Fakta om GMO Hvad er GMO? Genmodificerede organismer

Transkript

1 Fakta om GMO Hvad er GMO? Genmodificerede organismer GMO konference 12.april 2011 Dias 1

2 Den vilde form af havekål (Brassica oleracea) er nu meget sjælden, men findes dog stadig I Sydeuropa. Original Den har givet ophav til alle de forskellige varianter af dyrkede kål vi kender I dag. Dias 2

3 Klassisk forædling Moderne forædling f.eks tilfældig mutagenese efterfulgt af udvælgelse Bioteknologisk forædling/gmo: styret ændring af bestemte gener, efterfulgt af risikovurdering Oprindelig Dias 3 majs Nutidig Cisgenese plantens egne gensekvenser benyttes Transgenese her sættes gensekvenser ind fra andre arter

4 Enzym som planten har lavet Formål med at transformere planter/gmo: At få dem til at udtrykke et nyt protein At få dem til at stoppe eller øge produktionen af et bestemt protein Dias 4

5 Plant transformation metoder - Gene gun - Agrobacterium Dias 5

6 Plant transformation vha. en genpistol Man kan bruge en genpistol eller en genkanon til at transformere planter Dias 6 Genpistol

7 Agrobacterium fra jord har gensplejset en rosenbusk Dias 7

8 Agrobacterium Dias 8

9 Transformation of plantecelle vha Agrobacterium tumefaciens Dias 9 Dvs. at Agrobacterium bakterien får plantecellen til at danne hus og mad til sig

10 Ris transformation Dias 10 Jan B.Kristensen

11 Transformation af kartoffel Udnytter planters evne til at gendanne sig selv og danne kloner Dias 11

12 Biofortifikation er, når planter gennem naturlige processer beriger sig selv med essentielle elementer og vitaminer, som, for de flestes vedkommende, også er gavnlige for mennesker. Eksempel: øget caroten indhold (vitamin A) Cassava Ved forædling øget indhold i rodknolde Ris GMO øget indhold i frøet MCol22 Dias 12 01/1371 Dr. B. Dixon, IITA Professors Peter Beyer and Ingo Portrykus ETH

13 Øget indhold af anthocyaniner i tomat Dias 13 Cathie Martin, John Innes Centre, England

14 Dias 14 Cathie Martin, John Innes Centre, England

15 Produktion af Thapsigargin - Medicin mod prostata cancer H 3 C H 3 C O CH 3 O O O H 3 C H 3 C O H H O O CH 3 O O O CH 3 OH OH CH 3 Stoffet er svært at lave ved kemisk syntese. Ideen er at producere den i mos T. garganica Dias 15

16 Tolerance for papaya ringspot virus ved GMO 1950 s papaya ringspot virus (PRV) ødelagde dyrkning på Oahuøen dyrkning af papaya flyttede til Hawaii PRV spredes til Hawaii. Dias : Gonzales et al., strategien for bekæmpelse af PRV diskuteres, incl. GM approach : Univ. Hawaii + USDA projekt opnåede papaya tolerante overfor PRV ved at bruge genteknologi (RNA interference) (NB: totale udgifter ~ USD 60,000) : forbedring, tilbagekrydsning og frø produktion

17 : GMO frø blev givet til de lokale farmer gratis - 90 % modtog GMO frøene og 76% plantede frøene - 20x større udbytte under virus angreb : Produktionen steg fra 26 til 40 mio lbs. Dias 17 Foruden - : Dyrkning af GMO papaya gav desuden fordele til den økologiske dyrkning af papaya på Hawaii Viral inoculum reduceret kraftigt Den udbredte dyrkning af reistente GMO planter eliminerede virus inficerede marker Ikke GMO økologiske papaya blev dyrket med en randbeplantning af resistente GMO planter med en beskyttende effekt Det gælder at vælge den teknik der er bedst i hvert tilfælde her var det GMO teknologien der løste det opståede behov

18 Mad nok?: en global udfordning Population growth Population [billion] ,300 2,200 1,800 Rising standards of living Caloric intake of animal proteins [kcal] Brazil China France Germany US India Total agricultural area per head [m²] GNI/capita [1,000 USD] (Courtecy of prof. Dirk Inzé, Univ. Ghent, BE ) Dias 18

19 Klima ændringer vil sandsynligvis påvirke landbrugsproduktionen negativt Dias 19 (Lobell et al., Science 2008)

20 Fødevare produktionen skal kunne fordobles for at føde 9 milliarder (Courtecy of prof. Dirk Inzé, Univ. Ghent, BE ) Dias 20

