Skillnad mellan hybrid- och GM-frön

Hybridsäd

En hybrid skapas när två genetiskt olika förälderplanter av samma art, är korsbestämda. Under pollinering befruktar pollen från hanen gameten från honungarnas äggstockar för att producera avkommningsfrön. Genetiskt material från manliga och kvinnliga växter kombinerar för att bilda det som kallas första generationens (F1) hybridfrön.

I naturen:

Blommande växter har utvecklat olika mekanismer för att producera avkomma med olika genetiska egenskaper för större chans att överleva i omväxlande miljöer.

Dicliny är förekomsten av unisexual (i motsats till hermafrodit) blommor. Dioecious växter bär manliga och kvinnliga blommor på separata växter (i motsats till monoecious, som bär både på samma planta). Detta tvingar korsbestämning att äga rum.

Dichogamy är den tidsmässiga skillnaden i anter- och stigmognad (respektive reproduktionsplantor för manliga och kvinnliga), och uppmuntrar igen korsbestämning. Protandry refererar till dehiscens (modning) av antheren innan stigmatiseringen blir mottaglig, medan protogyny kan ses som det motsatta scenariot.

Självkompatibilitet (avstötning av pollen från samma växt) och herkogamy (rumslig separation av strumpor och stigma) säkerställer att självbefruktning undviks.

Självkompatibilitet är uppdelad i heteromorfa och homomorfa typer. Växter med distyle (2 typer av blommor) eller tristyle (3 typer) heteromorfa blommor, uppvisar synliga skillnader i reproduktiva strukturer mellan varje typ. Endast blommor av olika typer är kompatibla för pollinering på grund av stigma och stilhöjder. Homomorfa blommor, även om de är morfologiskt lika (i utseende), har kompatibiliteter som styrs av gener. Ju mer genetisk likhet mellan pollen och ägglossningar (kvinnliga gameter), desto mer sannolikt är de att vara oförenliga med befruktning. [I]

Kommersiell användning:

Fastän hybridisering sker naturligt i naturen, kan den kontrolleras av växtförädlare att utveckla växter med en kommersiellt önskvärd kombination av egenskaper. Exempel är resistens mot skadedjur, sjukdomar, förstörelse, kemikalier och miljöbelastningar som torka och frost samt förbättring av utbyte, utseende och näringsprofil.

Hybrider produceras i lågteknologiska miljöer som täckta grödor eller växthus. Exempel på nya grödor som existerar endast som hybrider inkluderar canola, grapefrukt, sötmajs, cantaloupes, fröslösa vattenmeloner, tangelos, clementines, apriums och pluots. [ii] Hybridgrödor undersöktes i USA i 1920-talet och vid 1930-talet hade hybridmajs använts i stor utsträckning. [iii]

Hybridisering härstammar från teorierna av Charles Darwin och Gregor Mendel i mitten av 1800-talet. Den allra första metoden som används av bönder är känd som majsdisassering, där moderkornplantorens pollen avlägsnas och planteras mellan rader av faderplantor, vilket säkerställer pollinering endast från fadpollen. Således är frön som skördas från moderplantorna hybrider. ⁱⁱ Manuell borttagning av växtens manliga organstrukturer kallas handemaskulering.

Sex modifiering är en annan metod som antagits av bönderna för att styra växtförädling. Sexuttryck kan styras av förändrade faktorer som växtnäring, ljus och temperaturexponering och fytohormoner. Växthormoner såsom auxiner, eter, erhefon, cytokininer och brassinosteroider, liksom låga temperaturer, orsakar en förändring mot kvinnlig sexuttryck. Hormonbehandlingar av gibberelliner, silvernitrat och ptalimid, liksom höga temperaturer, tenderar att gynna maleness. ^jag

Patentering och ekonomiska bekymmer

F1-generationen är en unik variation som, när den passeras med sin egen generation för att producera F2-serien, kommer att resultera i växter med nya slumpmässiga genetiska kombinationer av föräldra-DNA. Av detta skäl ger F1-fröerna sina patenträttigheter, eftersom samma frö måste köpas varje år för plantering.

Även om det är fördelaktigt, är hybridfrön för dyra för användning i utvecklingsländer, eftersom kostnaden för frön kombineras med kravet på dyrt maskiner för beredning och applicering av bekämpningsmedel. De Grön revolution, En kampanj som syftade till att sprida användningen av hybridfrön för ökad livsmedelsproduktion var faktiskt ekonomiskt skadlig i lantbrukssamhällen. De höga underhållskostnaderna, tvingade bönderna att sälja sin mark till jordbruksföretag, öka klyftan mellan de rika och fattiga ännu mer.

