LU Bioloģijas fakultāte

INDRIĶIS MUIŽNIEKS, Rīga, 2009. rudens

ĢMO: IEDOMĀTAIS UN PATIESAIS RISKS

GĒNS – DNS DAĻA, KAS: 1) kodē proteīna struktūru;

2) regulē kodējošās daļas darbību.

KODĒJOŠĀ DAĻA

P - promoters, nukleīnskābes rajons, kurā sākas gēna informācijas pārrakstīšana par

mRNSO - operators, nukleīnskābes rajons, kas regulē promotera aktivitāti

T - terminators, nukleīnskābes rajons, kurā tiek pārtraukta gēna transkripcija

PO TGĒNA DARBĪBU REGULĒ:

Izmantotais kods ir viens un tas pats visos organismos

Regulējošās daļas ir atšķirīgas

Kā uztaisīt ĢMO ?

RESTRIKTĀZES, LIGĀZES, DNS MODIFICĒJOŠIE ENZĪMI

Kā uztaisīt ĢMO ?

Regulatori

Šūnu un audu tipa specifiskie promoteri Šūnu un audu tips Promoters / Gēns Augs

Lapu floēma un saknes Asus1 Arabidopsis Ziedi un sakņu augšanas zona

CHS15 Phaseolus

Meristēmas Cyc07 Arabidopsis Floēma RTBV Oryza Putekšņi PLAT4912 Nicotiana Izklājējšūnas (tapetum) TA29 Nicotiana

Visā auga organismā aktīvie regulatori: CaMV 35 S RNA promoters, NOS-terminators, ubikvitīna promoters.

ĢM AUGA IEGŪŠANA

Inficē Cruciferae, Resedaceae, Solanaceae augu dzimtas, pārnesēji - laputis

CaMV: 50 nm diametra kapsīds, ~ 8030 b.p. ds DNS ar vienpave-diena pārrāvumiem. CaMV replikācija notiek līdzīgi cilvēka B tipa hepatīta vīrusam: uz DNS matricas tiek sintezēta par genomu garāka 35 S RNS, kuru vīrusa revertāze atkal pārvērš DNS formā.

CaMV: Cauliflower mosaic virus (puķkāpostu mozaīkas vīruss)

ĢM AUGA IEGŪŠANA

ĢM AUGA IEGŪŠANA

HECK ET AL.: MOLECULAR CHARACTERIZATION OF ROUNDUP READY CORN EVENT NK603; CROP SCIENCE, VOL. 44, 2005

Balistiskā transformācija

Augu transformācijas metodesĢM AUGA IEGŪŠANA

Arī dabā agrobaktērijas inficē augus un integrē to hromosomās savu genomu, veidojot t.s. “rētu audzējus” un “bārkšsaknes”.

Agrobaktēriju sistēmaAugu transformācijas metodes

ĢM AUGA IEGŪŠANA

Agrobaktēriju sistēmaAugu transformācijas metodes

ĢM AUGA IEGŪŠANA

Augu transformācijas metodesĢM AUGA IEGŪŠANA

ĢM augu šķirņu izveides processĢM augu šķirņu izveides processSanie-dzamiemērķi

1-2 gadi1-2 gadi1-3 gadi1-2 gadi1-? gadi 1 gads

Gēnu atrašana un raksturošana

Gēna funkcijas

apstiprināšanaIn planta

Tehnoloģijasizveide

Tehnoloģijasizveide

Tehnoloģijas izveide

Pētījumi Tehnoloģijas izveideLaišana

tirgū

Ražošanasuzsākšana

Ražošanas izvēršana

Ražošanaseksperimenti

6 - 11 gadi

Kritēriji darba rezultātiem katrā posmā• Bioloģiskā un biotehnoloģiskā efektivitāte• Atbilstība likumiskās regulācijas prasībām• Vides, veselības un drošības apsvērumi• Administratīvais un sociālais atbalsts• Sekmīga darbība mēroga palielināšanā (rajonēšana) • Oficiālās izplatīšanas atļaujas saņemšana• Panākumi komercializācijā

Augļi Dārzeņi Labība Citi augi Koki Puķes Āboli Asparagi Mieži Arabidopsis Eikalipti Pīpenes Apelsīni Tomāti Kukurūza Rāceņi Papeles Krizantēmas Avenes Gurķi Rīss Lini Egles Neļķes Banāni Ķirbji Rudzi Lupīna Priedes Kalenhoe Bumbieri Pupas Auzas Pipari Petūnijas Dzērvenes Burkāni Kvieši Kokvilna Gerānijas Ķirši Kāposti Prosa Rapsis Gerberas Kivi Brokoļi Belladonna Rozes Melones Ziedkāposti Lakrica Olīves Cigoriņš Saulespuķes Papaija Batātes Tabaka Plūmes Rutki Soja Vīnogas Kartupeļi Cukurbietes Zemenes Zirņi Kabači