21 Fremtidens udfordringer Fødevareproduktionen : Verdens befolkning vokser Andelen af landbrugsjord kan ikke øges betydeligt Madvaner ændres Øget antal af underernærede mennesker Landbrugsproduktion Undgå herbicider/fungicider Udnytte marginale jorde eg. Tørke, salt Produktion af naturmedicin En del medicin skal produceres for ikke at udrydde plantearter Fossile brændstoffer: Slipper op bevare ozon laget Dias 21

22 Dias 22

23 Dias 23

24 Dias 24 24

25 Hvad er GMO Hvad er forskel på GMO og forædling,kloning og biofortifikation Hvorfor bruger vi GMO, og hvornår kan de være relevant at bruge GMO i lande med hårdt klima tørke, kulde eller meget vand I lægemiddelindustrien? Til Fødevare- eller energiforsyning? Udbytte i forhold til areal og bevaring af natur Hvad er der i praksis vist at GMO kan bidrage med eller skabe af problemer Dias 25

26 160 Areal af transgene afgrøder på verdensplan (million hektarer) United Kingdom Source: Clive James, Dias 26 26

27 Globalt areal af hovedafgrøder i % af total areal (2009) % Soja 49 % Bomuld 26% Majs 21% Raps Konventionel Biotek Dias 27 27

28 In 2007 the number of undernourished people increased with 75 million to 923 million FAO Dias 28

29 Why plant biotechnology is the key for a second green revolution Conventional technologies for yield enhancement reaching their limits Sacrifying more land for agriculture is not sustainable Plant Science made tremendous progress in understanding key mechanisms regulating productivity (Courtecy of prof. Dirk Inzé, Univ. Ghent, BE ) Dias 29

30 Technology and food production World population in billion Innovation potential Plant biotechnology Crop protection and breeding Fertilizers Mechanization Land Potential through expansion or innovation Vast potential Some potential Limited potential (Courtecy of prof. Dirk Inzé, Univ. Ghent, BE ) Dias 30

31 Hvordan bruger vi det dyrkbare land 50 år ude i fremtiden? Fødevareproduktionen er placeret i troperne? Marker i den industrialiserede del af verden incl BRIC anvendes til fremstilling af højværdiprodukter? Samfundet er bio-baseret (eller baseret på atomkraft) i stedet for som nu at være afhængigt af fossile brændstoffer? Rodafgrøder på ufrugtbart land? Befolkningerne i landene syd for Sahara har fået en kraftig fremgang i levestandard? Dias 31

32 Sameksistensreglernes krav: Uddannelseskrav (GM-kørekort) Godkendelse til dyrkning af GM-afgrøder Indberetningspligt Information til nabolandmænd Registrering og journalføring Godt landmandskab (rengøring af maskiner) GM-afgrøder samt kontrol af GM-spildplanter Afgrødespecifikke afstandskrav til konv. og økologiske marker En afgift på 100 kr/ha GM-afgrøde til kompensationsfonden Dias 32 Familielandbrugets repræsentantskab 4. okt

33 The plant cell wall -a sustainable carbon source Surround almost all plant cells Multifunctional Support Defense Development Carbohydrate-rich fibre composites Dias 33

34 Enzym som planten har lavet 2 formål med at transformere planter: At få dem til at udtrykke et nyt protein Af få dem til at stoppe produktionen af et bestemt protein Dias 34

35 Agrobacterium tumefaciens selekteret på antibiotica (streptomycin/spectimycin) Dias 35

36 Overnatskultur af Agrobacterium tumefaciens Agrobacterium celler er centrifugeret ned Dias 36

37 Transformation af Arabidopsis thaliana (gåsemad) Dias 37

38 Transformations frekvens: Antal frø der bliver grønne planter udaf total antal frø Dias 38

39 Græsser og korn gensplejses vha. en genpistol Dias 39

40 Globalt areal af Biotek afgrøder 2009 USA Argentina Brazil India Canada China Paraguay South Africa Uruguay Bolivia Philippines Australia Mexico Spain Bukino Faso Dias 40 Familielandbrugets repræsentantskab 4. okt Source: Clive James,

41 Forskellige transgene afgrøders del af den totale mængde transgene afgrøder dyrket på verdensplant (2009) Soja Majs Bomuld Raps Source: Clive James, Dias 41 Familielandbrugets repræsentantskab 4. okt

