Forskel mellem hybrid- og GM-frø
Share
HYBRID-Frø
En hybrid oprettes, når to genetisk forskellige stamplanter af samme art krydsbestøves. Under pollinering befrugter pollen fra hanen gameter fra de kvindelige æggestokke for at producere afkomfrø. Genetisk materiale fra mandlige og kvindelige planter kombineres og danner det, der er kendt som første generation (F1) hybridfrø.
I naturen:
Blomstrende planter har udviklet forskellige mekanismer for at producere afkom med forskellige genetiske egenskaber for større chance for overlevelse i skiftende miljøer.
Diklini er forekomsten af unisexuelle (i modsætning til hermaphrodite) blomster. Dioecious planter bærer mandlige og kvindelige blomster på separate planter (i modsætning til monoecious, der bærer begge på den samme plante). Dette tvinger krydsbestøvning til at finde sted.
Dichogamy er den tidsmæssige forskel i modenhed mellem anther og stigma (henholdsvis mandlige og kvindelige reproduktive planteorganer), hvilket igen tilskynder til krydsbestøvning. Protandry refererer til dehiscence (modning) af anther, inden stigmatisering bliver modtagelig, mens protogyny kan ses som det modsatte scenarie.
Selvinkompatibilitet (afvisning af pollen fra den samme plante) og herkogami (rumlig adskillelse af anthers og stigma) sikrer, at selvbefrugtning undgås.
Selvinkompatibilitet er opdelt i heteromorfe og homomorfe typer. Planter med distyle (2 typer blomster) eller tristyle (3 typer) heteromorfe blomster udviser synlige forskelle i reproduktionsstrukturer mellem hver type. Kun blomster af forskellige typer er kompatible til bestøvning på grund af stigma og stilhøjder. Selvom morfologisk er de samme (i udseende) homomorfe blomster, har kompatibiliteter kontrolleret af gener. Jo mere genetisk lighed mellem pollen og ægløsning (kvindelige gameter), jo mere sandsynligt er de for at være uforenelige med befrugtning. [I]
Kommerciel brug:
Selvom hybridisering forekommer naturligt i naturen, kan det kontrolleres af planteopdrættere at udvikle planter med en kommercielt ønskelig kombination af træk. Eksempler er modstand mod skadedyr, sygdomme, ødelæggelse, kemikalier og miljøspændinger som tørke og frost samt forbedring af udbytte, udseende og næringsstofprofil.
Hybrider produceres i lavteknologiske miljøer såsom overdækkede afgrøder eller drivhuse. Eksempler på nye afgrøder, der kun findes som hybrider, inkluderer Canola, grapefrugt, sukkermajs, cantaloupes, frøfrie vandmeloner, tangelos, klementiner, apriums og pluots. [ii] Hybridafgrøder blev undersøgt i USA i 1920'erne, og i 1930'erne var hybridmajs blevet vidt udbredt. [iii]
Hybridisering stammede fra teorierne om Charles Darwin og Gregor Mendel i midten af 1800-tallet. Den allerførste metode, der anvendes af landmænd, er kendt som majsafskærmning, hvor modermajsplantenes pollen fjernes og plantes mellem rækker af faderplanter, hvilket kun sikrer bestøvning fra faderpollen. Således er frøene, der høstes fra moderplanterne, hybrider. ii Den manuelle fjernelse af plantens mandlige organstrukturer er kendt som håndemasculation.
Kønsmodificering er en anden metode, der er anvendt af landmænd med henblik på at lede planteavl. Kønsekspression kan kontrolleres ved at ændre faktorer såsom plantenæring, lys- og temperatureksponering og fytohormoner. Plantehormoner såsom auxiner, etherl, erthephon, cytokininer og brassinosteroider såvel som lave temperaturer forårsager et skift mod ekspression af kvindelig køn. Hormonbehandlinger af gibberelliner, sølvnitrat og pthalimid, samt høje temperaturer, er tilbøjelige til at forstyrre elendighed. jeg
Patentering og økonomiske bekymringer
F1-generationen er en unik sort, der, når den krydses med sin egen generation for at fremstille F2-serien, vil resultere i planter med nye, tilfældige genetiske kombinationer af moder-DNA. Af denne grund giver F1-frøene deres producenter patenteringsret, da det samme frø skal købes hvert år til plantning.
Selvom de er fordelagtige, er hybridfrø for dyrt til brug i udviklingslande, da omkostningerne ved frø er koblet sammen med kravet om dyre maskiner til befrugtning og anvendelse af pesticider. Det Grøn revolution, en kampagne, der sigter mod at sprede brugen af hybridfrø til øget fødevareproduktion, var faktisk økonomisk skadelig i landdistrikterne landbrugssamfund. De høje vedligeholdelsesomkostninger involverede tvang landmændene til at sælge deres jord til landbrugsbedrifter og udvide kløften mellem de rige og de fattige endnu mere.