GM-utsäde

Rekombinant DNA-teknik innebär sammansmältning av gener av organismer, även från olika arter (som aldrig kan föda upp i naturen), för att resultera i en "transgen" organism. Istället för sexuell reproduktion används dyra laboratorietekniker för att skapa den genetiskt modifierade organismen, eller "GMO". ⁱⁱ

metoder:

Genpistoler är den vanligaste metoden att införa främmande genetiskt material i genomerna av monokotgrödor som vete eller majs. DNA är bunden till guld- eller volframpartiklar, vilka accelereras vid höga energinivåer och tränger in i cellväggen och membranet, där DNA: n integreras i kärnan. En nackdel är att cellulär vävnadsskada kan uppstå. [Iv]

Agrobakterier är växtparasiter som har den naturliga förmågan att transformera växtceller genom att sätta in sina gener i växtvärdar. Denna genetiska information, bärs på en ring av separata DNA kända som en plasmid, kod för tumörtillväxt i växten. Denna anpassning tillåter bakterien att erhålla näringsämnen från tumören. Forskare använder Agrobacterium tumefaciens som en vektor för att överföra önskvärda gener via Ti (tumörinducerande) plasmiden till dikotyledona växtsorter, såsom potatis, tomater och tobak. T-DNA (transformerande DNA) integreras i växt-DNA och dessa gener uttrycks sedan av växten. [V]

Mikroinjektion och elektroporation är andra metoder för att överföra gener till DNA, den första direkt och den andra via porer. Nyligen har CRISPR-CAS9 och TALEN-tekniken kommit fram som ännu mer exakta metoder för redigering av genom.

DNA-överföringar förekommer också i naturen, främst i bakterier via mekanismer som transposonsaktivitet (genetiska element) och virus. Det här är hur många patogener utvecklas för att bli antibiotikaresistenta. ^iv

Plantgenomerna modifieras till att omfatta egenskaper som inte kan förekomma naturligt i arten. Dessa organismer är patenterade för användning inom livsmedelsindustrin, bland andra biotekniska tillämpningar, såsom produktion av läkemedel och andra industriprodukter, biobränslen och avfallshantering. ⁱⁱ

Kommersiell användning:

Den första genetiskt modifierade grödan var en antibiotikaresistent tobaksanläggning som producerades 1982. Fältförsök för herbicidresistenta tobaksplantor i Frankrike och USA följde 1986 och ett år senare ett belgiskt företag som genetiskt konstruerade insektresistenta tobak. Den första GM-mat som såldes kommersiellt var en virusresistent tobak som kom in i Folkrepubliken Kinas marknad 1992. ^iv "Flavr Savr" var den första GM-grödan som såldes kommersiellt i USA 1994: En rot-resistent tomat utvecklad av Calgene, ett bolag som senare köptes av Monsanto. Samma år godkände Europa sin första genetiskt manipulerade gröda för kommersiell försäljning, en herbicidresistent tobak. ⁱⁱ

Tobak, majs, ris och bomullsplanter har modifierats genom att lägga genetiskt material från bakterien Bt (Bacill thuringiensis) för att införliva bakteriens insektsbeständiga egenskaper. Motståndskraft mot gurka-mosaikviruset, bland annat patogener, har introducerats för papaya, potatis och squashgrödor. "Round-up Ready" grödor som sojabönor kan överleva exponering för glyfosatinnehållande herbiciden som kallas Round-up. Glyphosat dödar växter genom att störa deras aminosyra-syntetiserande metaboliska vägar. ^iv

Växtnäringsprofiler har förbättrats för människors hälsa och förbättrad djurfoder. Länder som förlita sig på frö- och benplanta gröda saknar naturligt aminosyror, producerar GM-frön med högre nivåer av aminosyror lysin, metionin och cystein. Betakarotenberikat ris har introducerats i asiatiska länder där vitamin A-brist är en vanlig orsak till synproblem hos unga barn.

Plant pharming är en annan aspekt av genteknik. Detta är användningen av växtodlade modifierade växter för framställning av farmaceutiska produkter, såsom vacciner. Växter som thale cress, tobak, potatis, kål och morot är de vanligaste plantorna för genetisk forskning och skörning av användbara föreningar, eftersom enskilda celler kan avlägsnas, förändras och odlas i vävnadskulturer för att bli en massa oddifferentierade celler som kallas a kallus. Dessa callusceller har ännu inte specialiserats i funktion och kan därmed bilda en hel växt (ett fenomen som kallas totipotency). Eftersom växten utvecklats från en enda genetiskt förändrad cell kommer hela växten att bestå av celler med det nya genomet och några av dess frön kommer att producera avkommor med samma introducerade egenskap. ^v

Etiska debatter och ekonomiska effekter

Vid år 1999 innehöll två tredjedelar av alla amerikanska bearbetade livsmedel GM-ingredienser. Sedan 1996 har den totala markytan som odlar GMO ökat 100 gånger. GM-tekniken har resulterat i stora ökningar av avkastning och jordbruksvinster, samt minskning av användningen av bekämpningsmedel, särskilt i utvecklingsländer. ⁱⁱ Grundarna av grödgeneteknik, nämligen Robert Fraley, Marc Van Montagu och Mary-Dell Chilton, tilldelades Världsmatpriset 2013 för att förbättra "internationellt kvalitets, kvantitet eller tillgänglighet" av mat. ^iv

Produktionen av genetiskt modifierade organismer är fortfarande ett kontroversiellt ämne och länder skiljer sig åt i deras reglering av patentering och marknadsföring. Orsaker som uppkommer inkluderar säkerhet för konsumtion och miljö och frågan om levande organismer blir immateriell äganderätt. Cartagena-protokollet om biosäkerhet är ett internationellt avtal om säkerhetsnormer för produktion, överföring och användning av genetiskt modifierade organismer.