-
Przyszłość
Nowe metody hodowli i edycja genomu w rolnictwie
Innowacje w hodowli roślin odgrywają kluczową rolę w rolnictwie, pomagając nadążać za nadchodzącymi wyzwaniami.
Rolnictwo stoi dziś przed wieloma wyzwaniami. Zmiany klimatyczne przyczyniają się do występowania susz, stresu cieplnego oraz zmiennych warunków wzrostu. Zwiększona liczba szkodników i chorób roślin zagraża plonom. Jako społeczeństwo chcemy nie tylko zapewnić żywność dla rosnącej populacji, ale dbamy również o zrównoważony rozwój pod kątem ekonomicznym, środowiskowym i społecznym. Tutaj jednym z głównych aspektów jest znaczne zmniejszenie nakładów, takich jak pestycydy, nawozy i woda. Sprostanie tym wyzwaniom wymaga ciągłej poprawy jakości nasion.
Celem nowoczesnej hodowli roślin jest dostarczanie nowych, bardziej wydajnych odmian, zarówno pod kątem plonowania i wykorzystania składników pokarmowych.
Większa wydajność
...produkując więcej na hektar z istniejących gruntów rolnych, a tym samym chroniąc siedliska przyrodnicze i bioróżnorodność
Zwiększona odporność
…lub tolerancja na szkodniki i choroby – wymaga mniejszej ilości środków chemicznych w celu ochrony upraw, co również prowadzi do mniejszej liczby wyjazdów na pole, a tym samym do zmniejszenia emisji CO2
Mniej nakładów
... takich jak woda, nawozy i pestycydy w celu ochrony zasobów, poprawy jakości żywności i ochrony środowiska
Edycja genomu w pigułce
Edycja genomu to nowa metoda hodowli, która może być wykorzystywana przez naukowców i hodowców do wprowadzania ukierunkowanych i specyficznych zmian w DNA rośliny.
Zarówno pęknięcia jak i samoistne naprawy DNA występują spontanicznie i często w naturze, powodując naturalne mutacje w komórkach. Te naturalne mutacje zapewniają, że organizmy mogą z czasem przystosować się do nowych lub trudnych warunków, a tym samym stopniowo się zmieniać, dlatego dzisiaj widzimy bogatą bioróżnorodność.
Edycja genomu zastępuje te "spontaniczne" mutacje precyzją, wycinając genom w precyzyjnym i wstępnie zdefiniowanym miejscu oraz wywołując własny mechanizm naprawy komórki. To z kolei wpływa na ekspresję określonych cech rośliny.
Naukowcy są w stanie zidentyfikować funkcję genów roślinnych, które mogą sprawić, że rośliny będą bardziej wytrzymałe i/lub bardziej wydajne. Po zidentyfikowaniu genu, edycję genomu można wykorzystać do szybkiego zwiększenia odporności rośliny uprawnej na chorobę, jej tolerancji na warunki klimatyczne, zwiększenia wartości odżywczej, strawności lub poprawy smaku.
Rezultaty i konsekwencje edycji genomu można przypisać mutacji – ale niemożliwym będzie określenie czy zostały one osiągnięte konwencjonalnymi metodami hodowlanymi, poprzez edycję genomu, czy też wystąpiły naturalnie.
Wyszukiwanie
Enzym (nukleaza) jest kierowany do pożądanego miejsca w genomie.
Cięcie
Nukleaza dokładnie tnie DNA i powoduje pęknięcie podwójnej nici.
Naprawa
Podczas gdy własny system naprawy komórki ponownie zcala DNA, sekwencje można usuwać lub dodawać
W zależności od pożądanego rezultatu można zastosować różne technologie edycji genomu
W celu zapewnienia wszechstronności procesu, w zależności od uprawy lub pożądanej cechy, można zastosować różne formy edycji genomu. Niektóre zastosowania edycji genomu mogą wytwarzać rośliny modyfikowane genetycznie poprzez wprowadzanie obcych genów. Inne, takie jak SDN-1 i SDN-2, nie wykorzystują żadnego obcego materiału genetycznego. Palce cynkowe, TALEN i CRISPR/Cas można stosować na wiele sposobów. Biorąc to pod uwagę, z prawnego punktu widzenia, ważna jest szczegółowa ocena produktu końcowego wytworzonego tymi metodami.
