Novi trendovi u biotehnologiji - agrif.bg.ac.rs · procenata, smanji upotrebu pesticida za 80...

29
Novi trendovi u biotehnologiji Martina Newell-McGloughlin Direktor, University of California Systemwide Biotechnology Research and Education Program (UCBREP) Rad: Nutritional and Safety Assessments of Foods and Feeds Nutritionally Improved through Biotechnology: http://www3.interscience.wiley.com/journal/119423779/issue Newell McGloughlin, Plant Physiology, July 2008 http://www.plantphysiol.org/cgi/content/full/147/3/939

Transcript of Novi trendovi u biotehnologiji - agrif.bg.ac.rs · procenata, smanji upotrebu pesticida za 80...

Page 1: Novi trendovi u biotehnologiji - agrif.bg.ac.rs · procenata, smanji upotrebu pesticida za 80 procenata (17 kg/ha) i stvori godišnju dobit od US$4 bil (James, 2010.). Značajno smanjenje

Novi trendovi u biotehnologiji

Martina Newell-McGloughlin

Direktor, University of California Systemwide

Biotechnology Research and Education Program

(UCBREP)

Rad: Nutritional and Safety Assessments of Foods and Feeds

Nutritionally Improved through Biotechnology:

http://www3.interscience.wiley.com/journal/119423779/issue

Newell McGloughlin, Plant Physiology, July 2008

http://www.plantphysiol.org/cgi/content/full/147/3/939

Page 2: Novi trendovi u biotehnologiji - agrif.bg.ac.rs · procenata, smanji upotrebu pesticida za 80 procenata (17 kg/ha) i stvori godišnju dobit od US$4 bil (James, 2010.). Značajno smanjenje

• Visok prinos, dostupnost, hrana, stočna hrana i gorivo visokog kvaliteta uz minimalna ulaganja

• 17% obraĎivanog zemljišta je degradiralo usled ljudske aktivnosti od 1945. do 1990. Poljoprivredno zemljište se smanjuje za 20.000 ha godišnje. (Svetska banka)

• Bez povećanja prinosa upotreba zemljišta će se udvostručiti do 2050.

• Latinska Amerika: najveće povećanje prinosa uz manju upotrebu zemljišta (manja seča šuma)

• Visok prinos “štednja zemljišta” bolji nego“divljina”-prijateljska poljoprivreda uz neefikasno korištenje zemljišta (Green, Royal Soc. Bird Protection 2005)

• Ako EU nastavi sa tehnologijom 19. veka, mladi naučnici će otići. Ako EU angažuje racionalnu, harmonizovanu regulatornu mrežu podstaći će bržu meĎunarodnu difuziju tehnologije.

• EU Komisija “treba da preduzme hitne mere da izbegne negativan uticaj na proizvodnju stoke i celokupnu poljoprivredu EU ".

Površine u 1997.

Realnost

Page 3: Novi trendovi u biotehnologiji - agrif.bg.ac.rs · procenata, smanji upotrebu pesticida za 80 procenata (17 kg/ha) i stvori godišnju dobit od US$4 bil (James, 2010.). Značajno smanjenje

Poljoprivreda: Istorijat

tehnologije

8,000 BC

19. vek

Rani 20. vek

Sred 20. vek

1930-te

1940-te

1950-te

1970-te

1980

1990-te

2000-ta

21. vek

Gajenje

Selektivna ukrštanja

Kultura ćelije

Somaklonalna varijabilnost

“Embryo rescue”

Mutageneza i selekcija

Kultura antera

Rekombinanatna DNK

Marker asistirana selekcija

---omike - Bioinformatika

Epigenetika/RNKi/Paramutacije

Adaptivna tehnologija/transgenomika

Biologija sistema

Page 4: Novi trendovi u biotehnologiji - agrif.bg.ac.rs · procenata, smanji upotrebu pesticida za 80 procenata (17 kg/ha) i stvori godišnju dobit od US$4 bil (James, 2010.). Značajno smanjenje
Page 5: Novi trendovi u biotehnologiji - agrif.bg.ac.rs · procenata, smanji upotrebu pesticida za 80 procenata (17 kg/ha) i stvori godišnju dobit od US$4 bil (James, 2010.). Značajno smanjenje

Osobine kvaliteta - ($210bil do 2015.)

