Transzgénikus növények

Készítette: Balázs Mária

A tudomány fejlődése

20. sz. végére ismertté vált a földi élet információját hordozó molekula, a DNS (genomprojektek).

És a módosításának lehetősége is (Smith és Nathans (Nobel-díj 1978) által 1970-71-ben felfedezett restrikciós endonukleáz enzimek) paradigmaváltás a növénytudományokban.

Az eddigi növénynemesítés (mendeli genetikára alapozott) az utódok hasadásából próbált következtetni a vizsgált egyedek genotípusára.

21. században a molekuláris megközelítés a genotípusból indul ki és annak módosításával éri el a kívánt fenotípust.

A növényi DNS: néhány százmilliótól több tízmilliárd nukleotidpárig terjedhet, a gének száma pedig 25-40 ezer, a termelődő fehérjék száma ennek a többszöröse.

A hagyományos és géntechnológiai megközelítés

A géntechnológia alapja

A géntechnológia gyakorlati alkalmazásának lehetőségét az adja, hogy:- Az anyagcsere-folyamatok a különböző fajokban (mikroorganizmusok, növények, állatok és ember), többé-kevésbé "azonos technológiai előírások" szerint, összehangoltan és szabályozottan zajlanak. - Az anyagcserében résztvevő molekulák a DNS-ben (a génekben) vannak kódolva. - A genetikai kód pedig a Földön élő minden faj génjeiben azonos, tehát kompatibilis!

A gének kompatibilitása ad alapot arra, hogy a növények sejtjeinek genomjába nemcsak növényi, hanem emberi, állati, sőt baktérium- és vírus- eredetű gének is működni fognak.

Egyetlen fontos kritérium: az átvitt idegen eredetű információt a növényben működő szabályozó szekvenciákkal kell ellátni.

A géntranszfer

A géntranszfer az a molekuláris technika , amivel különböző élőkből származó géneket (információs programcsomagokat = transzgéneket) viszünk át növényi sejtekbe.

Az ilyen sejtekből regenerált növényeket nevezzük transzgénikus növényeknek, melyek minden egyes sejtjében megtalálható a transzgén.

A transzgénikus növények tehát azok, melyek sejtmagjába (genomjába) géntechnológiával idegen gént (transzgént) juttatunk be, s bennük a transzgén integrálódik, működik és öröklődik.

A bejutatott idegen gén működésének eredményeként egyes szerveiben vagy szöveteiben új fehérjét, vagy fehérjéket is termel.

A géntechnológia módszere

A géntechnológia 4 fő területre osztható: Molekuláris technikákkal (genomanalízis, gazdaságilag jelentős

gének izolálása, klónozás, funkcióik elemzése) kezdődik. Molekuláris és sejtszintű technikákkal folytatódik (az

információk vektorokba építése, és bejuttatása növényi sejtekbe regenerált növények)

Növényszintű vizsgálatok (A GM növények vizsgálata és tesztelése, a transzgén integrációjának, működésének és öröklődésének vizsgálata, gazdasági értékének meghatározása)

Ezt követik a szántóföldi kísérletek (fajtakísérleti vizsgálat, hivatalos elismerés és kereskedelmi forgalomba kerülés)

Egy GM növényfajta előállítása: (8-12 év, kb. 100 millió $ azaz 22 milliárd Ft)

A transzgénikus növények előállítása

Molekuláris technikaSejtszintű technika

Szántóföldi tesztelés

A transzgénikus növények előállítása:Molekuláris szintű technika

Az idegen, módosított gént megfelelő génkonstrukcióban, (vektorban) kell elhelyezni, ami biztosítja a struktúrgén expresszióját

A promóter felelős a transzkripció indításáért (karfiol mozaik vírus promóter, a CaMV 35S)

A strukturgén = az új bevinni szándékozott információ A marker gén = technikai "segédeszköz„ A terminátor a transzkripció lezárására (Agrobacterium tumefaciensből

izolált nopalin szintetáz terminátor (NOS) )

Érdekesebb géntechnológiai stratégiák

Kék és lila szegfű, kék rózsa előállítása: a növényi pigment- (antocián-) bioszintézisének módosítása