ĢM augu daudzveidība

HERBICĪDU TOLERANCE - IZPLATĪTĀKAIS MODIFIKĀCIJAS VEIDS

REZISTENCE PRET RAUNDAPU - AUGA GENOMU PAPILDINA AR EPSP SINTETĀZI NO AGROBAKTĒRIJU CP4 CELMA, KAS IR ~

4000x MAZĀK JŪTĪGA PRET HERBICĪDA IEDARBĪBU NEKA AUGA ENZĪMS

S3P novietojums EPSPS aktīvajā centrā

Glifosāta konformācija augu (A) un baktēriju (B) enzīma aktīvajā centrā

BA

Bacillus thuringiensis

toksīna kristāls

REZISTENCE PRET KUKAIŅIEM

ĢMO IESPĒJAMĀ IEDARBĪBA UZ IMŪNSISTĒMU

Dr. Puštai plaši pazīstamie pētījumi pirmo reizi tika publiskoti Granadas radioraidījumā “Pasaule Darbībā” (World in Action) 1998. gada 10. augustā. Viņš bija novērojis, ka barojot jaunas žurkas ar ĢM kartupeļiem, smazinās to augšnas ātrums un imūnās aizsardzības spējas. Sākotnēji to apstiprināja institūts Skotijā, kurā viņš strādāja (Rowett Research Institute). Tomēr divas dienas vēlāk Prof.Džeims (James), šī institūta direktors, noliedza šādu eksperimentu eksistenci. Pēc tam Dr. Puštai atlaida no darba.

ARPĀDA PUŠTAI GADĪJUMS

Gēns Kristāla forma Proteīna molmasa Toksiskums cry I; A(a), A(b), A(c), B, C, D, E, F, G

Dubultpiramīda 130 -138 kDa Lepidoptera

cry I I; A, B, C Kubs 71, 71, 69 kDa Lepidoptera and Diptera

cry I II ; A, B, B(b) Plakans, neregulārs

73, 74, 74 kDa Coleoptera

cry IV; A, B, C, D Dubultpiramīda vai apaļš

134, 128, 78, 72 kDa

Diptera

cry V - cry X Variabls 129, 73, 35, 38 Various groups

Bt toksīnu tipi

REZISTENCE PRET KUKAIŅIEM

Bt TOKSĪNA TOKSISKUMSDetalizēti: http://www.epa.gov/pesticides/biopesticides/pips/bt_brad2/2-

id_health.pdf

REZISTENCE PRET KUKAIŅIEM

Global Status of Commercialized Biotech/GM Crops: 2009

Transgēno augu aizņemtās lauksaimniecības platības pasaulē 2008.

gadā: 8% no visām platībām

27,8

114,3102,0

90,081,0

67,7

58,752,6

44,239,9

11,01,7

125,0

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0

120,0

140,0

gadi

Milj

oni h

ektā

ru

ĢM AUGI LAUKSAIMNIECĪBĀ

17,2%

1,5%

12,9%

51,1%

3,1%

5,7%

6,2%

2,2%ASV

Argentīna

Brazīlija

Indija

Kanāda

Ķīna

Paragvaja

Dienvidāfrika

Transgēno augu lauksaimniecības platību sadalījums pa valstīm 2008. gadā (122,4 no 125 M ha, 98%)

ĢM AUGI LAUKSAIMNIECĪBĀ

Kukurūza30,0%

Kokvilna12,4%

Rapsis4,7%

Sojas pupas 52,9%

Galvenās transgēno augu sugas, 2008.g.Kopā 124,5 no 125 M ha (99,6%)

ĢM AUGI LAUKSAIMNIECĪBĀ

Prognozējamo komercializēto ĢM augu šķirņu daudzums Kultūraugi 2008. gads 2011. gads 2015.

gads Soja 1 5 17 Kukurūza 9 4 24 Kokvilna 12 27 Rapsis 4 1 8 Kartupeļi 0 3 8 Rīss 0 5 15 Citi 7 1

(cukurbietes) 23

Kopā 33 122

ĢM AUGI LAUKSAIMNIECĪBĀ

Astoņus ĢM augu produktus kā dzīvnieku barību:  4 kukurūzas šķirnes;   3 rapša šķirnes;   viena sojas šķirne.  Piecas ĢM augu šķirnes kultivēšanai:       3 kukurūzas šķirnes;      2 rapša šķirnes.