Poboljšana svojstva nakon žetve

Dužina čuvanja, prerada, ukus

Poboljšana ishrana–poboljšana funkcionalnost

Makro: proteini, ulja, CH, vlakna

Mikro: Vitamini, minerali,

Fitohemikalije – Antioksidanti

Ukloniti antinutrijente/alergene/ toksine

CO2

Agronomska svojstva – $30bil

Biotički- štetočine/bolesti/korovi/

Abiotički stres: suša, zaslanjenost,

specifična zemljišta

Prinos

Value

Obnovljivi izvori

Konverzija biomase, stočna

hrana, biogoriva,

fitoremedijacija

Zabrinutost zbog upotrebe

zemljišta/vode

višegodišnje vrste: Drveće

Biljke kao fabrike

Farmaceutske sirovine/ Industrijski proizvodi

(Ventria – Pirinač Laktoferin Lizozim 30%

dijareja, oporavak 3/6 dana,

Zabrinutost zbog mešanja, prenošenja gena

Šanse/Izazovi za biotek useve

Page 6: Novi trendovi u biotehnologiji - agrif.bg.ac.rs · procenata, smanji upotrebu pesticida za 80 procenata (17 kg/ha) i stvori godišnju dobit od US$4 bil (James, 2010.). Značajno smanjenje

Source: ISAAA

• 2009., 14 M farmera 134 M ha biotek useva u 25 zemalja,

• 13,3 M farmera/125 M ha (7%) u 2008. 13 /14 M (90 %) siromašnim nerazvijenim zemljama (LDC).

• 46% globalnih površina pod biotek usevima LDC- Ukupno 57 zemalja ima zakonski odobrene biotek

useve.

• 6 EU posejano 94.750 ha u 2009., smanjenje sa 7 i 107.719 ha 2008., Nemačka odustala. Španija

posejala 80% Bt kukuruza zadržala rekordno prihvatanje 22%.

Page 7: Novi trendovi u biotehnologiji - agrif.bg.ac.rs · procenata, smanji upotrebu pesticida za 80 procenata (17 kg/ha) i stvori godišnju dobit od US$4 bil (James, 2010.). Značajno smanjenje

$44 bil 1996. do 2007., 44% povećanje prinosa, 56% smanjenje troškova (uključujući 359.000 t a.m. pesticida); za povećanje od 41 mil tona, bilo bi potrebno dodatnih 43 M ha

Uticaj pesticida na životnu sredinu smanjen za 15,4%. Globalno smanjenje od 286 mil kg emisije CO2 jednako uklanjanju 6 M kola sa puteva (Barfoot i Brookes 2008.)

Dodatni ugljenik zadržan u zemljištu od 1996. je jednak 63.859 mil tona CO2 koji nije osloboĎen u globalnu atmosferu.

U 1994.-95. farmeri su trošili $78 /ha na herbicide; danas oni troše $37/ha i upotreba pesticida je smanjena 90%.

HT- povećanje “no-till” obrade: smanjenje erozije, zemljišta mnogo zdravija, organska materija, manje sabijanje zemljišta, bolje korišćenje H2O, upotreba goriva smanjena za 20 galona/akru (Fawcett i Towery 2005. )

Uticaj na životnu sredinu

Page 8: Novi trendovi u biotehnologiji - agrif.bg.ac.rs · procenata, smanji upotrebu pesticida za 80 procenata (17 kg/ha) i stvori godišnju dobit od US$4 bil (James, 2010.). Značajno smanjenje
Page 9: Novi trendovi u biotehnologiji - agrif.bg.ac.rs · procenata, smanji upotrebu pesticida za 80 procenata (17 kg/ha) i stvori godišnju dobit od US$4 bil (James, 2010.). Značajno smanjenje

Kina: Bt pirinač ima potencijal da poveća prinose do 8 procenata, smanji upotrebu pesticida za 80 procenata (17 kg/ha) i stvori godišnju dobit od US$4 bil (James, 2010.). Značajno smanjenje negativnih uticaja na zdravlje – Sačuvani životi

Organizmi u poljima sa “Bt usevima” su prolazili bolje u ogledima u odnosu na one sa insekticidima povećanje broja Monarh leptirova (Marvier, 2007.)

BT kukuruz 90% smanjenja mikotoksina i gljivičnih fumonizina – ukupna godišnja dobit u SAD procenjena na $23mil. (Wu, 2006.)

Origin Agritech China takoĎe odobrio Fitaza kukuruz (2009.)

