Verschil tussen hybride en genetisch gemodificeerde zaden

HYBRIDE ZADEN

Een hybride wordt gemaakt wanneer twee genetisch verschillende ouderplanten van dezelfde soort kruisbestoven zijn. Tijdens bestuiving, bevrucht stuifmeel van de man gameten van de vrouwelijke eierstokken om nakomelingenzaden te produceren. Genetisch materiaal van de mannelijke en vrouwelijke planten combineren om zogenaamde hybride zaden van de eerste generatie (F1) te vormen.

In de natuur:

Bloeiende planten hebben verschillende mechanismen ontwikkeld om nakomelingen te produceren met uiteenlopende genetische eigenschappen voor een grotere overlevingskans in veranderende omgevingen.

Dicliny is het voorkomen van unisexuele (in tegenstelling tot hermafrodiete) bloemen. Tweehuizige planten dragen mannelijke en vrouwelijke bloemen op afzonderlijke planten (in tegenstelling tot eenhuizige, die beide op dezelfde plant dragen). Dit zorgt ervoor dat kruisbestuiving plaatsvindt.

Dichogamie is het tijdelijke verschil in respectievelijk helmknop- en stigmamaandheid (mannelijke en vrouwelijke reproductieve plantorganen), wat wederom de kruisbestuiving aanmoedigt. Protandry verwijst naar dehiscentie (rijping) van de helmknop voordat het stigma ontvankelijk wordt, terwijl protogynie kan worden gezien als het tegenovergestelde scenario.

Zelf-onverenigbaarheid (afstoting van stuifmeel van dezelfde plant) en herkogamie (ruimtelijke scheiding van helmknoppen en stigma) zorgt ervoor dat zelfbevruchting wordt vermeden.

Zelf-onverenigbaarheid is verdeeld in heteromorfe en homomorfe typen. Planten met distyle (2 soorten bloemen) of tristyle (3 soorten) heteromorfe bloemen, vertonen zichtbare verschillen in reproductieve structuren tussen elk type. Alleen bloemen van verschillende typen zijn compatibel voor bestuiving vanwege stigma- en stijlhoogten. Homomorfe bloemen, hoewel morfologisch hetzelfde (qua uiterlijk), hebben compatibiliteiten die worden beheerst door genen. Hoe meer genetische overeenkomst tussen stuifmeel en eitjes (vrouwelijke gameten), hoe groter de kans dat ze onverenigbaar zijn voor bevruchting. [I]

Commercieel gebruik:

Hoewel hybridisatie van nature in de natuur voorkomt, kan het door plantenveredelaars worden beheerst om planten met een commercieel gewenste combinatie van eigenschappen te ontwikkelen. Voorbeelden zijn resistentie tegen plagen, ziekten, bederf, chemicaliën en milieuspanningen zoals droogte en vorst, evenals verbetering van opbrengst, uiterlijk en voedingsprofiel..

Hybrides worden geproduceerd in low-tech omgevingen zoals overdekte akkerbouwvelden of kassen. Voorbeelden van nieuwe gewassen die alleen als hybriden bestaan, zijn Canola, grapefruit, suikermaïs, meloenen, watermeloenen zonder zaden, tangelos, clementines, apriums en pluots. [ii] Hybride gewassen werden in de jaren '20 in de VS onderzocht en tegen de jaren 1930 was hybride maïs op grote schaal gebruikt [iii].

Hybridisatie stamt uit de theorieën van Charles Darwin en Gregor Mendel in het midden van de negentiende eeuw. De allereerste methode die door boeren wordt gebruikt, staat bekend als ontsluiting van maïs, waarbij het stuifmeel van moedermaïsplanten wordt verwijderd en tussen rijen vaderplanten wordt geplant, waardoor alleen de bestuiving van vaderpollen wordt verzekerd. Dus de zaden geoogst van de moederplanten zijn hybriden. ⁱⁱ Het handmatig verwijderen van de mannelijke orgaanstructuren van de plant, staat bekend als handemasculatie.