Sākot ar 2004.g. 1. maiju Latvijā bez ierobežojumiem (bet marķējot) var izplatīt

Riska analīzeRi

ska

paziņ

ošan

a

Riska vadība

Riska novērtēšana

Risks = (Bīstamība x Varbūtība) Seku apjoms

Risks – nevēlamu seku rašanās iespēja

Riska un ieguvuma salīdzinājums

Rio Deklarācija (1992) nosaka piesardzības principu vides

aizsardzībā:

Ja ir nopietna vai neatgriezeniska kaitējuma draudi, zinātnes nespēju dot viennozīmīgus ieteikumus nedrīkst izmantot par iemeslu, lai atliktu ekonomiski pamatotus, vides degradāciju kavējošus darbus.

PP definīcija (ciniskā amerikāņu versijā)

PP ir murgaina Eiropiešu doktrīna, lai radītu tirdzniecības barjeras pret visām precēm, kuras ASV spēj ražot efektīvāk.

Zinātniskais pamatojums pārtikas aprites riska analīzē

Padomes direktīva 93/5/EEC par palīdzību Eiropas Komisijai un dalībvalstu

sadarbību pārtikas problēmu zinātniskajā izpētē.

Regula (EC) No 178/2002, kas nosaka vispārīgos principus un prasības

Pārtikas Likumam, nodibina Eiropas pārtikas drošuma institūciju (European Food Safety Authority, EFSA) un nosaka principus pārtikas drošuma jautājumu risinājumā.

http://www.efsa.eu.int/about_efsa/structure/

EFSA struktūra

EFSA loma riska novērtējuma attīstībā ES

Uzlabotas kārtības izveide: • riska vadībā un vērtēšanā (darba

plāni, laika iedalījums); • saprotamība, caurskatāmība; • riska paziņošana• partneru iesaistīšana• riska novērtējuma un vadības sasitība;• sadarbība ar valstu kompetentajām

institūcijām

ĢMO radītā iespējamā riska veidi

• risks veselībai• vides risks• sociālais risks• ētiskās problēmas

APDRAUDĒJUMS VESELĪBAIJaunu alergēnu vai toksisku vielu

parādīšanās pārtikāEsošo alergēnu vai toksisko vielu

koncentrācijas pieaugumsAntibiotiku rezistences gēnu

izplatīšanās cilvēka mikroflorāNelabvēlīga iedarbība uz imūnās

pretestības spējāmJaunu vielu kombināciju parādīšanās

ar neparedzētām īpašībām

ĢMO RISKA VEIDI

IEGUVUMS VESELĪBAI

Vairāk pārtikasjaunā zaļā revolūcija(pirmā zaļā revolūcija; Norman Ernest Borlaug 25.03.1914 – 12.09. 2009; Meksika un Indija 1945. – 1965, kviešu un kukurūzas šķirnes un agrotehnika)

Kvalitatīvāka pārtikazelta rīss

ĢMO RISKA VEIDI

The Advisory Committee on Novel Foods and Processes (ACNFP), which is responsible for GMO safety evaluation in Great Britain, questioned Dr. Ermakova’s findings. They considered the results sketchy and inadequately supported. For example, there is no information about the composition of the rats' diets. Therefore, the possibility of faulty methodology cannot be refuted. The ACNFP issued a statement mentioning a number of possible explanations for Ermakova’s findings having nothing to do with genetically modified soy. One of the possible reasons could be that the test group was given feed containing higher levels of mycotoxins. Mycotoxins are toxic by-products of fungal diseases that sometimes affect soybeans. The ACNFP will consider further details if they can be obtained.The European Commission asked the European Food Safety Administration (EFSA) to comment on Dr. Ermakova's findings. Like the ACNFP, EFSA's GMO Panel searched for all available information on the study, but could not conclude on the research due to a lack of experimental details.http://www.gmo-compass.org/

Būtiskā atbilstība / līdzvērtība (substantial equvivalence)

FAO/WHO un OECD ekspertu sanāksmes rekomendēja būtiskās atbilstības (BA) novērtējumu kā svarīgu no ĢMO organismiem iegūtās pārtikas drošuma novērtējuma komponentu.

BA nenosaka drošumu absolūtā izteiksmē, bet vērtē vai ĢM pārtika ir tikpat droša kā tās konvencionālā versija.

OECD versijā pārtiku uzskata par drošu, ja ir pietiekams pamats uzskatīt, ka tās normāla lietošana neizraisīs kaitīgas sekas.