42 Bekymringer Dias 42 Familielandbrugets repræsentantskab 4. okt

43 1. Etisk holdning/personlig mening 2. Sundhedsfare ved GM mad? 3. Naturens balance/økosystemer Dias 43 Familielandbrugets repræsentantskab 4. okt

44 2. Sundhedsfare ved GM mad Er det farligt at spise gener/genmad? Al mad er genmad mad = protein, fedt, kulhydrat, nukleinsyrer (DNA) 1 bøf á 200 g indeholder 750 x gener Hver person fortærer: 700 km bakterie DNA/dag 20 mill. km DNA i alt/dag Dias 44 Familielandbrugets repræsentantskab 4. okt

45 Antibiotikaresistens Hvad bruges det til? Udfases - andre metoder til ny generation af GMO Risiko GM-planter producerer ikke antibiotika Naturlig bakteriepopulationer har resistens i forvejen Vi har kanamycinresistente bakterier i tarmen Multiresistente bakterier på hospitaler skyldes globalisering (rejser, import af kød) vækstfremmere. Dias 45 Familielandbrugets repræsentantskab 4. okt

46 Gensplejset raps Dias 46 Er en grøftkant, der sprøjtes med RoundUp natur? Familielandbrugets repræsentantskab 4. okt

47 Afgrøders ukrudtspotentiale Raps En ny afgrøde Har stadig mange karakteristika fra vilde planter Pionerplante Fremmesbestøver Vind og insekter Artshybrid Kan krydse med vilde slægtninge Olieholdige frø Kan overleve i flere år i jorden Hvede Afgrøde i år Tilpasset til dyrkning Selvbestøver Naboplanter krydsbestøver meget sjældent Artshybrid Kan ikke krydse med græsser i naturen Ingen frøhvile Spildkorn spirer og planter fjernes, når næste afgrøde bliver sået. Dias 47 Familielandbrugets repræsentantskab 4. okt

48 Hvad forskers der i og hvad er på vej til godkendelse? Dias 48 Familielandbrugets repræsentantskab 4. okt

49 Dias 49 Familielandbrugets repræsentantskab 4. okt Henrik Brinch-Pedersen, AU 49

50 Nye GM-afgrøder på vej Godkendte eller under godkendelse i EU Kartoffel Amflora med modificeret stivelse Amfloras efterfølger uden antibiotikaresistens Majs Resistens mod glyphosat (RoundUp) Resistens mod larver (Bt) Raps Resistens mod glufosinate (Basta) Afgrøder, som er under udvikling og afprøvning af prototyper Kartoffel Skimmelresistens Hvede og byg Fytase Bedre aminosyresammensætning N-effektivitet Soja Omega-3 Æble Resistens mod skurv Allergen-fri Antocyaniner i frugtkød Dias 50 Familielandbrugets repræsentantskab 4. okt

51 Perspektiverne Dias 51 Familielandbrugets repræsentantskab 4. okt Henrik Brinch-Pedersen, AU 51

52 Egnede GM-afgrøder på vej til Danmark NK 603 og GA21 Round up resistent majs Amflora stivelseskartoffel, ændret stivelse til industrien Round up resistent sukkerroe Dias 52 Familielandbrugets repræsentantskab 4. okt

53 Cisgen byg og hvede til dyrefoder Fosfor Nedbrydning af fytat i kerner Mål: Husdyr kan optage mere fosfat fra foder Middel: Ekstra kopi af fytasegen fra byg Status: Cisgene bygplanter har 2-6 gange højere fytaseaktivitet Proof of concept med fytasegener fra svamp Fodringsforsøg viser bedre optagelse af fosfat Dias 53 Familielandbrugets repræsentantskab 4. okt Forskning fra AU-DJF i Flakkebjerg 53

54 Monarksommerfuglen Truet pga. Bt-majs? Dias 54 Familielandbrugets repræsentantskab 4. okt

55 Om monarksommerfugl - Nature 1999 Dias 55 Familielandbrugets repræsentantskab 4. okt

56 Monarksommerfugl Livscyklus Larver lever udelukkende af milkweed Voksne sommerfugle overvintrer i Mexico Trusler og svingende bestand Færre milkweed Byudvikling Ukrudtsbekæmpelse Tørke i majsbæltet Skovrydning i Mexico Vintervejr i Mexico Pollen fra Bt-majs har meget lille betydning i praksis Dias 56 Familielandbrugets repræsentantskab 4. okt

