Modernt odlad majs tämndes från teosinte, ett gammalt gräs, över mer än 6,000 år genom konventionell avel. Nicole Rager Fuller, National Science Foundation

Sedan 1980s biologer har använt genteknik för att uttrycka nya egenskaper i växtplantor. Under de senaste 20-åren har dessa grödor odlats på mer än en miljard hektar i USA och globalt. Trots att de snabbt antas av bönder, är genetiskt manipulerade (GE) grödor kontroversiella bland många konsumenter, som ibland har svårt att få noggrann information.

Förra månaden släppte USA: s nationella akademier för vetenskap, teknik och medicin en översyn av 20 års data om GE-grödor. Rapporten bekräftar i stort sett fynd från tidigare nationella akademiska rapporter och recensioner som produceras av andra stora vetenskapliga organisationer runt om i världen, inklusive VÄRLDSHÄLSOORGANISATIONEN och Europeiska kommissionen.

Jag styr a laboratorium som studerar ris, en stapelmatskultur för hälften av världens folk. Forskare i mitt labb identifierar gener som kontrollerar tolerans mot miljöbelastning och resistens mot sjukdom. Vi använder genteknik och andra genetiska metoder för att förstå genfunktionen.

Jag håller kraftigt med NAS-rapporten att varje grödor, oavsett om de uppföds konventionellt eller utvecklas genom genteknik, bör utvärderas från fall till fall. Varje gröda är annorlunda, varje egenskap är olika och behoven hos varje jordbrukare är annorlunda också. Mer framsteg i växtförbättring kan göras genom att använda både konventionell avel och genteknik än att använda antingen enbart tillvägagångssätt.

Konvergens mellan bioteknik och konventionell avel

Nya molekylära verktyg suddar skillnaden mellan genetiska förbättringar som gjorts med konventionell avel och de som görs med moderna genetiska metoder. Ett exempel är markörassisterad avel, där genetiker identifierar gener eller kromosomala regioner som är associerade med egenskaper som bönder och / eller konsumenter önskar. Forskare letar efter specifika markörer (mönster) i en växt DNA som är associerade med dessa gener. Genom att använda dessa genetiska markörer kan de effektivt identifiera växter som bär de önskade genetiska fingeravtryck och eliminera växter med oönskade genetik.

För tio år sedan isolerade mina medarbetare och jag en gen som heter Sub1, som styr tolerans mot översvämning. Miljontals risodlare i södra och sydostasien växer ris i översvämningar, så det här är mycket värdefullt. De flesta sorter av ris kommer att dö efter tre dagar med fullständig nedsänkning, men växter med Sub1-genen kan klara två veckor av fullständig nedsänkning. Förra året växte nästan fem miljoner jordbrukare med Sub1 risvarianter som utvecklades av mina samarbetspartners på Internationella risforskningsinstitutet med hjälp av markörassisterad uppfödning.

I ett annat exempel identifierade forskare genetiska varianter som är associerade med hornlessness (kallad "polled") hos nötkreatur - ett drag som är vanligt hos nötkreaturrasar men sällsynt i mjölkraser. Jordbrukare avfärdar rutinmässigt mjölkboskap för att skydda sina hanterare och förhindra att djuren skadar varandra. Eftersom denna process är smärtsam och skrämmande för djuren, veterinärmedicinska experter har krävt forskning om alternativa alternativ.

I en studera publicerade förra månaden, använde forskare genomreaktion och reproduktiv kloning för att producera mjölkkor som bar en naturligt förekommande mutation för hornlöshet. Detta tillvägagångssätt har potential att förbättra välfärden för miljontals boskap varje år.

Minska kemiska insekticider och förbättra utbytet

Vid granskning av hur GE-grödor påverkar grödorproduktivitet, människors hälsa och miljön fokuserade NAS-studien främst på två egenskaper som har konstruerats i växter: motstånd mot skadegörare och tolerans av herbicider.

Studien visade att bönder som planterade grödor konstruerade för att innehålla det insektsresistenta draget - baserat på gener från bakterien Bacillus thuringiensis, eller Bt - upplevde vanligtvis färre förluster och tillämpade färre kemiska insekticidsprayer än bönder som planterade icke-Bt-sorter. Det drog också slutsatsen att gårdar där Bt-grödor planterades hade mer insektsbiologisk mångfald än gårdar där odlare använde bredspektrum insekticider på konventionella grödor.

Genetiskt modifierade grödor som för närvarande odlas i USA (IR = insektsresistent, HT = herbicidtolerant, DT = torktolerant, VR = virusresistent). Colorado State University ExtensionUtskottet fann att herbicidresistenta (HR) grödor bidrar till högre utbyte eftersom ogräs kan styras lättare. Jordbrukare som planterade HR-kanola föddes till exempel högre avkastning och avkastning, vilket ledde till en bred adoption av denna gröda.

