Современная культивированная кукуруза была одомашнирована из древесной травы теосинте более чем через 6,000 лет через обычное разведение. Николь Рагер Фуллер, Национальный научный фонд

Поскольку биологи 1980s использовали генную инженерию для выражения новых черт в сельскохозяйственных растениях. В течение последних 20 лет эти культуры выращивались на более чем одном миллиарде акров в Соединенных Штатах и ​​во всем мире. Несмотря на быстрое их принятие фермерами, генетически модифицированные (GE) культуры остаются спорными среди многих потребителей, которым иногда трудно получить точную информацию.

В прошлом месяце Национальные академии наук, техники и медицины США выпустили обзоре из 20 лет данных о культурах GE. В докладе в основном подтверждается предыдущие отчеты национальных академий и обзоры других крупных научных организаций по всему миру, включая Всемирная организация здравоохранения и Европейская комиссия.

Я направляю лаборатория который изучает рис, основной продовольственный урожай для половины людей в мире. Исследователи в моей лаборатории идентифицируют гены, которые контролируют толерантность к стрессу окружающей среды и устойчивости к болезням. Мы используем генную инженерию и другие генетические методы для понимания функции генов.

Я полностью согласен с сообщением NAS о том, что каждый урожай, независимо от того, размножался ли он традиционно или разрабатывался с помощью генной инженерии, должен оцениваться в каждом конкретном случае. Каждая культура различна, каждая черта различна, и потребности каждого фермера тоже разные. Более значительный прогресс в улучшении урожайности можно сделать, используя как обычную селекционную, так и генную инженерию, чем использование одного подхода.

Конвергенция между биотехнологией и обычным размножением

Новые молекулярные инструменты размывают различие между генетическими улучшениями, сделанными при обычном размножении, и теми, которые сделаны с использованием современных генетических методов. Одним из примеров является селекция с помощью маркеров, в которой генетики идентифицируют гены или хромосомные области, связанные с чертами, которые желают фермеры и / или потребители. Затем исследователи ищут определенные маркеры (рисунки) в ДНК растения, которые связаны с этими генами. Используя эти генетические маркеры, они могут эффективно идентифицировать растения, несущие желаемые генетические отпечатки пальцев, и исключать растения с нежелательной генетикой.

Десять лет назад мои сотрудники и я изолировали ген, называемый Sub1, который контролирует толерантность к затоплению. Миллионы фермеров по выращиванию риса в Южной и Юго-Восточной Азии выращивают рис в регионах, подверженных наводнениям, поэтому эта черта чрезвычайно ценна. Большинство сортов риса умрет после трех дней полного погружения, но растения с геном Sub1 могут выдерживать две недели полного погружения. В прошлом году почти пять миллионов фермеров выращивали сортов риса Sub1, разработанных моими сотрудниками на Международный научно-исследовательский институт риса используя маркер вспомогательное разведение.

В другом примере исследователи идентифицировали генетические варианты, которые ассоциируются с безродством (называемым «опросом») у крупного рогатого скота - признаком, характерным для пород говядины, но редко встречающимся в молочных породах. Фермеры регулярно дежурный молочный скот, чтобы защитить своих обработчиков и не дать животным нанести вред друг другу. Поскольку этот процесс является болезненным и пугающим для животных, ветеринарные эксперты призвали к изучению альтернативных вариантов.

В Исследование опубликованные в прошлом месяце, ученые использовали редактирование генома и репродуктивное клонирование для производства молочных коров, которые несли естественную мутацию для беззаботности. Этот подход имеет потенциал для улучшения благосостояния миллионов скота в год.

Сокращение химических инсектицидов и повышение урожайности

При оценке того, как культуры ГМ влияют на урожайность, здоровье человека и окружающую среду, исследование НАН в основном сосредоточивалось на двух чертах, которые были сконструированы в растениях: устойчивость к насекомым-вредителям и терпимость к гербицидам.

Исследование показало, что фермеры, которые сажали культуры, сконструированные для содержания устойчивых к насекомым признакам, основанных на генах из бактерии Bacillus thuringiensis, или Bt - как правило, испытывали меньше потерь и применяли меньшее количество химических инсектицидных спреев, чем фермеры, которые сажали не-Bt. Он также пришел к выводу, что фермы, на которых были посажены урожаи Bt, имеют больше биоразнообразия насекомых, чем фермы, где производители использовали инсектициды широкого спектра на обычных культурах.

Генетически модифицированные культуры, выращиваемые в настоящее время в Соединенных Штатах (IR = устойчивая к насекомым, HT = устойчивая к гербицидам, DT = устойчивая к засухе, VR = устойчивая к вирусу). Университет штата КолорадоКомитет установил, что устойчивые к гербицидам (HR) культуры способствуют увеличению урожайности, поскольку сорняки можно контролировать легче. Например, фермеры, которые посадили канолу HR, получили большую урожайность и доходность, что привело к широкому внедрению этого разнообразия сельскохозяйственных культур.

