Twenty years of varieties use: Lessons learnt Michel.fok@cirad

20
Twenty years of GM varieties use: Lessons learnt Dr. Michel FOK CIRAD (France) and ICRA [email protected] The use of Genetically modified varieties (GMV) dates back to 1997 and spreads to 26 countries out of which 18 are recording more than 50,000 ha and 11 more than one millions hectares. According to ISAAA (International Service for the Acquisition of Agribiotech Applications), the sole source of stats related to the use of GM varieties, the total acreage covered has been increasing continuously over the period of twenty years, as well as the number of countries concerned. This quantitative evolution is claimed to be a clear indication of the global positive impacts of the use of GM varieties. This criterion is complemented by other claims related to the global decrease of the pesticides use, global production increase and economic gain and reduction of greenhouse gas emission. The positive impacts claimed at global level are encountered also at the individual level of a country such as Australia. The country specificity of high yield has been preserved. The savings in the insecticide use is claimed to be the most positive impact  of GMV use. This savings resulting from GMV use is illustrated by the reduction of the amount of active ingredient per hectare, but the shift to new generation of insecticide ingredients which are effective at much lower dosage has contributed as well, if not more than the GMV use.  There are nevertheless negative impacts which are well documented and which used to be overlooked by those who advocate a further extension of the use of GMV. Where pest resistant GMV are used, the pest complexes have shifted and have implied the need to chemically control pests whose earlier infestation level did not require. Where herbicide tolerant GMV have been used (mainly tolerant to glyphosate), glyphosate resistant weeds have emerged, with a continuously increasing number of weed species. The resulting increase of the pesticide control cost, along the high and increasing cost of seeds, has implied a reduction if not a reversion of the profitability in using GMV. Australia is a rare exception of country where the mentioned negative impacts are not documented, thanks to a particular coordination among  a small total number of cotton growers (around 1,000), which nevertheless has not prevented them to pay the highest fees for the right of using GMV. Lessons from the effects observed are fourfold. First, it is worth debating again the issue of effectiveness of the genes used so far in GMV, by distinguishing short term and midterm effects, as the effects could reverse 56 years after the commercial release of the varieties. Second, the assessment of the impacts of GMV which overlooks distinct short term and midterm effects, as those commonly implemented globally or at the level of a country, does not help to capture reality and could be misguiding. Third, the ecosystem reacts to the way GMV are being used; the pest complex shift and the emergence of weeds resistant to herbicides are illustrations of ecological reactions to the mismanagement of GMV use based on general and continuous use. Fourth, if GMV were to be used, the best way is partial use.   

Transcript of Twenty years of varieties use: Lessons learnt Michel.fok@cirad

Page 1: Twenty years of varieties use: Lessons learnt Michel.fok@cirad

Twenty years of GM varieties use: Lessons learnt 

Dr. Michel FOK 

CIRAD (France) and ICRA 

[email protected] 

The use of Genetically modified varieties (GMV) dates back to 1997 and spreads to 26 countries out 

of which 18 are recording more than 50,000 ha and 11 more than one millions hectares. According to 

ISAAA (International Service for the Acquisition of Agri‐biotech Applications), the sole source of stats 

related to the use of GM varieties, the total acreage covered has been increasing continuously over 

the period of twenty years, as well as the number of countries concerned. This quantitative evolution 

is claimed to be a clear indication of the global positive impacts of the use of GM varieties. This 

criterion is complemented by other claims related to the global decrease of the pesticides use, global 

production increase and economic gain and reduction of greenhouse gas emission. 

The positive impacts claimed at global level are encountered also at the individual level of a country 

such as Australia. The country specificity of high yield has been preserved. The savings in the 

insecticide use is claimed to be the most positive impact  of GMV use. This savings resulting from 

GMV use is illustrated by the reduction of the amount of active ingredient per hectare, but the shift 

to new generation of insecticide ingredients which are effective at much lower dosage has 

contributed as well, if not more than the GMV use.  

