Hvad er cisgenese, og hvad er mulighederne

Preben Bach Holm Institut for Molekylærbiologi og Genetik

Science and Technology, Aarhus Universitet Forskningscenter Flakkebjerg

4200 Slagelse

Plantekongres 2012 10.-12. januar, 2012

Herning Kongrescenter

Etik Religion

Globalisering

Miljø Sundhed

Økologi

Risiko

Nytteværdi

Multinationale selskaber

Patenter

Udviklingslande

Genetisk modificerede planter

Arter, der kan krydse med hinanden

Alle gener i alle organismer

Genetisk modifikation

Ny sort Ny sort

Konventionel forædling

Transgenese

Anti-frost proteinet fra den arktiske

flynder

The fish berry

De frosttolerante tomater

DNA elementer anvendt til fremstilling af kartofler resistente mod coloradobiller og bladrullervirus

Source: Rommens 2004. TIPS 9, 457-465

New Leaf Plus

Alle gener i alle organismer

Genetisk modifikation

Ny sort Ny sort

Konventionel forædling

Cisgenese

Arter, der kan krydse med hinanden

Æbleskurv Kartoffelskimmel Æbleskurv

Henk Schouten Evert Jacobsen

Genpulje konceptet i forædlingen

Primære genpulje (GP-1): Sorter og landracer af den samme art, og direkte forfædrearter, der kan krydse uden problemer

Sekundære genpulje (GP-2): Nært beslægtede arter, der kan krydse med GP-1 og producere i det mindste nogle fertile hybrider

Tertiære genpulje (GP-3): Fjernere beslæg-tede arter, der kan krydse med med GP-1 og -2, men som kræver yderligere hjælpemidler så som embryo isolering og dyrkning og kromosomfordobling for at opnå afkom.

After: JR Harland and JMT de Wet. 1971. Toward a Rational Classification of Cultivated Plants. Taxon 20: 509-517. and Wikipedia

Vild beslægtet art

X

X

X

Elitesort

F1

F2

Interessegen

F3

Fn

Linkage drag

Overførsel af gen fra vild slægtning til elitesort ved tilbagekrydsning

Hordeum spontaneum

Hordeum vulgare

Vild beslægtet art

Elitesort

Interessegen

Overførsel af gen fra vild slægtning til elitesort ved transformation (cisgenese)

Kloning af interessegen

Transformation

Genomer næsten komplet sekventerede

Beijing Institute of Genomics

I kartoffeldyrkningen anvendes meget store mængde fungicider sammenlignet med andre afgrøder. Fungiciderne anvendes primært mod kartoffelskimmel (Phytophthora infestans). En konventionel kartoffelmark behandles med fungicider 10-15 gange i vækstsæsonen. Dette giver en stor miljøpåvirkning. Derudover koster kartoffel-skimmelsprøjtningerne omkring € 130 millioner per år, svarende til 20% af produktionsomkostningerne.

http://www.durph.wur.nl/UK/Why+DuRPh/

I 2009 havde man udviklet den første cisgene kartoffel med resistens mod kartoffelskimmel

DuRPh: Et hollandsk 10-årigt, 10 million € cisgenese projekt vedrørende

resistens mod kartoffelskimmel Kartoflen er den vigtigste afgrøde i Holland. Hollandske dyrkere avler kartofler til konsum og industrielle formål på et areal på 165 000 ha med et total udbytte på 7.4 millioner tons.

Annex 1B af GMO direktivet 2001/18/EC Teknikker/metoder for genetisk modifikation, der ikke er omfattet af direktivet 2001/18/EC: 1) mutagenese 2) cellefusion (inklusive protoplast fusion) af celler af planter, der kan krydses

med konventionelle metoder.

Hollænderne bag ved Cisgenesekonceptet og hollanske forædlere forsøger at få Cisgenese konceptet ind under Annex 1B. Omfattende debat i Netherland Com-mission on Genetic Modification.

International debat i forskerkredse vedrørende om cisgene afgrøder skal reguleres som konventionelle afgrøder eller som de øvrige genetisk modificerede afgrøder.