CP papaja je spasila industriju papaje na Havajima (i pomogla proizvoĎačima organske hrane!) može biti rešenje za šarku –C5 PTGS obezbeĎenje protiv nosilaca klica tifusa u jaslicama

Krompir otporan prema Phytophtora (BASF -Rpi-blb1 i Rpi-blb2 NBS-LRR) - Studija Univerziteta u Ilinoisu pokazala da bi za glavne regione proizvodnje krompira u svetu bila $4,3 bil.

ISAAA očekuje da će broj biotek farmera globalno dostići 20 miliona ili više u 40 zemalja na 200 miliona ha za samo malo više od pet godina - u 2015.

Page 10: Novi trendovi u biotehnologiji - agrif.bg.ac.rs · procenata, smanji upotrebu pesticida za 80 procenata (17 kg/ha) i stvori godišnju dobit od US$4 bil (James, 2010.). Značajno smanjenje

Dva osvojena još jedan ostao

Španija: farmer Jose Victor Nogues” Većina ljudi može da ceni veliku korist i nedostatak negativnih efekata–Uvođenje GM kukuruza je definitinvno bio korak napredforward

• Francuska: Thierry de l'Escaille, European Landowners' Organization, - “široko prihvatanje ova tri biotek useva u Evropi bi moglo značajno da poveća godišnju proizvodnju, poveća prihod farmera za više od 1 bil eura i smanji prskanje. Sa rezultatima kao što su ovi, lako je razumeti zašto farmeri žele pristup tehnologiji kao što je ova," rekao je l'Escaille

• Sarkozy je rekao “mais non”!

Farmeri koji gaje Bt kukuruz

zarađuju oko $85 više po akru ISAAA

(2007.), dok u isto vreme proizvode

zdraviju hranu za stoku koja je bolja

za životnu sredinu.

Rumunija: Farmeri iz Buzdugan su

prijavili povećanje premija za 10

procenata za biotek soju zbog manje

nečistoća od korova. Prosečna dobit po

ceni 2%. Dobit u proizvodnji 29-33.5K

M tona (16-19% ) Povećanje zarade 35

miliona i 62,4 miliona evra (2004.).

Mogu vam reći da su farmeri koji gaje

soju u Rumuniji veoma zainteresovani

za biotek seme," “Iako je seme skuplje

za 10 do 15 procenata, povećanje

prihoda opravdava ekstra trošak” Sada

je EU ne GM soja!

Page 11: Novi trendovi u biotehnologiji - agrif.bg.ac.rs · procenata, smanji upotrebu pesticida za 80 procenata (17 kg/ha) i stvori godišnju dobit od US$4 bil (James, 2010.). Značajno smanjenje

Tehologija Genuity™ SmartStax™ kukuruza

Drugi ključni dogaĎaji odobravanje SmartStax, novog biotek kukuruza, 8 različitih gena za otpornost prema insektima i herbicidima

SmartStax štiti useve od glavnih štetočina kukuruza, uključujući evropskog i jugozapadnog kukuruznog moljca, dijabrotike, povrtne sovice, sovice ipsilon, gusenica Helicoverpa zea i Spodoptera frugiperda. SmartStax takoĎe obezbeĎuje otpornost na glifozate i glifozinate. Poljski ogledi Dow AgroSciences u 2007.-2008. su potvrdili da SmartStax pruža širi spektar zaštite od insekata kod hibrida kukuruza.

.

Page 12: Novi trendovi u biotehnologiji - agrif.bg.ac.rs · procenata, smanji upotrebu pesticida za 80 procenata (17 kg/ha) i stvori godišnju dobit od US$4 bil (James, 2010.). Značajno smanjenje

-- Kontrola insekata iznad zemlje: Dow-ova Herculex® I

tehnologija sa Monsantovom tehnologijom druge generacije

kontrole lepidoptera uz pomoć dva gena, nazvanom

YieldGard® VT PRO, SmartStax će obezbediti zaštitu od

evropskog i jugozapadnog kukuruznog moljca, dijabrotike,

povrtne sovice, sovice ipsilon, gusenica Helicoverpa zea i

Spodoptera frugiperda;

-- Kontrola zemljišnih insekata: Kombinovanje tehnologije

Dow AgroScience Herculex® RW i tehnologije Monsanta

YieldGard VT Rootworm/RR2, SmartStax će obezbedtiti

zaštitu od dijabrotike; i,

-- Kontrola korova: Monsantova tehnologija Roundup

Ready® 2 sa Liberty Link® tolerantnošću prema

herbicidima, SmartStax će pružiti širok spektar kontrole

korova i trava sa opcijom delovanja na dva načina.