57 Kartofler med ændret stivelse Sukker -> stivelse Amylose - lineært Amylopektin forgrenet +/-Fosfatgrupper Ændring af enzymaktivitet Negulering eller opregulering Ændrede egenskaber Amflora Forskning fra Inst. For Plantebiologi og Bioteknologi, KU-LIFE BASF markedsfører Amflora-kartoflen Dias 57 Familielandbrugets repræsentantskab 4. okt

58 Skimmelresistente kartofler Artskrydsning 46 års forædling Ét resistensgen Skimmel forventes at bryde resistens Flere samtidige resistensgener forventes at forlænge varighed af resistens Forskning fra DuRPh projekt i Holland Dias 58 Familielandbrugets repræsentantskab 4. okt

59 Skimmel i kartofler medfører stor pesticidanvendelse i kartoffelproduktion Dias 59 Pesticidafprøvning v. AU-DJF i Flakkebjerg usprøjtet parcel med kartoffelskimmel, medfører lavt udbytte Familielandbrugets repræsentantskab 4. okt

60 Bedre aminosyresammensætning Ændret forhold mellem lagerproteiner Produktion af hordein C nedreguleres Planten kompenserer og danner mere af de andre lagerproteiner, som har flere essentielle aminosyrer Forskning fra AU-DJF i Flakkebjerg Dias 60 Familielandbrugets repræsentantskab 4. okt

61 Dias 61 ½

62 Specialdesignede planteolier Mutation eller gensplejsning O 1 OH Mange mutanter af raps er på markedet GM-soja med omega-3- fedtsyre (Stearidonsyre) er udviklet Erstatte foder af industrifisk i dambrug Linolenic acid C 18 H 30 O 2 ( g/mol) Linoleic acid C 18 H 32 O 2 ( g/mol) Stearidonic acid C 18 H 28 O 2 ( g/mol) The danish name is: -Linolensyre The danish name is: Linolsyre The danish name is: Stearidonsyre O 1 OH O 1 OH O OH Lauric acid C 12 H 24 O 2 ( g/mol) The danish name is: Laurinsyre Dias 62 Familielandbrugets repræsentantskab 4. okt

63 Gensplejsede æbler Resistens mod skurv Stort spild, hvis der ikke sprøjtes Indkrydsning af ét resistensgen fra paradisæble tog 50 år Cisgene æbler med flere resistensgener Uønskede gener fra paradisæble undgås Dias 63 Forskning fra Plant Research International, Familielandbrugets Wageningen, Holland repræsentantskab 4. okt

64 Modstand i DK mod GM-planter, har Lukket GM-forskning På Danisco og Carlsberg. EU systemet er så tungt og så langsom at DLF-Trifolium lægger GMO-forskningen på Hylden. Men Kina, USA buldrer Derudad med GMO Dias 64 Familielandbrugets repræsentantskab 4. okt

65 Tak for opmærksomheden Hvis du vide mere: Landbrugsforlaget, Diverse artikler i Landbrugsavisen Dias 65 Familielandbrugets repræsentantskab 4. okt

66 Hvad skal der til for, at du i højere grad vil accepterer gensplejsede planter til fødevarer? Svar i procent At gensplejsning kan gøre fødevarer billigere At gensplejsning kan give fødevarerne bedre smag og konsistens At gensplejsning kan gøre fødevarer sundere At gensplejsning kan afhjælpe underernæring og fejlernæring i 3. verdenslande At gensplejsning kan være med til at forhindre miljøforurening Ingen af delene kan få mig til at acceptere gensplejsede fødevarer Dias 66 Familielandbrugets repræsentantskab 4. okt Epinion 2006) 66

67 Dias 67 Familielandbrugets repræsentantskab 4. okt

68 Cisgen byg og hvede til dyrefoder Kvælstof Planter udnytter kvælstof bedre Mål: Højt udbytte med mindre gødning og mindre udvaskning Middel: Ekstra kopi af et gen fra byg Status: Cisgene planter er udviklet, men ikke analyseret endnu Dias 68 Samarbejde mellem AU-DJF og KU-LIFE Familielandbrugets repræsentantskab 4. okt