Vides un ekoloģiskais risks

• ĢM daļas pārvietošanās un ekspresija citos organismos

• ĢM augs kopumā• Bīstamība, kas saistīta ar

iedarbību uz citiem organismiem• Rezistences evolūcija kaitēkļu

populācijā

Ieguvums videi un ekoloģijai

Atteikšanās no rušināšanas tehnoloģijas sojas audzēšanā:

• par ~ 10 miljardiem tonnu samazināta CO2 emisija, kas ir ekvivalents 5 miljonu automobiļu izņemšanai no satiksmes;

• par ~ miljardu tonnu samazināta erodētās augsnes masa

• ~1,5 miljardus litru degvielas ietaupījumsRR sojas izmantošana par ~ 30 miljoniem tonnu

samazinājusi glifosāta izmantošanu

• http://www.monsanto.com/rr2y/soybean_facts.asp

ĢMO radītā vides un ekoloģiskā riska pētījumu apkopojums

Sociāli – ekonomiskais risks, ĢMO audzēšana :

1. palielina plaisu starp bagātajiem un nabagajiem;

2. veicina monopolu veidošanos;3. neatrisina bada problēmas;4. apdraud patērētāju intereses un

tiesības.

Sociāli – ekonomiskais ieguvums :

1. ĢMO produkti ir lētāki par konvencionālajiem;

2. tie palīdz attīstīt citas pārtikas pārstrādes jomas;

3. veicina zinātnes attīstību;4. sekmē sabiedrības izglītošanu.

Latvijas Republikas Ģenētiski modificēto organismu

aprites likums (spēkā ar 19.12.2007.) Saistītie Ministru kabineta noteikumi:

ĢMO noteikšana

Negatīvs

Pozitīvs

Atļauts ?

Nē JāNelegāls

Assay individual ingredient

s< 0,9%Nav jāmarķē

Jāmarķē > 0,9%

ĢMO kvantificēšana

ĢMO kontroleĢMO

tests

ĢM PĀRTIKAS MARĶĒŠANA

1. DNA

extraction

2Addition of

PCR regents

& plate

loading3RTi-PCR

amplification

4Data

interpretation

Well Sample NameDetector Name Reporter Ct1 HMG FAM-TAMRA FAM 26.0975762 Cotton FAM-TAMRA FAM Undetermined3 Rice FAM-TAMRA FAM Undetermined4 OSR FAM-TAMRA FAM Undetermined5 Soya FAM-TAMRA FAM 25.4562956 SB FAM-TAMRA FAM Undetermined7 Potato FAM-TAMRA FAM Undetermined8 Bt11 FAM-TAMRA FAM Undetermined9 NK603 FAM-TAMRA FAM 35.0720710 GA21 FAM-TAMRA FAM Undetermined11 MON863 FAM-TAMRA FAM Undetermined12 1507 FAM-TAMRA FAM Undetermined13 T25 FAM-TAMRA FAM Undetermined14 59122 FAM-TAMRA FAM Undetermined15 H7-1 FAM-TAMRA FAM Undetermined16 MON810 FAM-TAMRA FAM 34.1342217 281 FAM-TAMRA FAM Undetermined18 3006 FAM-TAMRA FAM Undetermined19 LL62 FAM-TAMRA FAM Undetermined20 T45 FAM-TAMRA FAM Undetermined21 EH-92 FAM-TAMRA FAM Undetermined22 Ms8 FAM-TAMRA FAM Undetermined23 Rf3 FAM-TAMRA FAM Undetermined24 GT73 FAM-TAMRA FAM Undetermined25 LL25 FAM-TAMRA FAM Undetermined26 531 FAM-TAMRA FAM Undetermined27 A2704 FAM-TAMRA FAM Undetermined28 MIR604 FAM-TAMRA FAM Undetermined29 Rf1 FAM-TAMRA FAM Undetermined30 Rf2 FAM-TAMRA FAM Undetermined31 Ms1 FAM-TAMRA FAM Undetermined32 Topas FAM-TAMRA FAM Undetermined33 1445 FAM-TAMRA FAM Undetermined34 Bt176 FAM-TAMRA FAM Undetermined35 15985 FAM-TAMRA FAM Undetermined36 40-3-2 FAM-TAMRA FAM 38.60114737 GA21 FAM-TAMRA FAM Undetermined38 88017 FAM-TAMRA FAM Undetermined39 LY038 FAM-TAMRA FAM Undetermined40 3272 FAM-TAMRA FAM Undetermined41 89788 FAM-TAMRA FAM Undetermined42 89034 FAM-TAMRA FAM Undetermined43 DP-3560 FAM-TAMRA FAM Undetermined44 88913 FAM-TAMRA FAM Undetermined45 P35:BAR FAM-TAMRA FAM Undetermined46 LL601 FAM-TAMRA FAM Undetermined47 Bt63 FAM-TAMRA FAM Undetermined48 Bt10 FAM-TAMRA FAM Undetermined

LU BF doktorante Linda Klūga Ispras JRC; zinātniskais darbs: universāla testsistēma ĢMO noteikšanai

Ievas Kļavinskas (PVD) dati