- Od EPA je traženo da razmotri smanjivanje zaštitnog

pojasa zbog dva različita načina delovanja – širi spektar

kontrole i smanjena verovatnoća da će ciljni organizmi

razviti otpornost

Genuity™ SmartStax™ Corn technology

Page 13: Novi trendovi u biotehnologiji - agrif.bg.ac.rs · procenata, smanji upotrebu pesticida za 80 procenata (17 kg/ha) i stvori godišnju dobit od US$4 bil (James, 2010.). Značajno smanjenje

Roundup Ready 2 Yield

Unakrsno licenciranje Monsanto Syngenta

Četvorogodišnji poljski ogledi u 6 država SAD su pokazali 7 do 11% veće

prinose u odnosu na RR soju prve generacije.

“Roundup Ready 2 Yield je za mene bila veoma dobra prošle godine,”

rekao je Jeff Barth, farmer iz Ilinoisa. “Posejana je kasno i ipak je dala

pet do šest bušela više od RR soje prve generacije koja je posejana ranije.

Očekujem slične rezultate ove godine, zato ću na mojoj površini od 1.100

akri namenjenu za gajenje soje sejati ovaj proizvod kada postane

dostupan.” Ovo je druga godina kako Barth gaji Roundup Ready 2 Yield

soju.

Roundup Ready 2 Yield soja – prvi proizvod nove

tehnologije koja omogućava efikasnije i preciznije

unošenje gena radi direktnog uticanja na prinos.

Page 14: Novi trendovi u biotehnologiji - agrif.bg.ac.rs · procenata, smanji upotrebu pesticida za 80 procenata (17 kg/ha) i stvori godišnju dobit od US$4 bil (James, 2010.). Značajno smanjenje

Prirodni i drugi geni za “otpornost”

• Korenske nematodes R kod paradajza (Mi) i

(afide). Alternativa fumigaciji (Williamson UC

Davis)

• Xa21 R gen pirinča pruža otpornost prema

nekoliko Xoo. Odbrambeni odgovor se pokreće

uz pomoć Xo molekula, AvrXa21. Trensgene

biljke otpornije zbog broja kopija (Ronald)

• Upotreba inhibicije aptoze da bi se zaštitile

biljke od štete od mikotoksina (Gilchrist, UC

Davis)

• Sclerotinia-otporan suncokret oksalat oksidaza

Pioneer pšenica

• Zinc Fingers Dow/Sangamo

Page 15: Novi trendovi u biotehnologiji - agrif.bg.ac.rs · procenata, smanji upotrebu pesticida za 80 procenata (17 kg/ha) i stvori godišnju dobit od US$4 bil (James, 2010.). Značajno smanjenje

Abiotički stres:

Suša, Hladnoća, Toplota, Zaslanjenost

Faktori abiotičkiog stresa koji

ograničavaju dostizanje

genetskog potencijala useva

Poboljšano čuvanje

vode –

Manji gubitci prinosa –

Veći prinosi na svim

površinama kroz

poboljšanu upotrebu

vode –

Širenje u sušna

područja

BASF kukuruz

tolerantan na sušu 12

bušela više po hektaru

Page 16: Novi trendovi u biotehnologiji - agrif.bg.ac.rs · procenata, smanji upotrebu pesticida za 80 procenata (17 kg/ha) i stvori godišnju dobit od US$4 bil (James, 2010.). Značajno smanjenje

+ Gen EKontrola+ Gen DKontrola

Abiotički stres:

Suša, Hladnoća, Toplota, Zaslanjenost

Pirinač izložen suši

Faktori abiotičkiog stresa koji

ograničavaju dostizanje genetskog

potencijala useva

Poboljšano čuvanje vode -Manje gubitaka

useva -Veći prinosi na svim površinama usled

poboljšanog korišćenja vode -Širenje u sušna

područja - Y B podjedinica faktora jedra

Faktor transkripcije(Tf) DREB2A reaguje na

vodni stres/reaguje na stres usled suše

Homeodomain-leucine zipper (HD-Zip) faktori

transkripcije reaguju na osmotski i vodni stres,

egzogena abscisinska kiselina

Hladnoća: Inženjering sa COR15a Tf, uloga u

tolerantnosti prema smrzavanju.

