Drzewo modyfikowane genetycznie

Technik sprawdza genetycznie zmodyfikowane sady brzoskwiniowe i jabłoniowe. Każde naczynie zawiera eksperymentalne drzewa wyhodowane z komórek wyhodowanych w laboratorium, którym naukowcy dali nowe geny. źródło: USDA .

Drzewo zmodyfikowane genetycznie ( GMt , drzewo GM , drzewo genetycznie zmodyfikowane , drzewo GE lub drzewo transgeniczne ) to drzewo, którego DNA zostało zmodyfikowane przy użyciu technik inżynierii genetycznej . W większości przypadków celem jest wprowadzenie do rośliny nowej cechy , która nie występuje naturalnie w obrębie gatunku. Przykłady obejmują odporność na niektóre szkodniki, choroby, warunki środowiskowe i tolerancję na herbicydy lub zmianę ligniny poziomów w celu obniżenia kosztów roztwarzania .

Genetycznie zmodyfikowane drzewa leśne nie zostały jeszcze zatwierdzone („zderegulowane”) do użytku komercyjnego, z wyjątkiem odpornych na owady topoli w Chinach i jednego przypadku GM eukaliptusa w Brazylii. Kilka zmodyfikowanych genetycznie gatunków drzew leśnych przechodzi próby terenowe w celu deregulacji, a większość badań jest prowadzona przez przemysł celulozowo-papierniczy , głównie z zamiarem zwiększenia produktywności istniejących zasobów drzewnych. Pewne genetycznie zmodyfikowane drzewo sadownicze Gatunki zostały zderegulowane do użytku komercyjnego w Stanach Zjednoczonych , w tym papaja i śliwka . Rozwój, testowanie i wykorzystanie drzew GM pozostaje na wczesnym etapie w porównaniu z uprawami GM .

Badania

Badania nad genetycznie zmodyfikowanymi drzewami trwają od 1988 r. Obawy związane z implikacjami dla bezpieczeństwa biologicznego wypuszczania genetycznie zmodyfikowanych drzew do środowiska naturalnego powstrzymywały regulacyjne zatwierdzenie drzew leśnych GM. Przykładem tej troski jest stanowisko Konwencji o różnorodności biologicznej :

Konferencja Stron, uznając niepewność związaną z potencjalnymi skutkami środowiskowymi i społeczno-gospodarczymi, w tym skutkami długoterminowymi i transgranicznymi, drzew zmodyfikowanych genetycznie na światową różnorodność biologiczną lasów, jak również na źródła utrzymania społeczności tubylczych i lokalnych , a biorąc pod uwagę brak wiarygodnych danych i zdolności w niektórych krajach do przeprowadzania ocen ryzyka i oceny tych potencjalnych skutków, zaleca stronom podjęcie

podejście ostrożnościowe przy rozwiązywaniu problemu drzew modyfikowanych genetycznie.

Warunkiem dalszej komercjalizacji drzew leśnych GM jest prawdopodobnie ich całkowita bezpłodność . Drzewa na plantacjach pozostają fenotypowo podobne do swoich dzikich kuzynów, ponieważ większość z nich jest produktem nie więcej niż trzech pokoleń sztucznej selekcji , dlatego ryzyko ucieczki transgenu przez zapylenie z kompatybilnymi dzikimi gatunkami jest wysokie. Jedną z najbardziej wiarygodnych naukowych obaw związanych z drzewami GM jest ich potencjał do szerokiego rozprzestrzeniania się nasion i pyłków . Dobrze wiadomo, że pyłek sosny przemieszcza się na duże odległości, przemieszczając się do 3000 kilometrów od źródła. Ponadto wiele gatunków drzew rozmnaża się przez długi czas przed wycięciem. W połączeniu te czynniki doprowadziły niektórych do przekonania, że ​​drzewa GM zasługują na specjalne względy środowiskowe w stosunku do upraw GM. Zapewnienie sterylności drzew GM okazało się nieuchwytne, ale podejmowane są starania. Chociaż genetyk drzew Steve Strauss przewidział, że całkowite powstrzymanie może być możliwe do 2020 r., pozostaje wiele pytań.

Proponowane zastosowania

Drzewa zmodyfikowane genetycznie będące w trakcie eksperymentalnego rozwoju zostały zmodyfikowane o cechy , które mają przynieść korzyści przemysłowi, leśnikom lub konsumentom. Ze względu na wysokie koszty regulacyjne i badawcze, większość genetycznie modyfikowanych drzew w hodowli leśnej stanowią drzewa plantacyjne, takie jak eukaliptus , topola i sosna .