69 Dias 69 Familielandbrugets repræsentantskab 4. okt Henrik Brinch-Pedersen, AU 69

70 Dominerende biotek afgrøder i 2009 (mill ha) Herbicid tolerant soja Herbicid og Bt tolerant majs Bt bomuld Bt majs Herbicid tolerant raps Herbicid tolerant majs Herbicid og Bt tolerant bonuld Herbicid tolerant bomuld Herbicid tolerant sukkerroe Herbicid tolerant lucerne Dias 70 Source: Clive James, 2009 Familielandbrugets repræsentantskab 4. okt

71 Antibiotika resistens: 390 naturligt forekommende jordbakterier 29% ampicillinresistent 67% penicillinresistent 66% bacitracinresistent 7% gentamycinresistent 13% polymyxinresistent 6% tetracyclinresistent reference: Vi har kanamycinresistent bakterier i tarmen Dias 71 Familielandbrugets repræsentantskab 4. okt

72 Marketing: Trin for trin godkendelse og sag til sag risikoanalyse 1) Udsætningsdirektivet Et medlem af EU kan foretage en risikoanalyse. Hvis den er positiv, kan den sendes til EU kommisionen. Landene i EU stemmer for og imod Ansøgning Eksperthøring og 50 institutioner 2) Gensplejsede fødevarer og foder Et specielet Europæisk Fødevaresikkerheds autoritet (EFSA) udfører risikoanalyse. EU landende kan stemme for eller imod. Dias 72 Raport og anbefalingn Markforsøg. Miljøministeren tager den endelige beslutning Marketing

73 Hvad omfatter en risikovurdering? Ved risikovurderingen sammenlignes den transgene plante Med den ikke-transgene plante bl.a. med hensyn til: Miljømæssige risici: - Om planten selv eller dens gener spredes til naturlige økosystemer og påvirker disse - Effekter på andre organismer Landbrugsmæssige risici: - Om planten selv eller nært beslægtede arter, der modtager gener ved krydsning, bliver besværlige ukrudtsarter i marken Sundhedsmæssige risici: - Indhold af giftige eller allergifremkaldende stoffer - Ændret ernæringsmæssig værdi Dias 73 Familielandbrugets repræsentantskab 4. okt

74 Den vilde form for havekål (Brassica oleracea) har givet ophav til alle de forskellige varianter af dyrkede kål vi kender I dag. Original Dias 74

75 Hvad kan man krydse med? Byg Tradition for at krydse med andre arter fra samme slægt Alle arter er diploide 14 kromosomer Hvede Artskrydsning med rug kan fremprovokeres Mange hvedesorter indeholder dele af kromosomer fra rug Bedre sygdomsresistens Dårligere bagekvalitet Dias 75

76 Hvede + rug = triticale Varianter Tetraploid (28 kromosomer) Diploid hvede x rug Hexaploid (42 kromosomer) Tetraploid hvede x rug Octoploid (56 kromosomer) Hexaploid hvede x rug Egenskaber og anvendelse Modstandskraft fra rug Dog angreb af rust i 2009 Foderkvalitet fra hvede Anvendes meget i økologisk jordbrug Dias 76

77 Dias 77 Skud fra små kartoffel stængelstykker

78 Disposition: Hvad er GMO hvordan gør man? Hvor og hvad dyrkes der af GM-afgrøder Regler for godkendelse, dyrkning og anvendelse af GM i EU Sameksistens Antibioticaresistens/Monarc sommerfugle/raps i naturen Hvad forskes der i og hvad er på vej til godkendelse? Dias 78

79 Dias 79 Henrik Brinch-Pedersen, AU

80 Quiz for kvikke (kål)hoveder: BEHOV Hvor mange gener flyttet for at opnå denne varietet ( Grafitti )?? Dias 80

81 Overførsel af T-DNA fra Agrobacterium til plantecelle Dias 81 Current opinion in Biotechnology 2005, 17, 1-8

82 : GM seeds distributed free-of-cost to local farmers - 90 % received the GM seed and 76% planted the seed - yield increase of 20X under virus load : Production went up from 26 to 40 mio lbs. Nice story and there is more to it: growing the GM papaya gave important benefits to the organic growers on Hawaii (and their exports to JPN +) Learning Drastic reduction of viral inoculum due to Large-scale planting of resistant transgenics elimination of virus infested fields Possibility to harvest non-gm organic fruits when grown encircled by protecting transgenics These organic fruits are virtually free of virus which otherwise constitute substantial parts of fruit d.m. (viral RNA and protein) when grown under Dias virus 82 load Focus first on problem and needs then choose the best technology Here, the GM approach was the most appropriate to address the specific agricultural problem!