Geslachtswijziging is een andere methode die door boeren wordt toegepast om plantenveredeling te sturen. Sekse-expressie kan worden gecontroleerd door veranderende factoren zoals plantenvoeding, licht- en temperatuurblootstelling en fytohormonen. Planthormonen zoals auxines, etherl, erthephon, cytokinins en brassinosteroids, evenals lage temperaturen, veroorzaken een verschuiving naar vrouwelijke geslachtsuitdrukking. Hormoonbehandelingen van gibberellines, zilvernitraat en pthalimide, evenals hoge temperaturen hebben de neiging om mannelijkheid te bevorderen. ^ik

Octrooieren en economische zorgen

De F1-generatie is een unieke variëteit die, wanneer gekruist met zijn eigen generatie om de F2-serie te produceren, zal resulteren in planten met nieuwe, willekeurige genetische combinaties van ouder-DNA. Om deze reden geven de F1-zaden hun producenten patentrechten, aangezien hetzelfde zaad elk jaar moet worden gekocht voor aanplant.

Hoewel nuttige, hybride zaden te duur zijn voor gebruik in ontwikkelingslanden, omdat de kosten van zaden gepaard gaan met de eis van dure machines voor fertigatie en toepassing van pesticiden. De Groene revolutie, een campagne gericht op het verspreiden van het gebruik van hybride zaden voor een verhoogde voedselproductie, was economisch in feite schadelijk in landelijke boerengemeenschappen. Door de hoge onderhoudskosten, dwongen boeren hun land te verkopen aan agribusiness, waardoor de kloof tussen rijk en arm nog groter werd.

GM ZADEN

Recombinante DNA-technologie omvat het samen splitsen van genen van organismen, zelfs van verschillende soorten (die nooit in de natuur kunnen broeden), resulterend in een "transgeen" organisme. In plaats van seksuele voortplanting, worden dure laboratoriumtechnieken gebruikt om het genetisch gemodificeerde organisme of "GMO" te creëren. ⁱⁱ

methoden:

Genenkanonnen zijn de meest gebruikelijke methode voor het introduceren van vreemd genetisch materiaal in de genomen van eenzaadlobbige gewassen zoals tarwe of maïs. DNA is gebonden aan goud- of wolfraamdeeltjes, die worden versneld bij hoge energieniveaus en de celwand en membranen binnendringen, waar het DNA in de kern integreert. Een nadeel is dat cellulaire weefselschade kan optreden. [Iv]

Agrobacteriën zijn plantenparasieten die het natuurlijke vermogen hebben om plantencellen te transformeren door hun genen in plantengastheren in te brengen. Deze genetische informatie, gedragen op een ring van afzonderlijk DNA bekend als een plasmide, codeert voor tumorgroei in de plant. Door deze aanpassing kan de bacterie voedingsstoffen uit de tumor verkrijgen. Wetenschappers gebruiken Agrobacterium tumefaciens als een vector voor het overbrengen van gewenste genen via het Ti (tumor-inducerende) plasmide in tweezaadlobbige plantenvariëteiten, zoals aardappelen, tomaten en tabak. Het T-DNA (transformerend DNA) integreert in het planten-DNA en deze genen worden vervolgens door de plant tot expressie gebracht. [V]

Micro-injectie en elektroporatie zijn andere methoden voor het overbrengen van genen in het DNA, de eerste directe en de tweede via poriën. Onlangs zijn CRISPR-CAS9 en TALEN-technologieën naar voren gekomen als nog nauwkeuriger methoden voor het bewerken van genomen.

DNA-overdrachten komen ook in de natuur voor, voornamelijk in bacteriën via mechanismen zoals de activiteit van transposons (genetische elementen) en virussen. Dit is het aantal pathogenen dat evolueert om antibioticaresistent te worden. ^iv

Plantengenomen worden gemodificeerd om eigenschappen te omvatten die van nature niet in de soort kunnen voorkomen. Deze organismen zijn gepatenteerd voor gebruik in de voedings- en geneesmiddelenindustrie, naast andere biotechnologische toepassingen, zoals de productie van geneesmiddelen en andere industriële producten, biobrandstoffen en afvalbeheer.. ⁱⁱ

Commercieel gebruik:

