Geneticky modifikované organismy Michal Kroupa & Tomáš Kušta

GMO Definice : Geneticky modifikovaný organismus (GMO) je podle zákona č. 153/2000 Sb., o nakládání s geneticky modifikovanými organizmy a produkty, takový organismus (kromě člověka), jehož dědičný materiál byl změněn genetickou modifikací, tj. cílenou změnou dědičného materiálu způsobem, kterého se nedosáhne přirozeně – např. křížením, šlechtěním.

Huseníček Thalův (Arabidopsis thaliana) Jeden z nejmenších genomů mezi vyššími rostlinami. Kompletně „přečten“ - 25 498 genů

GMO Přípravu GMO umožnil objev rekombinantních DNA v roce 1973. Tento objev umožnil pokroky v enzymologii nukleových kyselin. Především to byl objev specifických restrikčních endonukleáz, tj. enzymů, které štěpí dvojvláknovou DNA v přesně definovaných místech se známou sekvencí na úseky, které si zachovávají kódovací schopnost a mohou být in vitro včleňovány do jiných DNA.

GMO Metody genového inženýrství spočívají v tom, že se v laboratoři přenese jeden nebo několik genů, tj. dědičných informací pro jednu, max. dvě vlastnosti, z jednoho organismu do druhého. Tímto způsobem je možno přenášet geny mezi zcela odlišnými organismy : - z bakterie do kukuřice - z člověka do bakterie …

GMO - využití GMO ve výzkumu: - nové možnosti pro studium struktury dědičné hmoty GMO ve farmacii: - léčiva, která byla dříve získávána ze zvířecích tkání a dnes je vyrábíme pomocí GMO - inzulím - poruchy růstu u dětí - poruchy srážlivosti krve - těžké plicní poruchy …

GMO - využití GMO v zemědělství: - hlavně modifikované zemědělské plodiny odolné vůči určitému herbicidu nebo hmyzím škůdcům - sója (51% světové produkce) - bavlník (20% světové produkce) - řepka olejka (12%) - kukuřice (9%)

Odolnost rostlin k herbicidům Totální herbicid Roundup Derivát glycinu

Ničí spolehlivě všechny vyšší rostliny

Rostliny odolné proti škůdcům

Sója odolná vůči herbicidům Více než 50% ploch na světě oseto RR sójou

KUKUŘICE - rozmach škůdců

Poškození hmyzími škůdci vyvolává napadení plísněmi další škody mykotoxiny

Zavíječ kukuřičný v roce 1990

Zavíječ kukuřičný v roce 2002

Dnešním kukuřicím by nepomohli k samostatnému rozmnožování ani mayští bohové

GMO - využití GMO v zemědělství: - pěstování zejména v USA, Kanadě, Argentině, Čína, Indie, jihovýchodní Asie.. - ČR: - pro komerční pěstování není povolen žádný GMO - pro použití v potravinách a krmivech jsou povoleny pouze dva GMO, a to geneticky modifikovaná sója (tzv.Roundup Ready sója) od 14.5.2001 a kukuřice (linie MON 810) od 19.9.2003

GM řepa Méně plevelů Méně včel Méně semen Méně semenožravých brouků Méně ptactva Více chvostoskoků a jejich predátorů

GM řepka Méně plevelů Méně včel Méně motýlů Méně semen plevelů Méně semenožravých brouků Méně ptactva Více chvostoskoků a jejich predátorů

GM kukuřice Ve všem lepší než tradiční kukuřice Tradiční kukuřice postihuje biodiverzitu mnohem více než jakákoliv jiná plodina. Používá se atrazin před osevem. Bude zakázán.

§ GMO - Zákon 153/2000 Sb. o nakládání se musí se žádat MŽP ČR nakládat se smí jen po zápisu do - Seznam uživatelů - Seznam GMO Bez zápisu nesmí být udělen grant na výzkum s využitím GMO www.env.cz Pokuta až do výše 1 500 000 Kč ! §

Co do žádosti? Kdo nakládá? S jakým organismem? S jakým genem? K čemu to bude? Jak jsem na to vybaven? Jaká jsou rizika? Co se bude dělat, kdyby byl průšvih?

Hodnocení rizika Jak je rizikový sám organismus? Jak je rizikový gen? Jak se změní organismus genem?

Třídy rizika pro uzavřené nakládání A - žádné nebo jen minimální riziko B – následky lze snadno odstranit obecně známými prostředky C - následky lze odstranit jen zvláště náročnými prostředky D – nechává trvalé následky

Co se děje s žádostí? MŽP – předá MZd a MZe Každé ministerstvo má komisi expertů Posudky, žádosti o doplnění Žadatel přepracuje, doplní a vrátí na MŽP Další kolo hodnocení Stanovisko ČK GMO, rozhodnutí MŽP Zaplacení správního poplatku Zápis do seznamu

GMO lesních dřevin Další z využití GMO v praxi Základ položily různé druhy topolů (rod Populus) a modřínů (rod Larix) - proč? - mají ekonomický přínos zaručující návratnost výzkumu - snadná množitelnost in vitro - přístupnost pro použití bakterie Agrobacterium tumefaciens - jistá odolnost k herbicidům

GMO lesních dřevin Genetická transformace: Izolace a identifikace genů důležitých pro šlechtění lesních dřevin Vývoj vhodných prostředků genového transferu Vývoj efektivního regeneračního systému k produkci a množení „nových“ rostlin.