Biljke modifikovane sa holin oksidazom (codA)

tolerantnost prema zaslanjenom zemljištu i

hladnoći

Transportni proteini. Rast i plodovi čak i pri

navodnjavanju vodom koja je > 50X

zaslanjenija od normalne. > 1/3 zaslanjenosti

morske vode. (Blumwald i Zhang)

Page 17: Novi trendovi u biotehnologiji - agrif.bg.ac.rs · procenata, smanji upotrebu pesticida za 80 procenata (17 kg/ha) i stvori godišnju dobit od US$4 bil (James, 2010.). Značajno smanjenje

Abiotic stress limiting factor for crops reaching genetic

potential

Uljana repica otporna prema suši modifikovana da snizi

nivo PARP [poli(ADP-ribozo) polimeraza], ključnog

proteina vazanog za stres kod biljaka. Preživljavanje suše u

odnosu na referentne biljke. Relativni porast prinosa do

+44% u odnosu na varijetete koji nisu tolerantni prema suši.

Bayer CropScience radi istraživanja na kukuruzu, pamuku,

uljanoj repici i pirinču, da bi razvili novu generaciju

varijeteta tolerantnih na stres sa visokim prinosom.

Mutacija koja menja aktivnost farneziltransferaze.

Pioneer Hi-Bred International razvija hibride i varijetete

koji efikasnije koriste izvore vode i samim tim bolje

preživljavaju u uslovima deficita vode.

Održavanje prinosa tokom vodnog stresa će pomoći

očuvanju prihoda farmera i daće više dobitka za lanac

vrednosti energije i hrane, a smanjiće i potrebu za

navodnjavanjem.

Page 18: Novi trendovi u biotehnologiji - agrif.bg.ac.rs · procenata, smanji upotrebu pesticida za 80 procenata (17 kg/ha) i stvori godišnju dobit od US$4 bil (James, 2010.). Značajno smanjenje

- Poboljšanje asimilacije azota- Povećanje hidrolize saharoze,

biosinteze skorba- Povećanje pristupačnosti O2

- Modifikovanje fotosinteze

Gen za prinos Kontrola

Povećani prinosi

Krmno bilje: Ova biljka sirka

kratkog dana je korišćena za

mapiranje Ma-1 gena (geni koji

modifikuju fotoperiodsko ponašanje

i samim tim i sazrevanje). Ovaj gen

koji funkcioniše u drugim

cerealijama će biti posebno

koristan za useve za biomasu i

krmno bilje kod kojih je cvetanje

nepoželjno.

Page 19: Novi trendovi u biotehnologiji - agrif.bg.ac.rs · procenata, smanji upotrebu pesticida za 80 procenata (17 kg/ha) i stvori godišnju dobit od US$4 bil (James, 2010.). Značajno smanjenje

Efikasnost upotrebe

azota (NUE)

• Azotno Ďubrivo je odgovorno za jednu

trećinu gasova staklene bašte proizvedenih u

poljoprivredi

• Azot oksid ima 300 puta veći potencijal

zagrevanja od ugljen dioksida.

• Farmeri troše $60 bill godišnje za 150

miliona tona Ďubriva (Stern Review 2006).

• Arkadijine biljke sa efikasnom upotrebom

azota (NUE) sa prinosima ekvivalentnim sa

prinosima konvencionalnih varijeteta ali

koje zahtevaju značajno manje azotnog

Ďubriva pošto ga efikasnije koriste

• Ova tehnologija ima potencijal da smanji

količinu azotnog Ďubriva koje farmeri izgube

zbog isparavanja i curenja u zemljište i

vodene tokove. Pored pritiska okoline,

troškovi azota mogu činiti značajan udeo

troškova inputa farmera i mogu značajno

uticati na profitabilnost farmera.

• Licencirali svoju tehnologiju DuPont-u za

upotrebu kod kukuruza i Monsantu za

uljanu repicu.

30% manje primenjenog N Ďubriva

Page 20: Novi trendovi u biotehnologiji - agrif.bg.ac.rs · procenata, smanji upotrebu pesticida za 80 procenata (17 kg/ha) i stvori godišnju dobit od US$4 bil (James, 2010.). Značajno smanjenje

Biogoriva

• Nerazvijene zemlje 30 % globalne energije. Rast izazvan populacijom i

ekonomijom. Od 47 najsiromašnijih zemalja u svetu, 38 su neto uvoznici goriva,

a 25 uvoze sve gorivo, trošeći dobar deo nacionalnih prihoda da bi ga platili.