Het eerste "GM" (genetisch gemodificeerde) gewas was een antibioticaresistente tabaksplant, geproduceerd in 1982. Veldproeven voor herbicide-resistente tabaksplanten in Frankrijk en de VS volgden in 1986 en een jaar later was een Belgisch bedrijf genetisch gemodificeerd tegen insecten tabak. Het eerste commercieel verkochte GM-voedsel was een virusbestendige tabak die in 1992 de markt van de Volksrepubliek China betrad. ^iv De "Flavr Savr" was het eerste GM-gewas dat in 1994 in de Verenigde Staten commercieel werd verkocht: een rotbestendige tomaat, ontwikkeld door Calgene, een bedrijf dat later werd gekocht door Monsanto. In datzelfde jaar keurde Europa zijn eerste genetisch gemodificeerde gewas voor commerciële verkoop, een herbicide-resistente tabak, goed. ⁱⁱ

Tabaks-, maïs-, rijst- en katoenplanten zijn gemodificeerd door het toevoegen van genetisch materiaal uit de bacterie Bt (Bacil thuringiensis) om de insectenresistente eigenschappen van de bacterie te incorporeren. Resistentie tegen het komkommermozaïekvirus, naast andere ziekteverwekkers, is geïntroduceerd in papaja-, aardappel- en pompoengewassen. "Round-up-ready" gewassen zoals sojabonen kunnen de blootstelling aan het glyfosaat-bevattende herbicide dat bekend staat als Round-up overleven. Glyfosaat doodt planten door hun aminozuur-synthetiserende metabole routes te verstoren. ^iv

Plantenvoedingsstoffenprofielen zijn verbeterd voor de voordelen voor de menselijke gezondheid alsook voor verbeterd veevoeder. Landen die afhankelijk zijn van zaad- en peulvruchtgewassen die van nature geen aminozuren bevatten, produceren GM-zaden met hogere niveaus van aminozuren lysine, methionine en cysteïne. Beta-caroteen-verrijkte rijst is geïntroduceerd in Aziatische landen waar vitamine A-tekort een veel voorkomende oorzaak is van problemen met het gezichtsvermogen bij jonge kinderen.

Plant pharming is een ander aspect van genetische manipulatie. Dit is het gebruik van massaal gemodificeerde planten voor de productie van farmaceutische producten zoals vaccins. Planten zoals zandraket, tabak, aardappel, kool en wortel zijn de meest gebruikte planten voor genetisch onderzoek en het oogsten van nuttige verbindingen, omdat individuele cellen in weefselculturen kunnen worden verwijderd, veranderd en gekweekt om een ​​massa ongedifferentieerde cellen te worden, een zogenaamde eelt. Deze calluscellen zijn nog niet gespecialiseerd in functie en kunnen dus een hele plant vormen (een fenomeen dat bekend staat als totipotentie). Omdat de plant zich ontwikkelde vanuit een enkele genetisch gewijzigde cel, zal de hele plant bestaan ​​uit cellen met het nieuwe genoom en zullen sommige van zijn zaden nakomelingen opleveren met dezelfde geïntroduceerde eigenschap.. ^v

Ethische debatten en economische effecten

In 1999 bevatte tweederde van alle Amerikaanse verwerkte voedingsmiddelen genetisch gemodificeerde ingrediënten. Sinds 1996 is het totale landoppervlak met GGO's 100 keer zo groot geworden. GM-technologie heeft geresulteerd in een grote toename van gewasopbrengsten en winst van boeren, evenals een vermindering van het gebruik van pesticiden, vooral in ontwikkelingslanden. ⁱⁱ De grondleggers van genetische manipulatie van gewassen, namelijk Robert Fraley, Marc Van Montagu en Mary-Dell Chilton, kregen in 2013 de World Food Prize voor het verbeteren van de "kwaliteit, kwantiteit of beschikbaarheid" van voedsel internationaal. ^iv

De productie van GGO's is nog steeds een controversieel onderwerp en landen verschillen in hun regulering van octrooi- en marketingaspecten. Aan de orde komen onder meer veiligheid voor menselijke consumptie en het milieu en de vraag of levende organismen intellectueel eigendom worden. Het Cartagena-protocol inzake bioveiligheid is een internationale overeenkomst over veiligheidsnormen voor de productie, overdracht en het gebruik van GGO's.