There are nevertheless negative impacts which are well documented and which used to be 

overlooked by those who advocate a further extension of the use of GMV. Where pest resistant GMV 

are used, the pest complexes have shifted and have implied the need to chemically control pests 

whose earlier infestation level did not require. Where herbicide tolerant GMV have been used 

(mainly tolerant to glyphosate), glyphosate resistant weeds have emerged, with a continuously 

increasing number of weed species. The resulting increase of the pesticide control cost, along the 

high and increasing cost of seeds, has implied a reduction if not a reversion of the profitability in 

using GMV. Australia is a rare exception of country where the mentioned negative impacts are not 

documented, thanks to a particular coordination among  a small total number of cotton growers 

(around 1,000), which nevertheless has not prevented them to pay the highest fees for the right of 

using GMV. 

Lessons from the effects observed are fourfold. First, it is worth debating again the issue of 

effectiveness of the genes used so far in GMV, by distinguishing short term and mid‐term effects, as 

the effects could reverse 5‐6 years after the commercial release of the varieties. Second, the 

assessment of the impacts of GMV which overlooks distinct short term and mid‐term effects, as 

those commonly implemented globally or at the level of a country, does not help to capture reality 

and could be misguiding. Third, the ecosystem reacts to the way GMV are being used; the pest 

complex shift and the emergence of weeds resistant to herbicides are illustrations of ecological 

reactions to the mis‐management of GMV use based on general and continuous use. Fourth, if GMV 

were to be used, the best way is partial use.   

Page 2: Twenty years of varieties use: Lessons learnt Michel.fok@cirad

02/02/2018

1

20 Years of GM varieties useLessons learnt

Michel [email protected]

13th Meeting of the Inter‐regional Cooperative researche network on cotton for the Mediterranean and Middle East regions

Luxor, Egypt, February 2‐6, 2018

Michel FOK, Luxor, Egypt, Feb. 2018 1

Presentation plan

• The use of GM varieties sounds good

• Negative impacts observed too

• Lessons to retain

Michel FOK, Luxor, Egypt, Feb. 2018 2

Page 3: Twenty years of varieties use: Lessons learnt Michel.fok@cirad

02/02/2018

2

The use of GM varieties sounds good

• At the world level

– Information extracted from ISAAA

• International Service for the Acquisition of Agri‐BiotechApplications

• Report freely available at http://www.isaaa.org

Michel FOK, Luxor, Egypt, Feb. 2018 3

Acreage is continuously increasing

Michel FOK, Luxor, Egypt, Feb. 2018 4

Page 4: Twenty years of varieties use: Lessons learnt Michel.fok@cirad

02/02/2018

3

Use is encountered in all continents…with 5 major countries

Michel FOK, Luxor, Egypt, Feb. 2018 5

Four major GM crops in the world

Michel FOK, Luxor, Egypt, Feb. 2018 6

Soybean

Corn

Cotton

Canola

Page 5: Twenty years of varieties use: Lessons learnt Michel.fok@cirad

02/02/2018

4

Herbicide tolerance accounts much more than insect resistance in commercial use

Michel FOK, Luxor, Egypt, Feb. 2018 7

Almost exclusively 2 types of GM varieties

Herbicide tolerance

Insect resistance

Very high economicimpacts are claimed

Michel FOK, Luxor, Egypt, Feb. 2018 8

Productivity

Production cost

Page 6: Twenty years of varieties use: Lessons learnt Michel.fok@cirad

02/02/2018

5

Positive environment impacts by the reduction of pesticide use

Michel FOK, Luxor, Egypt, Feb. 2018 9

The use of GM varieties sounds good

• At the level of a specific country

– Australia: A clear but particular case

• Information extracted from the presentation of Mr. Michael Murray, Cotton Australia, in Tashkent, October, 2017

Michel FOK, Luxor, Egypt, Feb. 2018 10

Page 7: Twenty years of varieties use: Lessons learnt Michel.fok@cirad

02/02/2018

6

Dramatic decrease of insecticide use and of the cost to control pests, Australia

Michel FOK, Luxor, Egypt, Feb. 2018 11

Huge reduction of the amount of insecticide active ingredients per ha, Australia

…but the insecticide active ingredients have also evolved a lot, beingeffective at a much lower amount