• Izazov: 5-10 puta efikasnije - 2001 $5/gal -2005 18c/gal

• Konverzija biomase: Organski polimeri, lignin, skrob celuloza konvertovani u

etanol; hemiceluloza hidrolizovana u šećere, ksilozu, glukozu.

• Modifikovanje biljaka i algi da bi se poboljšala enzimatska konverzija.

• Modifikovanje enzima da bi se poboljšala konverzija i fermentacija

• Kukuruz druge cerealije, divlje proso, slonovska trava topole

• Biodizel je biorazgradljiv i netoksičan – alkil estri dobijeni transesterifikacijom

biljnih ulja ili životinjskih masti. (60% manje CO2)

• Uljana repica, Botryococcus braunii (Bb) koloidne mikroalge

• Nedoumice: Razmena hrane – Efikasnost proizvodnje – Ekološki uticaj

Page 21: Novi trendovi u biotehnologiji - agrif.bg.ac.rs · procenata, smanji upotrebu pesticida za 80 procenata (17 kg/ha) i stvori godišnju dobit od US$4 bil (James, 2010.). Značajno smanjenje

Mnoge gajene vrste koje se koriste za ishranu ljudi i životinja

nisu savršene za nutritivne potrebe ljudi i životinja.

Proteini: Kukuruz, pšenica, slatki kormpir i kasavaWHO: 800 miliona ljudi pati zbog loše ishrane, loša ishrana

protein-energija (PEM), najsmrtonosniji oblik, pogađa 1 od

4 deteta:

70% živi u Aziji, 26% Africi, 4% Latinskoj Americi, Karibima

• Zrna sa niskim sadržajem lizina – hrana nerazvijenih zemalja –

Sledovanja hrane za stoku/zagađenje

• Kukuruz sa visokim sadržajem lizina: Koristi enzim bez povratne

informacije (5X ppm)

• Modifikovan put asimilacije N GDH povećanje proteina 12%

• SRP nealergeni albumin amarantusa za krompir

• Visoki proteini: Citokinin spašavanje cvet par zrna fuzionisano

jedno zrno dva embriona – visoki proteini/ulje niski CH

• NAC Tfs (NAM) starenje i remobilizacija nutrijenata iz listova u

zrno, RNKi odlaže starenje 30% protein, Zn, Fe

• Veštački proteini

• ASP-1-slatki krompir povećanje proteina 67% (EAA 80%)

Poboljšana hranljiva vrednost

Page 22: Novi trendovi u biotehnologiji - agrif.bg.ac.rs · procenata, smanji upotrebu pesticida za 80 procenata (17 kg/ha) i stvori godišnju dobit od US$4 bil (James, 2010.). Značajno smanjenje

Poboljšana hranljiva vrednost

Ugljeni hidrati

• Almiloza sa visokim skrobom (otporni skrob) inhibira 2 SBE

• Uloga sorbitola u metabolizmu voća i utiče na osobine

kvaliteta i odnos šećeri-kiseline i akumulaciju skroba

• Puroindolin geni pšenice u pirinču skrob/brašno

Vlakna – Povećanje kod ljudi

• Polimeri, inulini, frukto-oligosaharidi (FOS)

• SC Fruktani ukus saharoze: Zdravlje trakta GI – fermentisani

crevni – bifidobacteria (bori se sa patogenim bakterijama)

SC Masne kiseline – protiv raka/ inhibiraju HMG-CoAR manje

LDL

• SC fruktani 1-SST čičoka. Konvertovano 90% saharoze

“fruktanske repe“ (Koops, 2000)

• Krompir sintetiše ceo spektar inulina iz rizoma okruglih

korenova artičoke

• Lignani: enterodiol/lakton zavistan od estrogena rak

Vlakna krmnih biljaka – Smanjenje kod životinja

• Braon glavni lisni nerv (COMT)–Smanjen lignin povećana

svarljivost bolja konverzija hrane, stoka je više voli (Sorghum)

Page 23: Novi trendovi u biotehnologiji - agrif.bg.ac.rs · procenata, smanji upotrebu pesticida za 80 procenata (17 kg/ha) i stvori godišnju dobit od US$4 bil (James, 2010.). Značajno smanjenje