Érésben gátolt alma az etiléntermelés gátlásával, az antiszensz génnel történő transzformációval

Aranyrizs előállítása: a rizst képessé tették az A-vitamin provitaminjának, a béta-karotinnak a termelésére (3 transzgén bejuttatásával) a szemek sárga színűek lettek (innen az elnevezés)

Egyéb, nem látványos módosítás: nagy lizintartalmú kukorica, az omega-3 zsírsavat termelő szója, az emberi gyógyászatban felhasználható vakcinákat termelő paradicsom, kukorica, burgonya, árpa, a csak amilopektint tartalmazó burgonya, a laurinsavat termelő repce stb.

Transzgénikus növények termesztése

A köztermesztésben 100 millió ha nagyságú területen A megoszlása: herbicidtoleráns szójafajták 60 %; rovarrezisztens

és/vagy herbicidtoleráns kukoricahibridek összesen 24 %; ugyanilyen gyapot összesen 11 %; herbicidtoleráns repcefajták 5 %.

A világon 7 országban termelnek egymillió ha felett GM növényfajtákat:USA közel 50 millió ha (a termőterület 50 %-a)

Argentína (17 millió ha) Brazília (9,4 millió ha) Kanada (5,8 millió ha) Kína (3,3 millió ha) Paraguay (1,8 millió ha) India (1,3 millió ha)

Európában 100 ezer ha alatti területen: Romániában, Spanyol- országban, Portugáliában, Németországban, Franciaországban és Csehországban.

Egyre több az olyan géntechnológiai kutatás, melyek valamilyen gazdaságilag értékes módosítást céloznak meg.

Az emberiség diadala vagy félelme?

A diadala: a géntechnológia és termékei minőségi ugrást és fantasztikus, szinte beláthatatlan lehetőségeket jelentenek a civilizáció jövőbeni fejlődése számára. (élelmiszerszükséglet kielégítése, antiallergén élelmiszerek, vakcinák, új tulajdonságok)

Az emberiség diadala vagy félelme?

A félelme: Két szempontból kelt félelmet az emberekben:- az evolúció folyamatába való "illetéktelen" beavatkozás következményei- a horizontális rekombináció lehetősége

A kormányok és az illetékes hatóságok feladata:a különböző rizikótényezők és azok egyes kockázatainak alapos, körültekintő és szigorú vizsgálata

A rizikótényezők öt nagy csoportra oszthatók (1) tudáshiány, (2) genetikai, (3) ökológiai, (4) élelmiszerbiztonsági, és (5) gazdasági

Külön kell vizsgálnunk a transzgén (idegen DNS) ill. a fehérjetermékének (új vagy módosult fehérjék) hatását!

Rizikótényezők

(1) "Felelősséggel tartozunk a minket követő generációknak azzal, hogy a jelenlegi tudatlanságunk adta bátorságunkkal ne okozzunk helyrehozhatatlan károkat (genetikai szennyezést) a természetes élővilágban és a kultúrflórában.„ Heszky László (növénygenetikus, biotechnológus )

(2) Új vírustörzsek keletkezése vírusrezisztens GM növényeknél (rekombináció a növényt fertőző vírus RNS-ekkel); génmegszökés természetes flóra felé

(3) A nem célzott hatások a vele kapcsolatba került fajokkal (4) GMO élelmiszer: 0,9 %-nál több genetikailag módosított

összetevőt tartalmaz jelölni kell! Toxikológiai és allergológiai vizsgálatok kötelezőek.

(5) Genetikai gyarmatosítás, nem célzott gazdasági és szociális hatások.

Források, bővebb információ

Heszky László: Transzgénikus növények - az emberiség diadala vagy félelme? : http://www.mindentudas.hu/heszkylaszlo/20061031heszky.html

GMO: http://startadsl.hu/gmo/ Magyar Tudomány, 2006/4 484. o. : Pepó Pál:

Hozzászólás az MTA állásfoglalásához: http://www.matud.iif.hu/06apr/14.html

Köszönöm a figyelmet!