Zmiana ligniny

Kilka firm i organizacji (w tym ArborGen, GLBRC, ...) w przemyśle celulozowo-papierniczym jest zainteresowanych wykorzystaniem technologii GM do zmiany zawartości ligniny w drzewach plantacyjnych (zwłaszcza eukaliptusowych i topolowych ). Szacuje się, że zmniejszenie ilości ligniny w drzewach plantacyjnych poprzez modyfikację genetyczną może obniżyć koszty roztwarzania nawet o 15 dolarów za metr sześcienny. Usuwanie ligniny z włókien drzewnych jest zwykle kosztowne i niebezpieczne dla środowiska chemikalia. Oczekuje się, że dzięki opracowaniu drzew GM o niskiej zawartości ligniny procesy roztwarzania i bielenia będą wymagały mniejszych nakładów, dlatego młyny zasilane przez drzewa GM o niskiej zawartości ligniny mogą mieć mniejszy wpływ na otaczające je ekosystemy i społeczności . Jednak argumentuje się, że zmniejszenie zawartości ligniny może naruszyć integralność strukturalną rośliny, czyniąc ją bardziej podatną na wiatr, śnieg, patogeny i choroby , co może wymagać stosowania pestycydów wykorzystanie przekraczające to na tradycyjnych plantacjach. Okazało się to słuszne i opracowano alternatywne podejście stosowane przez University of Columbia. Podejście to polegało na wprowadzeniu zamiast tego chemicznie labilnych wiązań (poprzez wstawienie genu z rośliny Angelica sinensis ), co umożliwia znacznie łatwiejszy rozkład ligniny. Dzięki temu nowemu podejściu lignina z drzew nie tylko łatwo rozpada się po potraktowaniu łagodnym podłożem w temperaturze 100 stopni C, ale także drzewa zachowują swój potencjał wzrostu i siłę.

Mrozoodporność

Modyfikacje genetyczne mogą pozwolić drzewom radzić sobie ze stresami abiotycznymi , tak że ich zasięg geograficzny jest poszerzony. Odporne na mróz eukaliptusy zmodyfikowane genetycznie do użytku na plantacjach w południowych Stanach Zjednoczonych są obecnie testowane na otwartej przestrzeni pod takim właśnie kątem. ArborGen, firma zajmująca się biotechnologią drzew i wspólne przedsięwzięcie firm celulozowo-papierniczych Rubicon (Nowa Zelandia), MeadWestvaco (USA) i International Paper (USA) prowadzi te badania. Do tej pory uprawa eukaliptusa była możliwa tylko na południowym krańcu Florydy , tolerancja na mróz znacznie rozszerzyłaby zasięg upraw na północ.

Zmniejszony wigor

Drzewa sadownicze wymagają podkładek o zmniejszonym wigorze, aby mogły pozostać małe. Modyfikacja genetyczna mogłaby pozwolić na eliminację podkładki, czyniąc drzewo mniej żywotnym, a tym samym zmniejszając jego wysokość, gdy jest w pełni dojrzałe. Prowadzone są badania nad tym, które geny są odpowiedzialne za wigor drzew sadowniczych (takich jak jabłka, gruszki, ...).

Przyspieszony wzrost

W Brazylii obecnie trwają próby terenowe szybko rosnącego eukaliptusa GMO, które miały zakończyć się w latach 2015-2016 i zakończyć się komercjalizacją. FuturaGene , firma biotechnologiczna należąca do Suzano , brazylijska firma celulozowo-papiernicza, prowadziła te badania. Stanley Hirsch, dyrektor naczelny FuturaGene, stwierdził: „Nasze drzewa rosną szybciej i są grubsze. Wyprzedzamy wszystkich. Pokazaliśmy, że możemy zwiększyć plony i tempo wzrostu drzew bardziej niż cokolwiek uprawianego w tradycyjnej hodowli”. Firma chce skrócić cykle zbiorów z 7 do 5,5 lat przy 20-30% większej masie niż konwencjonalny eukaliptus. Istnieje obawa, że ​​takie cele mogą jeszcze bardziej zaostrzyć negatywne skutki leśnictwa plantacyjnego. Zwiększone zapotrzebowanie na wodę i składniki pokarmowe w glebie ze strony szybciej rosnących gatunków może prowadzić do nieodwracalnych strat w produktywności danego terenu i dodatkowo oddziaływać na sąsiednie społeczności i ekosystemy. Naukowcy z Wydziału Nauk Przyrodniczych Uniwersytetu w Manchesterze zmodyfikowali dwa geny w topole , zwane PXY i CLE, które odpowiadają za tempo podziału komórek w pniach drzew. W rezultacie drzewa rosną dwa razy szybciej niż zwykle, a także stają się wyższe, szersze i mają więcej liści.

Oporność na choroby

Trwają ekologiczne badania nad modyfikacjami genetycznymi. Trwają programy, których celem jest wspieranie odporności na choroby drzew, takich jak kasztanowiec amerykański (patrz zaraza kasztanowca ) i wiąz angielski (patrz holenderska choroba wiązu ) w celu ich ponownego wprowadzenia do środowiska naturalnego. Specyficzne choroby zmniejszyły populacje tych emblematycznych gatunków do tego stopnia, że ​​w większości giną one na wolności. Modyfikacje genetyczne prowadzone są równolegle z tradycyjnymi technikami hodowlanymi w celu nadania tym gatunkom odporności na choroby.

Bieżące zastosowania

Topole w Chinach

W 2002 roku Państwowa Administracja Leśnictwa Chin zatwierdziła genetycznie zmodyfikowane topole do użytku komercyjnego. Następnie w Chinach zasadzono 1,4 miliona genetycznie modyfikowanych topoli Bt ( insektycyd ). Zostały posadzone zarówno ze względu na drewno , jak iw ramach chińskiego projektu „Zielony Mur” , którego celem jest zapobieganie pustynnieniu . Z doniesień wynika, że ​​topole GM rozprzestrzeniły się poza obszar pierwotnych nasadzeń i dochodzi do zanieczyszczenia topoli rodzimych genem Bt. Zmiany te budzą niepokój, zwłaszcza że cecha produkcji pestycydów może dawać topoli pozytywną przewagę selektywną, umożliwiając jej wysoki poziom inwazyjność .

Zobacz też

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Genetically_modified_tree&oldid=1100811237 ”