Michel FOK, Luxor, Egypt, Feb. 2018 12

Page 8: Twenty years of varieties use: Lessons learnt Michel.fok@cirad

02/02/2018

7

Sequence of genes used for herbicide tolerance and insect resistance, Australia

Michel FOK, Luxor, Egypt, Feb. 2018 13

Australia: Continuously ranking 1st in yield

Michel FOK, Luxor, Egypt, Feb. 2018 14

Page 9: Twenty years of varieties use: Lessons learnt Michel.fok@cirad

02/02/2018

8

Great decrease of insecticide sprays vs Bt targeted pests in USA

• Heliothine sprays

Leonard, 2010 (Cotton Beltwide conferences, New Orleans)Michel FOK, Luxor, Egypt, Feb. 2018 15

Decrease of chemical controls in China

• Number of insecticide sprays for CBW (grey points) and all insect pests (black points) on cotton

1990 1994 1998 2002 2006 2010

Lu, Y., Wu, K.et al. (2012). Widespread adoption of Bt cotton and insecticide decrease promotes biocontrol services. Nature, 487, 362–366.

Michel FOK, Luxor, Egypt, Feb. 2018 16

Page 10: Twenty years of varieties use: Lessons learnt Michel.fok@cirad

02/02/2018

9

Impacts on yield is variable between countries

• No direct yield impact from herbicide tolerance

• Yield impact from insect resistance is variable

– According to countries

• Yield increase is higher in developing countries wherechemical control was not optimal

– According to the period considered

• Yield might increase in the short term, but coulddecrease in the mid‐term

Michel FOK, Luxor, Egypt, Feb. 2018 17

Pressure reduction in all countries  Bt effectiveness

• Bt targeted pest pressure – Documented in all countries using Bt varieties

– No (not yet?) or rare case of pest resistance to Bt toxins

• Exception = India (single Bt gene for a while)

Michel FOK, Luxor, Egypt, Feb. 2018 18

Page 11: Twenty years of varieties use: Lessons learnt Michel.fok@cirad

02/02/2018

10

Negative impacts observed

• Negative trend: need for more chemicalcontrols

– pests not targted by Bt toxins

– weeds resistant to glyphosate

Michel FOK, Luxor, Egypt, Feb. 2018 19

New ennemies have emerged in several major cotton countries

• Well documented: USA, China, India

Michel FOK, Luxor, Egypt, Feb. 2018 20

Page 12: Twenty years of varieties use: Lessons learnt Michel.fok@cirad

02/02/2018

11

A bug in using GM:Bugs, new threat in US cotton fields

…but alsoaphids, jassids…Michel FOK, Luxor, Egypt, Feb. 2018 21

India

Michel FOK, Luxor, Egypt, Feb. 2018 22

Page 13: Twenty years of varieties use: Lessons learnt Michel.fok@cirad

02/02/2018

12

Evolution of the number of glyphosate‐resistant species of weeds in th USA

Michel FOK, Luxor, Egypt, Feb. 2018 23

The increase of weed resistance to glyphosate is impressive worldwide

Michel FOK, Luxor, Egypt, Feb. 2018 24

In 2016: out of 40 resistantspeciesrecorded, 

17 are found in the USA

Page 14: Twenty years of varieties use: Lessons learnt Michel.fok@cirad

02/02/2018

13

Ironically more herbicides are being used resistant weeds management

RoundUp + 2 others

3 others + surfactant

3 others + surfactant

3 others + surfactant

RoundUp + 2 others

RoundUp + 2 others

RoundUp + 6 distinct other herbicides

RoundUp Ready Plus (resistant weed management program of Monsanto)Recommendations for a location in Georgia State

Michel FOK, Luxor, Egypt, Feb. 2018 25

Special focus on China

• Number of insecticide sprays for CBW (grey points) and all insect pests (black points) on cotton

1990 1994 1998 2002 2006 2010

Lu, Y., Wu, K.et al. (2012). Widespread adoption of Bt cotton and insecticide decrease promotes biocontrol services. Nature, 487, 362–366.