GM frø
Rekombinant DNA-teknologi involverer splejsning af gener af organismer, selv fra forskellige arter (som aldrig kunne opdrætte i naturen) for at resultere i en "transgen" organisme. I stedet for seksuel reproduktion anvendes dyre laboratorieteknikker til at skabe den genetisk modificerede organisme, eller "GMO". ii
Metoder:
Genpistoler er den mest almindelige metode til introduktion af fremmed genetisk materiale i genomerne af monocot-afgrøder, såsom hvede eller majs. DNA er bundet til guld- eller wolframpartikler, der accelereres ved høje energiniveauer og trænger ind i cellevæggen og membranerne, hvor DNA'et integreres i kernen. En ulempe er, at cellevævsskade kan forekomme. [Iv]
Agrobakterier er planteparasitter, der har den naturlige evne til at transformere planteceller ved at indsætte deres gener i planteværter. Denne genetiske information båret på en ring af separat DNA kendt som et plasmid koder for tumorvækst i planten. Denne tilpasning giver bakterien mulighed for at få næringsstoffer fra tumoren. Forskere bruger Agrobacterium tumefaciens som en vektor til at overføre ønskelige gener via det Ti (tumorinducerende) plasmid til dicotyledonøse plantesorter, såsom kartofler, tomater og tobak. T DNA (transformerende DNA) integreres i plante-DNA'et, og disse gener udtrykkes derefter af planten. [V]
Mikroinjektion og elektroporering er andre metoder til overførsel af gener til DNA'et, den første direkte og den anden via porer. For nylig er CRISPR-CAS9- og TALEN-teknologier fremkommet som endnu mere præcise metoder til redigering af genomer.
DNA-overførsler forekommer også i naturen, hovedsageligt i bakterier via mekanismer såsom aktivitet af transposoner (genetiske elementer) og vira. Dette er, hvor mange patogener udvikler sig til at blive antibiotikaresistente. iv
Plantegenomer er ændret til at omfatte træk, der ikke kan forekomme naturligt i arten. Disse organismer er patenteret til brug i fødevare- og medicinalindustrien, blandt andet bioteknologiske anvendelser, såsom produktion af farmaceutiske produkter og andre industriprodukter, biobrændstof og affaldshåndtering. ii
Kommerciel brug:
Den første "GM" (genetisk modificerede) afgrøde var en antibiotikaresistent tobaksplante, produceret i 1982. Feltforsøg med herbicidresistente tobaksplanter i Frankrig og USA fulgte i 1986, og et år senere fulgte et belgisk firma genetisk konstrueret insektresistent tobak. Den første GM-mad, der blev solgt kommercielt, var en virusresistent tobak, der kom ind i Folkerepublikken Kinas marked i 1992. iv "Flavr Savr" var den første GM-afgrøde, der blev solgt kommercielt i U.S.A. i 1994: en råfaste resistent tomat udviklet af Calgene, et firma, som senere blev købt af Monsanto. Samme år godkendte Europa sin første genetisk konstruerede afgrøde til kommercielt salg, en herbicidresistent tobak. ii
Tobaks-, majs-, ris- og bomuldsplanter er blevet ændret ved at tilføje genetisk materiale fra bakterien Bt (Bacillus thuringiensis) at inkorporere bakteriens insektresistente egenskaber. Modstand mod agurkmosaikvirus, blandt andre patogener, er blevet introduceret til papaya-, kartoffel- og squashafgrøder. "Round-up Ready" -afgrøder, såsom sojabønner, er i stand til at overleve eksponering for det glyphosatholdige herbicid, der kaldes Round-up. Glyphosat dræber planter ved at forstyrre deres aminosyresyntetiserende metaboliske veje. iv
Planteernæringsprofiler er blevet forbedret for menneskers sundhedsmæssige fordele såvel som forbedret husdyrfoder. Lande, der er afhængige af frø- og bælgplanteafgrøder, der naturligt mangler aminosyrer, producerer GM-frø med højere niveauer af aminosyrer, lysin, methionin og cystein. Betakarotenberiget ris er blevet introduceret i asiatiske lande, hvor vitamin A-mangel er en almindelig årsag til synsproblemer hos små børn.
Plantefarmering er et andet aspekt af genteknologi. Dette er brugen af massedyrket modificerede planter til produktion af farmaceutiske produkter såsom vacciner. Planter som Thale Cress, tobak, kartoffel, kål og gulerod er de mest anvendte planter til genetisk forskning og høst af nyttige forbindelser, da individuelle celler kan fjernes, ændres og dyrkes i vævskulturer for at blive en masse udifferentierede celler kaldet en Ring til os. Disse callusceller har endnu ikke specialiseret sig i funktion og kan således danne en hel plante (et fænomen kendt som totipotency). Da planten er udviklet fra en enkelt genetisk ændret celle, vil hele planten bestå af celler med det nye genom, og nogle af dens frø vil producere afkom med det samme introducerede træk. v
Etiske debatter og økonomiske virkninger
I 1999 indeholdt to tredjedele af alle amerikanske forarbejdede fødevarer GM-ingredienser. Siden 1996 er det samlede landoverfladeareal, der dyrker GMO'er, steget 100 gange. GM-teknologi har resulteret i store stigninger i afgrøder og landbrugsindtægter samt reduktion i brugen af pesticider, især i udviklingslande. ii Grundlæggerne af afgrødegenetik, nemlig Robert Fraley, Marc Van Montagu og Mary-Dell Chilton, blev tildelt verdens fødevareprisen i 2013 for forbedring af "kvalitet, mængde eller tilgængelighed" af mad internationalt. iv
Produktion af GMO'er er stadig et kontroversielt emne, og landene adskiller sig i deres regulering af patenterings- og markedsføringsaspekter. Bekymringer, der rejses, inkluderer sikkerhed for menneskeføde og miljø og spørgsmålet om, at levende organismer bliver intellektuel ejendom. Cartagena-protokollen om biosikkerhed er en international aftale om sikkerhedsstandarder vedrørende produktion, overførsel og brug af GMO'er.