En annan fördel med att plantera HR-grödor är minskad jordbearbetning - processen att vrida jorden. Innan planteringen måste bönderna döda ogräset i sina fält. Innan tillkomsten av herbicider och HR-grödor kontrollerade jordbrukarna ogräs genom att tilling. Tilling orsakar erosion och avrinning, och kräver energi för att driva traktorerna. Många bönder föredrar minskade jordbruksmetoder eftersom de förbättrar hållbar förvaltning. Med HR-grödor kan jordbrukare effektivt kontrollera ogräs effektivt utan att tillföra.

Utskottet noterade en tydlig koppling mellan plantering av HR-grödor och minskad till jordbruksmetoder under de senaste två decennierna. Det är emellertid oklart om antagandet av HR-grödor resulterade i beslut av jordbrukare att använda konserveringsbearbetning eller om jordbrukare som använde bevarandebearbetning, lättare antog HR-grödor.

I områden där plantering av HR-grödor ledde till stor beroende av herbicidglyfosatet utvecklades vissa ogräs resistens mot herbiciden, vilket gör det svårt för jordbrukarna att kontrollera ogräs som använder denna herbicid. NAS-rapporten drog slutsatsen att hållbar användning av Bt och HR-grödor kommer att kräva användning av integrerade metoder för bekämpning av skadegörare.

Rapporten diskuterar också sju andra GE-matgrödor odlade i 2015, inklusive äpple (Malus domestica), raps (Brassica napus), sockerbeta (Beta vulgaris), papaya (Carica papaya), potatis, squash (Cucurbita pepo) och aubergine (Solanum melongena).

Papaya är ett särskilt viktigt exempel. I 1950s utrotade papaya ringspotvirus nästan all papayaproduktion på den hawaiiska ön Oahu. När viruset spred sig till andra öar fruktade många bönder att det skulle torka ut den hawaiiska papayaväxten.

I 1998 Hawaiian växtpatolog Dennis Gonsalves använde genteknik för att splittra ett litet fragment av ringspotvirus-DNA i papaya genomet. De resulterande genetiskt konstruerade papaya träd var immun mot infektion och producerade 10-20 vik mer frukt än infekterade grödor. Dennis pionjärarbete räddade papayaindustrin. Tjugo år senare är detta fortfarande enda metod för kontroll av papaya ringspotvirus. Idag, trots protester från vissa konsumenter, 80 procent av Hawaiian papaya gröda är genetiskt konstruerad.

Forskare har också använt genteknik för att bekämpa ett skadedjur som kallas frukt och skjutborrare, som smakar på aubergine i Asien. Jordbrukare i Bangladesh sprayar ofta insekticider varje 2-3-dag, och ibland så ofta som två gånger dagligen, för att kontrollera det. Världshälsoorganisationen uppskattningar att omkring tre miljoner fall av pesticidförgiftning och över 250,000 dödsfall sker över hela världen varje år.

För att minska kemiska sprutor på aubergine, forskare vid Cornell University och i Bangladesh konstruerade Bt till auberginegenomet. Bt brinjal (aubergine) introducerades i Bangladesh i 2013. Förra året 108 Bangladeshiska bönder växte det och kunde drastiskt minska insekticidsprayer.

Mata världen på ett ekologiskt baserat sätt

Genetiskt förbättrade grödor har gynnat många bönder, men det är uppenbart att genetisk förbättring ensam inte kan ta itu med de många komplexa utmaningar som bönderna står inför. Ekologiskt baserade jordbruksmetoder samt infrastruktur och lämplig politik behövs också.

I stället för att oroa sig för generna i vår mat måste vi fokusera på sätt att hjälpa familjer, bönder och landsbygdsmiljöer att trivas. Vi måste vara säkra på att alla har råd med maten och vi måste minimera miljöförstöring. Jag hoppas att NAS-rapporten kan bidra till att flytta diskussionerna bortom distraherande pro / con-argument om GE-grödor och omfokusera dem på att använda alla lämpliga tekniker för att mata världen på ett ekologiskt baserat sätt.

Om författaren

Pamela Ronald, professor i växtpatologi, University of California, Davis. Hennes laboratorium studerar den genetiska grunden för resistens mot sjukdom och tolerans för stress i ris. Tillsammans med hennes medarbetare har hon konstruerat ris för resistens mot sjukdom och tolerans mot översvämningar, vilket allvarligt hotar risgrödor i Asien och Afrika.

Den här artikeln publicerades ursprungligen den Avlyssningen. Läs ursprungliga artikeln.

relaterade böcker

at InnerSelf Market och Amazon