Michel FOK, Luxor, Egypt, Feb. 2018 26

Page 15: Twenty years of varieties use: Lessons learnt Michel.fok@cirad

02/02/2018

14

Farmers perceived an increased infestation of pestsnot targeted by Bt‐cotton

27

2006 0,0% 99,1% 12,3% 54,7%

2007 3,0% 82,3% 11,3% 62,1%

2008 11,5% 61,2% 10,3% 56,8%

2009 11,0% 59,3% 6,3% 73,0%

2010 30,0% 40,4% 21,0% 46,7%

2011 11,2% 46,9% 10,7% 58,6%

2012 11,3% 33,5% 6,5% 75,7%

Opinions according to infestation levels

Mirids Aphis g.

Annual urveys conducted in HebeiAnswers to the question about the evolution of pest infestations over the 5 last years

Michel FOK, Luxor, Egypt, Feb. 2018

Chinese farmers no longer happy with Bt cotton

Share of farms unhappy with Bt cotton

regarding effectiveness, % 56.9regarding profitability, % 76.0

Share of farmers finding that bollworm infestation has decreased 35,1lygus infestation has increased 46,9aphis infestation has increased 58,6

Wang & FokHebei province, China. Survey in 2011.

Among 262 farmers surveyed

Michel FOK, Luxor, Egypt, Feb. 2018 28

Page 16: Twenty years of varieties use: Lessons learnt Michel.fok@cirad

02/02/2018

15

Effect against pests not so much lasting

29

Hebei province, Yellow River Valley, survey in 2011

Number of sprays 10.8Number of "chemical controls" 20.3vs bollworms 6.1vs mirids 2.8vs aphis 7.8vs red spider 2.7vs 3 main sucking pests 13.3vs other pests 0.9

Michel FOK, Luxor, Egypt, Feb. 2018

Effect against pests not so much lasting

30

Early spray against aphidsHebei Province, 2006

Michel FOK, Luxor, Egypt, Feb. 2018

Page 17: Twenty years of varieties use: Lessons learnt Michel.fok@cirad

02/02/2018

16

Increased costs to control pests

31Michel FOK, Luxor, Egypt, Feb. 2018

32

Effect geographically localized

Michel FOK, Luxor, Egypt, Feb. 2018

Cotton area share in 3 cotton production regions

Page 18: Twenty years of varieties use: Lessons learnt Michel.fok@cirad

02/02/2018

17

Lessons to retain

• 1. Effectiveness must be debated by considering short term and mid‐term effects

– Valid both for pest resistance and herbicide tolerance

– Short term: Good

– Mid term: much less good if not bad

Michel FOK, Luxor, Egypt, Feb. 2018 33

2. Global and a‐phased assessmentsare misguiding

• Assessment of GM use must be contextspecific

– According to country

– Depending on time

• …but not the case for most of the availableassessments

Michel FOK, Luxor, Egypt, Feb. 2018 34

Page 19: Twenty years of varieties use: Lessons learnt Michel.fok@cirad

02/02/2018

18

3. The use of GM must anticipatereaction from the cropping eco‐system

• GM use is an action on an eco‐system

• Action implies reaction– Stronger is the action, stronger is the reaction

• The effect reversal observed in mid‐term isindicative of the reaction of the eco‐system– Resulting from a generalized and continuous use of GM

• The use of GM must anticipate possible reaction by eco‐system

Michel FOK, Luxor, Egypt, Feb. 2018 35

4. Best use of GM is reasoned partial use

• Option opposed to general and continuoususe

• Partial use ?

– Combine the use of GM with non‐GM: co‐existence

– The balance of the combination could/shouldfluctuate over time

Michel FOK, Luxor, Egypt, Feb. 2018 36

Page 20: Twenty years of varieties use: Lessons learnt Michel.fok@cirad

02/02/2018

19

Thank you for your attention

Michel FOK, Luxor, Egypt, Feb. 2018 37