GMO lesních dřevin 1. Metody izolace a identifikace genů: - do buněk je vnášena odolnost vůči antibiotikům a herbicidům přežijí pouze transformované buňky

GMO lesních dřevin 2. Metody genového transferu: a) biologické vektory, nejčastěji vycházejí z bakterií rodu Agrobacterium – použití pouze pro rostliny - Agrobacterium tumefaciens - Agrobacterium rhizogenes

Agrobacterium tumefaciens Půdní bakterie Proniká do rostlin Vyvolává tvorbu nádorů Nádory rostou v kultuře bez auxinů a cytokininů 80 mm

Nádor produkuje: Auxiny a cytokininy – růst nádoru Opiny Auxiny a cytokininy – růst nádoru Opiny – výživa agrobakterií

Dědičná informace A. tumefacines Bakteriální chromozom Plasmid Agrobacterium tumefaciens přenáší do jaderného genomu rostliny část plasmidu

Geneticky modifikované A. tumefaciens Funguje jako „trojský kůň“ „Pašuje“ námi „podvržené“ geny do genomu rostlin

Po selekci úspěšně transformovaných rostlinných buněk                            Po selekci úspěšně transformovaných rostlinných buněk Selekční geny pro odolnost k antibiotikům Selekční geny pro odolnost k herbicidům Markerové geny – např. GFP

GMO lesních dřevin 2. Metody genového transferu: b) Přímý genový transfer - elektroporace - chemoporace - bombardování mikroprojektily

GMO lesních dřevin Bombardování mikroprojektily: - použití částicového akcelerátoru k vystřelování mikroprojektilů (zlaté nebo wolframové částice opláštěné plazmidem DNA) k vniknutí do rostlinných buněk.

Genové dělo

GMO lesních dřevin Směry využití geneticky modifikovaných dřevin: - tolerance na herbicidy - odolnost k hmyzu a patogenům - reprodukční kapacita - modifikace ligninu

GMO lesních dřevin Odolnost vůči hmyzím škůdcům: - podařilo se získat transgenní topolové rostliny, které byly vysoce rezistentní k působení hmyzu z řádu Lepidoptera. BT gen specifický na Lepidoptera byl úspěšně zaveden a projevil se též u modřínu opadavého pomocí Agrobacterium rhizogenes. Podobné zavedení také do hybridního jilmu či ambroně.

GMO lesních dřevin Reprodukční kapacita: - zvyšování kvetení (hybrid osiky Populus tremula × P. alba) - indukce samčí nebo samičí sterility (Pinus radiata) Modifikace ligninu: - změna složení ligninu u jehličnatých a jeho přiblížení k ligninu listnatých dřevin.

Kladné stránky GMO možnost zvýšené produkce potravin (významné zejména k třetímu světu) dosažení vyšší kvality potravin možnost odstranění alergenních čí toxických látek z potravin získání látek se specifickými vlastnostmi (léčiva, kosmetické látky, barviva) získání alternativních zdrojů energie z rostlin (biomasa, bionafta, bioethanol) vyšší výnosy, zejm. olej (lněné semeno, řepka olejka, slunečnice)

Kladné stránky GMO možnost získání chemických látek příznivějším procesem pro ŽP snížení znečištění ŽP snížení využívání chemických prostředků

Záporné stránky GMO neznámé možné důsledky zavádění/uvolnění živých GMO do ŽP, zejména pro biologickou rozmanitost, a to v důsledku: - invasního charakteru - potencionálního přenosu na další organismy - možné dopady na druhy, které nebyly předmětem zájmu - náhrada místních druhů a omezení organismů na ně vázaných - narušení existujících systémů

Záporné stránky GMO nedostatečné informace týkající se toxicity a alergenity potravin vyrobených z GMO značně nepříznivé možné důsledky pro již zavedené způsoby zemědělské i průmyslové výroby, včetně znečištění ŽP nepříznivé sociálně – ekonomické důsledky, zejména změnami v pěstování tradičních plodin, likvidací drobných rolníků (rozvojové země) a narušením životního stylu domorodých obyvatel

Závěrem GMO ve světě stále přibývá Hlavní producenti: USA Kanada Argentina Čína Hlavní plodiny: Kukuřice Sója Bavlník

Použitá literatura Geneticky modifikované organismy, Ministerstvo životního prostředí, Praha 2003 Roudná Milena, Biologická rozmanitost a otázky biologické bezpečnosti, Ministerstvo životního prostředí, Praha 2003 Timko, Turňa, Geneticky modifikované mikroorganizmy, Ministerstvo životního prostředí, Praha 2004 internet

Děkujeme za pozornost…