Еще одним преимуществом посадки сельскохозяйственных культур является сокращение обработки почвы - процесс превращения почвы. Перед посадкой фермеры должны убивать сорняки на своих полях. До появления гербицидов и сельскохозяйственных культур фермеры контролировали сорняки путем обработки. Тем не менее, обработка почвы вызывает эрозию и сток и требует энергии для топлива тракторов. Многие фермеры предпочитают более низкие технологии обработки почвы, поскольку они способствуют устойчивому управлению. При выращивании сельскохозяйственных культур фермеры могут эффективно контролировать сорняки без обработки.

Комитет отметил четкую связь между посевами кадровых ресурсов и сельскохозяйственной практикой с сокращенным доходом в течение последних двух десятилетий. Тем не менее, неясно, было ли принятие сельскохозяйственных культур в результате принятия фермерами решений по использованию консервирующей обработки почвы, или если фермеры, которые использовали консервирующую обработку, более охотно принимали сельскохозяйственные культуры.

В районах, где посадка саженцев растений привела к большой зависимости от гербицидного глифосата, некоторые сорняки развили устойчивость к гербициду, что затрудняет фермерам борьбу с сорняками с использованием этого гербицида. В докладе НАНБ сделан вывод о том, что для устойчивого использования культур Bt и HR потребуются интегрированные стратегии борьбы с вредителями.

В докладе также обсуждается семь других продовольственных культур GE, выращенных в 2015, включая яблоко (Malus Domestica), рапса (Brassica napus), сахарная свекла (Бета вульгарные), папайя (Carica papaya), картофеля, сквоша (Cucurbita pepo) и баклажаны (Solanum melongena).

Папайя - особенно важный пример. В 1950s вирус papaya ringspot уничтожил почти все производство папайи на гавайском острове Оаху. По мере распространения вируса на другие острова многие фермеры боялись, что он уничтожит гавайскую папайю.

В 1998 Гавайский патологоанатом Деннис Гонсалвис использовали генетическую инженерию для сращивания небольшого фрагмента ДНК вируса кольцевого пятна в геноме папайи. Полученные в результате генетически модифицированные деревья папайи были иммунизированы от инфекции и произвели 10-20 в разы больше фруктов, чем зараженные культуры. Новейшая работа Денниса спасла промышленность папайи, Двадцать лет спустя это все еще только метод для контроля вируса papaya ringpot. Сегодня, несмотря на протесты некоторых потребителей, 80 процентов урожая гавайской папайи генетически модифицированы.

Ученые также использовали генную инженерию для борьбы с вредителем, называемым фруктовым и стрелочным бурлером, который охотится на баклажаны в Азии. Фермеры в Бангладеш часто распыляют инсектициды каждые 2-3 дней, а иногда и чаще, чем два раза в день, чтобы контролировать это. Всемирная организация здравоохранения Оценки что около трех миллионов случаев отравления пестицидами и более чем смертей 250,000 происходят во всем мире каждый год.

Чтобы уменьшить химические спреи на баклажанах, ученые из Университета Корнелла и в Бангладеш спроектировали Bt в геноме баклажанов. Bt баклажан (баклажаны) был введен в Бангладеш в 2013. В прошлом году 108 Бангладешские фермеры выросли и смогли резко уменьшить инсектицидные спреи.

Подавайте мир экологически обоснованным образом

Генетически улучшенные культуры принесли пользу многим фермерам, но ясно, что только генетическое улучшение не может решить широкий круг сложных проблем, с которыми сталкиваются фермеры. Также необходимы экологические подходы к земледелию, а также инфраструктура и соответствующая политика.

Вместо того, чтобы беспокоиться о генах в нашей пище, нам нужно сосредоточиться на том, чтобы помочь семьям, фермерам и сельским общинам процветать. Мы должны быть уверены, что каждый может позволить себе пищу, и мы должны свести к минимуму ухудшение состояния окружающей среды. Я надеюсь, что отчет NAS может помочь переместить дискуссии, не отвлекая аргументы pro / con о генетических культурах GE и переориентировать их на использование каждой соответствующей технологии, чтобы обеспечить мир экологически обоснованным образом.

Об авторе

Памела Рональд, профессор патологии растений, Калифорнийский университет, Дэвис. Ее лаборатория изучает генетическую основу устойчивости к болезням и толерантность к стрессу в рисе. Вместе со своими сотрудниками она разработала рис для устойчивости к болезням и толерантности к затоплению, что серьезно угрожает рисовым культурам в Азии и Африке.

Эта статья изначально была опубликована в Беседа, Прочтите оригинал статьи.

Книги по этой теме

at Внутренний рынок самовыражения и Amazon