Nowe metody hodowli, takie jak edycja genomu, to niezbędna ewolucja, która pomaga przyspieszyć proces hodowli roślin.
Konwencjonalna hodowla roślin to długotrwały proces, który, w zależności od uprawy, może potrwać do 25 lat, zanim ulepszona odmiana będzie dostępna dla rolników. Jest to złożony proces, ponieważ pożądane cechy (np. odporność na szkodniki) i niepożądane właściwości (np. niższy plon) mogą być przeniesione z każdej krzyżówki.
Edycja genomu umożliwia naukowcom i hodowcom wprowadzenie pożądanych cech poprzez wprowadzanie niewielkich zmian w ukierunkowany sposób, bez wprowadzania niepożądanych właściwości – a to z kolei przyspiesza rozwój nowych odmian roślin o co najmniej 20-30%. Szybkość ma kluczowe znaczenie, ponieważ zmiany klimatu, szkodniki i choroby roślin to stale zmieniające się wyzwania dla rolnictwa, wymagające szybkich rozwiązań.
Obecne regulacje prawne
Nie ma globalnych ram regulacyjnych dla nowych metod hodowli. Obecne przepisy UE zakazują edycji genomu.
W wyroku z 2018 r. Europejski Trybunał Sprawiedliwości zaklasyfikował wszystkie rośliny wyhodowane za pomocą nowych metod hodowlanych, takich jak edycja genomu, jako organizmy modyfikowane genetycznie (GMO). GMO są obecnie regulowane przez surowe prawodawstwo UE dotyczące GMO, nawet jeśli roślina jest identyczna z rośliną pochodzącą z konwencjonalnej hodowli i nie zawiera obcego DNA.
W świetle tego orzeczenia Rada Unii Europejskiej zwróciła się do Komisji Europejskiej o przedstawienie opracowania oceniającego obecny stan i warunki stosowania nowych metod hodowlanych. W badaniu opublikowanym w kwietniu 2021 r. stwierdzono, że obecne przepisy są nieadekwatne, a nowe metody hodowli mają potencjał, aby przyczynić się do zrównoważonego systemu żywnościowego w ramach strategii „od pola do stołu”.
Po przeprowadzeniu oceny skutków i szeregu konsultacji publicznych Komisja Europejska opublikowała w dniu 5 lipca 2023 r. wniosek ustawodawczy w sprawie roślin pochodzących z mutagenezy ukierunkowanej i cisgenezy. Niniejszy wniosek ma na celu stworzenie bardziej odpowiednich ram regulacyjnych dla nowych metod hodowli. Rada Europejska i Parlament Europejski debatują obecnie nad wnioskiem, a następnie podejmą decyzję w sprawie przyjęcia ostatecznego tekstu ustawy.
W innych krajach obowiązują odmienne przepisy
Konsensus naukowy jest taki, że ryzyko związane z edycją genomu jest równoważne z ryzykiem związanym z konwencjonalną hodowlą. Znajduje to odzwierciedlenie w różnych politykach regulacyjnych na całym świecie. Podczas gdy w wielu krajach edycja genomu jest ściśle regulowana, szczególnie w całej Europie, w innych nie jest.
Dowiedz się więcej
KWS jest zaangażowanym członkiem projektu PILTON i wspiera jego trzy główne cele:
- Zapewnienie rzeczywistego, konkretnego przykładu nowych metod hodowli i ich korzyści
- Pokonanie niezbędnych etapów naukowych w celu zapewnienia sprawiedliwego dostępu, lepszego zrozumienia i uzyskania konsensusu dla sektora hodowli roślin
- Współpraca z przywódcami politycznymi, decydentami politycznymi i opinią publiczną w tej ważnej sprawie
Biblioteka do dalszej lektury (EN)
| Badanie Komisji Europejskiej na temat nowych technik genomiki od 2021 r. | Executive Summary of the EU Commission study |
| Full version of the EU Commission study | |
| KWS Statement of the EU Commission study (EN) | |
|
Badania zewnętrzne |
Broothaerts et al. 2021. New Genomic Techniques: State-of-the-Art Review. EU Comission Joint Research Centre. |
| Noleppa & Cartsburg 2021. The socio-economic and environmental values of plant breeding in the EU. HFFA Research. |
