil vseboval GM sestavine. Od leta 1996 se je skupna površina zemljišča, ki goji GSO, povečala za 100-krat. GM tehnologija je povzročila veliko povečanje pridelka in dobička kmetov, pa tudi zmanjšanje uporabe pesticidov, zlasti v državah v razvoju. ⁱⁱ Ustanovitelji genskega inženiringa pridelkov, in sicer Robert Fraley, Marc Van Montagu in Mary-Dell Chilton, so bili leta 2013 nagrajeni s svetovno nagrado za hrano za izboljšanje "kakovosti, količine ali razpoložljivosti" hrane na mednarodni ravni.. ^iv

Proizvodnja gensko spremenjenih organizmov je še vedno sporna tema in države se med seboj razlikujejo po urejanju patentnih in tržnih vidikov. Zaskrbljena vprašanja vključujejo varnost za prehrano ljudi in okolje ter vprašanje, ali živi organizmi postanejo intelektualna lastnina. Cartagenski protokol o biološki varnosti je mednarodni sporazum o varnostnih standardih v zvezi s proizvodnjo, prenosom in uporabo GSO.