Debat i US Environmental Protection Agency (EPA) om deregulering af cisgene afgrøder

Debat og lobbyisme i Europa Parlamentet

Høring i Europa Parlamentet den 21 juni, 2011: Cisgenesis in Plant Breeding: New opportunities for SMEs through innovation

Cisgenic er registreret som varemærke af græsforædlingsfirmaet Pastoral Genomics, NZ

Van Bueren et al. 2007. NJAS Wageningen J. Life Sci. 54, 401-412

Title: Organic agriculture requires process rather than product evaluation of novel breeding techniques

”Should varieties obtained through cisgenesis or reverse breeding be allowed in organic agriculture? The answer to this question depends on whether the product or the process of breeding is taking into account. Assessment based on the product implies a choice of an ethical approach that only con-sider the extrinsic consequences of human action by making a risk-benefit analysis. It neglects so-called intrinsic, ethical arguments of ’unnaturalness’ against genetic engineering. We therefore conclude that products of cisgenesis and reverse breeding should be subjected to the current GMO-regulations in organic agriculture and should thus be banned from organic agriculture.”

Projekt

Cisgen byg og hvede til dyrefoder Hensigt: 1) At udvikle genetisk modificeret foderbyg og –hvede baseret

på cisgenesekonceptet.

2) At vurdere om sådanne afgrøder har økonomiske, ernæringsmæssige og miljømæssige fordele, og om de vil blive vurderet som nyttige og etisk acceptable af danske borgere.

3) For at nå disse mål har vi lavet et forskningskonsortium, der kombinerer ekspertise i molekylærbiologi, forædling, håndtering, processering, økonomi, sociologi og etik.

Udvikling af transformationsvektorer

Transformation af byg og hvede

Karakterisering i drivhus

Down- stream

håndtering

Økonomi

Forædling

Etik og forbruger accept

Phytase potentiale

Kvælstofudnyttelse

Markforsøg

Cisgen byg og hvede til dyrefoder

Cisgenesekriterier: 1) Der anvendes genomiske kloner med egen promotor og

terminator. Klonen er fra samme art eller en art som planten kan krydse med

Intron

Promoter Gen Terminator

Exon

2) Der må ikke forefindes fremmed DNA i den cisgene plante i form af f. eks. antibiotikaresitensgener og vektorsekvenser. 3) Den genomiske kopi skal være indsat med et minimum af rearrangement og udenfor andre kodende gener

Frekvensen af cisgene linier

Frekvensen af cisgene linier= Frekvensen af GM linier * Frekvensen af linier uden backbone * Frekvensen af linier uden hygromycin resistens genet * Frekvensen af linier med minimal rearrangement = 10%

Dosis effekt af PAPhy_a

”Jeg vil ikke have noget imod at spise brød fra korn modificeret med gener fra:”

30 26

30 28 17 12 13

4 15 54

17 43 21 11 8

18 11 16

66 11 16

20 6

4 3

Helt enig

Delvist enig

Hverken /eller

Helt uenig

Delvist uenig

70% 80% 90% 100% 60% 50% 40% 30% 20% 10%

Kornplanten selv

Gener fra en beslægtet plante

Gener fra en bakterie

Gener fra et dyr

Gener fra mennesker

(Miele, Lassen and Sandøe 2011. In preparation)

Down-stream håndtering og segregering

Cisgen mark

Kornlager

Animalsk production

Lager facilitet på gården

Udenfor gården

På gården

Mark på nabogård

Gylle/ gødning

Non cisgen mark

Haastrup, Nielsen, Hauge Madsen and Gylling 2011, in preparation

Konsekvenser af forskellig grad af regulering for foderhvede og -byg

1. Cisgent korn håndteres som GMO (fuld regulering) 2. Cisgent korn underkastes mindre omfattende

risikovurdering og segregeringskrav (dereguleret) 3. Cisgent korn håndteres som non-GM (ingen regulering)

1. Rengøring af mejetærsker, kornvogn, såmaskine og halmpresser

2. Rengøring af korntransportører og lagerfaciliteter på gården

3. Rengøring af kornsiloer 4. Rengøring af betongulv 5. Årlig rengøring

Hvede

Rug Byg

CISGEN GRUPPE

Triticale

Trithordeum

Rug x hvede x byg

Tak for opmærksomheden