Tvorba genetické variability transgenozí
Transgenoze = přenos genů - transgen Transformace (transdukce, transfekce) Evoluční výsledek spojený s parazitizmem genů a jejich nositelů Nedílná součást života virů a některých bakterií Výsledek = geneticky pozměněná buňka Přirozeně „plní požadavky“ parazitické DNA Produkce bílkovin či sekundárních metabolitů Nekontrolovaný růst a množení – tvorba kalusů či rhizoidů Malá stabilita pletiv ovlivněných transformací
Tvorba výchozí variability Produkce rozmnožovacího materiálu Šlechtění rostlin NOVOŠLECHTĚNÍ Genetické zdroje Tvorba výchozí variability Hybridizace Mutageneze Transgenoze Udržovací šlechtění Výběrové systémy Produkce rozmnožovacího materiálu Registrace odrůdy
Globální přínos? Význam biotechnologií se klade do souvislostí s udržitelností zemědělského růstu Vývoj využitelné zemědělské půdy na obyvatele dle FAO 1961 – 0,5ha 1997 – 0,25ha 2050 – 0,15ha Nároky na snížení spotřeby neobnovitelných zdrojů – ropy a vody Snížení produkce skleníkových plynů
Reálný přínos pro odvětví Zvýšení konkurenceschopnosti odrůd Odolnost Speciální určení a vhodnost k technologii Zlepšení hygienických parametrů produktu Zlepšení ekonomiky výroby Snížení ztrát ve výnosu Snížení variabilních nákladů
Plochy s GM odrůdami - svět Změny ploch ve světě (ISAAA, Canola council of Canada: Stewart, 2008) Globální produkce GMR v roce 2005
GM odrůdy v ČR Registr povolených GMO Registrované odrůdy Slivoň Stanley Brambor BT Kukuřice Hrách setý Len setý Tabák virginský Registrované odrůdy Odrůdy kukuřice na bázi Bt-linie MON810 Amflora - GM odrůda bramboru (BASF)
Hlavní hráči ve vývoji GM plodin Monsanto První transgenní kukuřice v roce 1992 YieldGard® odrůdy typu BT registrovány a užívány v EU od roku 1998. Vazba GM produktů na užívání herbicidních přípravků typu Roundup (Roundup Ready) systém
První transformace Frederick Griffith (1879 - 1941 ) Objevil schopnost transformace avirulentních kmenů bakterií Streptococcus pneumoniae mrtvými kmeny virulentní povahy
První transformace rostlin Prof. Marc von Montagu Spolu s Jeffem Schellem 1983 objevili a realizovali první transformaci pomocí Agrobacterium tumefaciens
Možnosti transformace Graham a Eb, 1973 Transformace buněk pomocí Ca3 (PO4)2 a CaCl2
Možnosti transformace Dendrimery Polymerní sloučeniny složité struktury Hydrofobní – umožní fixaci DNA na povrchu
Možnosti transformace Přenos liposomy DNA je obalována ve vodném roztoku fosfolypidovou mebránou a do buňky směrovány endocytózou Je vysoce účinný u živočichů i rostlin
Možnosti transformace Nanočástice Bio-balistika helium + zlato wolfram „Gene gun“
Možnosti transformace Agrobacterium tumefaciens Gramnegativní tyčinka Parazitický organismus Plazmidy typu Ti (180 kb)
Transformace pomocí agrobakterií Úprava Ti - plasmidu
Směrování exprese genu Exprese je řízena promotory Konstitutivní promotory nos – promotor genu pro nopaline synthase S35 promotor CAMV Tkáňově specifické promotory Promotor genu pro patatin (hlízy bramboru) Promotor pro phaseolin (dělohy fazolu) T29 specifická exprese v prašnících Indukovatelné promotory Promotory genů pro bílkoviny vázající chlorofyl – aktivní na světle
Běžně používané transgeny Rezistence k hmyzu Gen Bt - cry – rezistence k motýlům
Běžně používané transgeny Tolerance k herbicidům Silná exprese cílového enzymu EPSPS (5-enolpyruvylšikimát–3–fosfát syntáza) blokovaného glyphosatem (Roundup) Včlenění mutantní EPSPS (Roundup Ready) Gen bar dekomponuje gluphosinate-NH4
Běžně používané transgeny Samčí sterilita řepky Barnase – cytotoxická RNasa, Ms2 samičí komponenta Barstar – inhibitor barnázy, Rf3 samčí komponenta TMV rezistence TMV coat protein – obalový protein Viru mozaiky tabáku
Rostliny s limitovanou reprodukcí Cytotoxická RNasa - saporin Exprese směrovaná do zárodku ve druhé etapě embryogeneze Omezuje produkci farmářského osiva http://www.adonline.id.au/terminator/intro.shtml
Rizika ze zavedení GM plodin Diskuse o bezpečnosti od prvopočátku Stala se pilotním tématem antiglobalizačních a ekoteroristických skupin napojených na Greenpeace, u nás například Hnutí duha Další rozvoj výzkumu rizik (100 mil USD/denně) Evropská Unie vychází z principu předběžné opatrnosti Ctí se zásady koexistence s ne-GM porosty Rizika omezuje systém registrace a dozoru nad porosty GM plodin
Konkrétní příklady rizik Ekologická rizika GMO unikne a díky výhodě se rozšíří Vznik rezistence – antirezistentní ochrana Hygienická rizika Toxicita GM produktu Zásah necílových organismů
Antirezistentní strategie Zásady ochrany před vznikem rezistence hmyzích škůdců regulovaných BT toxinem Refugia (porost neBT odrůdy v blízkosti porostu BT odrůdy - poměr GM : ne-GM = alespoň 4 : 1) Stejná agrotechnika základního porostu i refugia + insekticidní ošetření v refugiích Refugium může vypadat různě (po obvodu nebo v blocích) Refugium musí být do 750m od porostu BT odrůdy