Modyfikacja roślin w rolnictwie
Organizmem transgenicznym jest każdy organizm do genomu którego zostają wprowadzone nowe geny. Człowiek zajmuje się modyfikowaniem roślin i zwierząt od stuleci. Pierwszymi nieświadomymi przejawami takiej działalności było zachowywanie do siewu nasion najdorodniejszych roślin. Preferowano tym samym geny odpowiedzialne za wzrost, odporność na warunki klimatyczne i choroby. Podobnie było w przypadku zwierząt. Do rozpłodu przeznaczano najlepsze pod względem pożądanych cech (mięsność, mleczność, wełnistość i inne) osobniki.
Celem tych zabiegów było utrwalanie korzystnych z punktu widzenia użytkownika właściwości. W czasie późniejszym prowadzenie prac hodowlanych, poprzez krzyżowanie ze sobą różnych odmian lub ras, miało na celu kumulowanie pożądanych cech w pokoleniu potomnym. Wraz z postępem nauki i techniki możliwości ingerowania w geny została sprowadzona do poziomu pojedynczych komórek. Do ich genomu wprowadza sie pojedyncze geny. Główną ideą tych zabiegów nadal pozostaje poprawianie użyteczności otrzymywanych organizmów. Zabiegi te są szeroko stosowane w przypadku roślin wykorzystywanych do produkcji żywności.
Inżynieria genetyczna dysponuje dziś szeregiem metod umożliwiających tworzenie GMO. Polegają one na wprowadzaniu pojedynczych genów kodujących pożądane cechy do komórek biorcy. Niezbędny do tego celu materiał uzyskuje się od biorcy przy pomocy enzymów. Pobrany i odpowiednio przygotowany kwas nukleinowy jest cięty restryktazami. Duża ich różnorodność pozwala na wycięcie z nici DNA określonego fragmentu. Wprowadzenie materiału do komórki biorcy odbywa się na różne sposoby. Można w tym celu wykorzystać wektory. W przypadku roślin dwuliściennych stosowane są w tym celu bakterie będące naturalnymi ich patogenami. Bakterie poza DNA jądrowym zawierają plazmidy, w których stosunkowo prosto można umieszczać geny biorcy. Po zainfekowaniu rośliny plazmidowy kwas nukleinowy jest wbudowywany w DNA gospodarza. Metoda balistyczna to wstrzeliwanie do komórek opłaszczonych kwasem nukleinowym kuleczek złota lub wolframu. DNA można także umieścić bezpośrednio w jądrze poprzez mikroinjekcję. Wykorzystywany jest w tym celu mikromanipulator.
Cząsteczki obcego kwasu nukleinowego wprowadza się również stosując różne metody zwiększające przepuszczalność błony jądrowej. Ważniejsze z nich to elektroporacja, metoda PEG. Celem manipulacji jest otrzymanie nowych właściwości modyfikowanej rośliny. Osiąga się to na kilka różnych sposobów. Poprzez zmianę aktywności genów biorcy, zależnie od jej kierunku, zwiększa się ekspresję cech pożądanych lub ogranicza niepraktycznych. Kolejna metoda polega na dodawaniu genów odpowiedzialnych za dane cechy. Inaczej wygląda sprawa wprowadzania do genomu fragmentów odpowiedzialnych za cechy u biorcy niespotykane. Uzyskujemy wówczas zupełnie nowy jakościowo organizm.
Założone kierunki modyfikacji są bardzo różnorodne. Zwiększanie wydajności produkcji coraz częściej napotyka problemy więc naukowcy skupiają się na innych aspektach produkcji. Tak było w przypadku pierwszej dopuszczonej do sprzedaży zmodyfikowanej rośliny. Stało się to w dziesięć lat po stworzeniu pierwszego GMO jakim był tytoń. W 1994 roku do amerykańskich sklepów trafiły pomidory o większej niż inne trwałości. Było to skutkiem ograniczenia w nich syntezy enzymu odpowiedzialnego za dojrzewanie, a co za tym idzie mięknięciem. Pomidory takie lepiej znosiły długi transport i przechowywanie. Innym przykładem zmiany cechy jakościowej są bezpestkowe winogrona. Częstą ingerencją jest zwiększanie odporności roślin na herbicydy. Pozwala to stosować większe stężenia środków chwastobójczych bez szkody dla upraw. Nierzadko próbuje się uzyskać rośliny odporne na warunki środowiskowe (susza, mróz, mała ilość składników odżywczych). Tak powstała kukurydza, którą można uprawiać na terenach o zbyt krótkim dla odmian klasycznych okresie wegetacji. Uodparnianie roślin na choroby bakteryjne, wirusowe, grzybicze to kolejny cel zabiegów. Podobnie jest z odpornością na pasożytnicze owady. Niektóre rośliny zawierające alergeny mogą zostać pozbawione tych niekorzystnych właściwości. Szereg manipulacji dotyczy takich cech jak smak, kolor, zapach.
Metody inżynieryjne znalazły szerokie zastosowanie w produkcji roślinnej. Na rynku obecnych jest już wiele produktów zawierających składniki zmodyfikowane genetycznie. Szacuje się, że ponad 60% przetworzonych artykułów spożywczych na pólkach amerykańskich supermarketów zawiera składniki pochodzące z genetycznie modyfikowanego ziarna sojowego, kukurydzy lub rzepaku. Uprawy tych roślin zajmują coraz większe powierzchnie, głównie w USA, Argentynie oraz Chinach. Światowy areał roślin modyfikowanych genetycznie w 2006 roku to 102 mln hektarów. Kolejne lata prawdopodobnie przyniosą jego zwiększenie. W Polsce upraw roślin modyfikowanych nie ma, jednak prawo ich nie zabrania, pod warunkiem uzyskania stosownego pozwolenia. W sklepach można natomiast spotkać produkty z takich roślin. Najczęściej są to przetwory sojowe. Obowiązkiem producenta jest widoczne oznakowanie takich produktów.
Julian Z Pankiewicz