Poboljšana hranljiva vrednost

Ulja i masne kiseline

• Menjanje dužine lanca i nivo zasićenosti

• Novi geni za proizvodnju neobičnih masnih kiselina kod

uljanih biljaka

• Mono nezasićene masne kiseline: Visoka oleinska

kiselina: stabilnija nego poli nezasićene masne kiseline

otporna na toplotu/oksidaciju, malo ili bez postrafinacije

(hidrogenizacija): AS oleat desaturaza soja je dala >80%

oleinske kiseline (23%), Manje zasićenih masti

mleko/meso životinja

• Trigliceridi srednjeg lanca: lekovita hrana, ergogenične

kiseline. Acil-ACPT uljana repica, povećanje kaprične

(C10) i kaprilične (C8)

• Visok-CLA: Antioksidacija- slobodni radikali bolesti

srca/rak

• Omega -3 DHA-EPA “Riblje ulje” CV/tromboza/ Rak/

Artritis/ Kognitivne/Mentalne/ premije - D6 desaturaza:

Uljana repica/soja prekursor SDA 3.6X ALA u stvaranju

EPA

• Gama linolna kiselina ulje šafranjike (C18:3n-6)

protivupalni efekat, poboljšano zdravlje kože i

održavanje gubitka težine

• Sitostanol: fitosterol fosfolipid Blokira holesterol

Page 24: Novi trendovi u biotehnologiji - agrif.bg.ac.rs · procenata, smanji upotrebu pesticida za 80 procenata (17 kg/ha) i stvori godišnju dobit od US$4 bil (James, 2010.). Značajno smanjenje

Poboljšana hranljiva vrednostMikro nutrijenti Vitamini/ minerali:

• Vit A Zlatni pirinač II b-karoten-Pirinač 25X (CBP)

• Bio pojačano brašno kasave- Poljski ogled Nigerija

(Sayre)

• Vit B Folat povećanje u pirinču (nedostatak u trudnoći)

• Vit E a-tokoferol g-TMT; povećanje vit C kukuruz DHAR

Minerali: Feritin (S protein pasulja), Metalotionein (Pirinač,

pšenica). Ca/anti prenosnik protona (sCAX) transport

Ca u vakuole. Šargarepa ojačana sa Ca poboljšana

absorpcija.

Multivitaminski kukuruz

• Kombinatorična direktna transformacija DNK brzo

stvaranje multikompleksnih metaboličkih puteva

• Preneseno 5 konstrukata kontrolisanih različitim

promotorima specifičnim za endosperm u beli kukuruz.

Različite kombinacije enzima pokazuju različite

metaboličke fenotipove – rezultirajući u

• 169X beta karoten (60 mg/g naprema 14

oplemenjivanjem)

• 6X vitamina C, i

• 2X folata (Christou, 2009.)

(bacteria)

(daffodil)

(daffodil)

Introduced

enzyme

(maize)

Page 25: Novi trendovi u biotehnologiji - agrif.bg.ac.rs · procenata, smanji upotrebu pesticida za 80 procenata (17 kg/ha) i stvori godišnju dobit od US$4 bil (James, 2010.). Značajno smanjenje

Poboljšana hranljiva vrednost

Funkcionalne komponente – efekti veći od same vrednosti

nutrijenta

Fitohemikalije:

• Karotenoidi: Zlatni pirinač, slatki kropmir - (vid, razvoj)

• Likopen: poliamin paradajz – (smanjenje LDL, rak)

• Izoflavonei: genistein i daidzein, inhibitor tirozin kinaze

• Fenoli: resveratrol antioksidant Sirtuini (protiv starenja)

• Flavanoli: Katehini, Flavoni: kvercetin (manje dodataka)

Anti-nutrijenti: Tripsin inhibitori; oksalna kiselina; furani;

Fitat, Bio dostupnost Fosfat, divalentni joni: Fitaze (Pirinač,

lucerka)

Alergeni: soja uklanjanje P34; kikiriki; digestija glutena

Toksini: Glikoalkaloidi (krompir) AS solanin

• Cijanogenični glukozid (kasava) hidroksinitril liaza

• Nedoumice:

• Visoki nivoi, Novi proteini, metaboliti (pleiotropni efekti)

Povećana osetljivost prema patogenima

Page 26: Novi trendovi u biotehnologiji - agrif.bg.ac.rs · procenata, smanji upotrebu pesticida za 80 procenata (17 kg/ha) i stvori godišnju dobit od US$4 bil (James, 2010.). Značajno smanjenje

Upravljanje rizikom

Otpornost na antibiotike (primećena nije naučna)Obeležavanje transpozonaPozitivna selekcija – ograničavajući izvor energije

Protok gena-ProstorMuška sterilnost“Terminator” tehnologijaTransformacija hloroplasta

Nedostatak specifičnosti – pleiotropini efekti (očekivani, neočekivani)Rekombinacija na specifičnom mestuCre-Lox

Uticaj na neciljne vrsteEkspresija u odreĎenom tkivuTransformacija hloroplasta

Gubitak efektivnosti– upravljanje otpornošćuZaštitni pojasGomilanje gena, Nagomilavanje gena, Mešanje gena

Smanjen diverzitetViše izvora genetskog diverziteta – spašavanje starih varijeteta i

lokalnih populacija Nove životinje – Bezbednost hrane, potencijal da postanu divlje

Fizička i biološka izolacija

Page 27: Novi trendovi u biotehnologiji - agrif.bg.ac.rs · procenata, smanji upotrebu pesticida za 80 procenata (17 kg/ha) i stvori godišnju dobit od US$4 bil (James, 2010.). Značajno smanjenje

Saradnja ima efekta

Nema

žutih

zrna

Organsko polje plavog kukuruza blizu žutog neorganskog polja Fred Yoder Ohajo

Nema

ukrštanja

(nema

plavih zrna)

Biotek kukuruz Organski kukuruz

• Istorijski, svetsko tržište je na pravi način regulisalo pitanja ekonomske

odgovornosti u vezi sa prisustvom u tragovima neželjenog materijala u bilo kom

poljoprivrednom usevu.

• Organska proizvodnja u SAD ne može biti (pravno) degradirana i uzgajivači ne

mogu izgubiti sertifikat za nenamerno prisustvo kada su ispoštovane sve potrebne

mere i najbolje procedure i nijedan proizvoĎač nije bio pogoĎen na ovaj način do

danas

• Svaki slučaj kršenja se zasnivao na tvrdnji da je farmer koji je tužen za kršenje to

radio namerno (tj. prisustvo u tragovima nije bilo sporno). Do danas, sudovi su

podržali svaki od ovih slučajeva.

Page 28: Novi trendovi u biotehnologiji - agrif.bg.ac.rs · procenata, smanji upotrebu pesticida za 80 procenata (17 kg/ha) i stvori godišnju dobit od US$4 bil (James, 2010.). Značajno smanjenje

Primum non nocere• Komercijalizacija: 7 do 10 godina –najmanje 9 stadijuma

provere

• Biotek usevi i hrana su temeljnije testirani nego konvencionalni

varijeteti ( “za koje se predpostavlja” da su bezbedni)- Jedna

biotek soja prolazi 1.800 posebnih analiza

• 23 studije sa hranjenjem – mlečni proizvodi, govedni, živina,

ekvivalent soje/kukuruza po sastavu, svarljivosti i hranljivoj

vrednosti sa ne-GM. Clarke i sar. 2000.

• Znatna ekvivalencija sa roditeljem – Molekularna

karakterizacia (17) Studije toksičnosti (5) – marker geni (4) –

hranljiva vrednost (7+) - Potencijal za alergenost –

Antinutricioni efekti – Svarljivost proteina

• Ekološki aspekti (5 stavki)- Ekološki uticaj (5 stavki) OECD,

CBD, CODEX

Omika studije

Pšenica ( Baker 2006.), Krompir (Catchpole 2005.)

Transkriptomičke i Metabolomičke studije pokazuju veću varijabilnost izmeĎu

varijeteta dobijenih na klasičan način i čak izmeĎu lokaliteta nego izmeĎu GM i

roditeljskog varijeteta (osim naravno za željenu modifikaciju) – razlike izmeĎu

lokaliteta su generalno bile veće nego razlike izmeĎu linija

Page 29: Novi trendovi u biotehnologiji - agrif.bg.ac.rs · procenata, smanji upotrebu pesticida za 80 procenata (17 kg/ha) i stvori godišnju dobit od US$4 bil (James, 2010.). Značajno smanjenje

Najveći izazovi

• Tehnički

• Intelektualna svojina: Zaštita prava intelektualne svojine kod biljaka –

Specijalizovani usevi – Fizička, tehnička i organizaciona odgovornost

• Biološka sigurnost: takozvane nerazvijene zemlje – Specijalizovani usevi

• Prihvatanje: - borba protiv straha i pogrešnog informisanja

(etički) - moralni imperativ stvarna potreba nasuprot hipotetičkom riziku

Nadam se da u ovome nema

ničeg genetički modifikovanog