Modern gecultiveerd maïs werd gedomesticeerd uit teosinte, een oud gras, gedurende meer dan 6,000-jaren door conventioneel fokken. Nicole Rager Fuller, National Science Foundation

Sinds de 1980-biologen genetische manipulatie hebben gebruikt om nieuwe eigenschappen in gewassen uit te drukken. In de afgelopen 20-jaren zijn deze gewassen geteeld op meer dan een miljard hectare in de Verenigde Staten en wereldwijd. Ondanks hun snelle adoptie door boeren, blijven genetisch gemanipuleerde (GE) gewassen controversieel bij veel consumenten, die het soms moeilijk vonden om accurate informatie te verkrijgen.

Vorige maand hebben de Amerikaanse National Academies of Sciences, Engineering en Medicine een beoordelen van 20 jarenlange gegevens met betrekking tot GE-gewassen. Het rapport bevestigt grotendeels bevindingen van vorige rapporten van National Academies en beoordelingen van andere grote wetenschappelijke organisaties over de hele wereld, waaronder de World Health Organization en Europese Commissie.

Ik leid een laboratorium die rijst bestudeert, een belangrijk voedingsgewas voor de helft van de wereldbevolking. Onderzoekers in mijn laboratorium identificeren genen die de tolerantie voor omgevingsstress en weerstand tegen ziekten beheersen. We gebruiken genetische manipulatie en andere genetische methoden om de genfunctie te begrijpen.

Ik ben het volledig eens met het NAS-rapport dat elk gewas, of het nu conventioneel wordt gefokt of wordt ontwikkeld via genetische manipulatie, van geval tot geval moet worden beoordeeld. Elk gewas is anders, elke eigenschap is anders en de behoeften van elke boer zijn ook anders. Er kan meer vooruitgang worden geboekt bij het verbeteren van gewassen door zowel conventionele veredeling als genetische manipulatie te gebruiken dan een van beide benaderingen alleen te gebruiken.

Convergentie tussen biotech en conventionele fokkerij

Nieuwe moleculaire hulpmiddelen vervagen het onderscheid tussen genetische verbeteringen gemaakt met conventionele fokkerij en die gemaakt met moderne genetische methoden. Een voorbeeld is marker-assisted fokken, waarbij genetici genen of chromosomale gebieden identificeren die geassocieerd zijn met eigenschappen die door boeren en / of consumenten worden gewenst. Onderzoekers zoeken vervolgens naar specifieke markers (patronen) in het DNA van een plant die met deze genen zijn geassocieerd. Met behulp van deze genetische markers kunnen ze op efficiënte wijze planten identificeren die de gewenste genetische vingerafdrukken dragen en planten met ongewenste genetica elimineren.

Tien jaar geleden hebben mijn medewerkers en ik geïsoleerd een gen, Sub1 genaamd, die tolerantie voor overstromingen regelt. Miljoenen rijstboeren in Zuid- en Zuidoost-Azië laten rijst groeien in overstromingsgevoelige gebieden, dus deze eigenschap is buitengewoon waardevol. De meeste variëteiten rijst sterven na drie dagen volledig onderdompelen, maar planten met het Sub1-gen kunnen twee weken volledige onderdompeling weerstaan. Vorig jaar groeiden bijna vijf miljoen boeren Sub1-rijstvariëteiten, ontwikkeld door mijn medewerkers aan de International Rice Research Institute het gebruik van marker assisted breeding.

In een ander voorbeeld identificeerden onderzoekers genetische varianten die geassocieerd zijn met hoornloosheid ("hoornloos" genoemd) bij rundvee - een eigenschap die veel voorkomt in vleesrassen maar zeldzaam is in melkrassen. Boeren routinematig dehorn melkvee om hun handlers te beschermen en voorkomen dat de dieren elkaar schade toebrengen. Omdat dit proces pijnlijk en angstaanjagend is voor de dieren, veterinaire deskundigen hebben opgeroepen tot onderzoek naar alternatieve opties.

In een studies vorige maand gepubliceerd, wetenschappers gebruikten genome editing en reproductief klonen om melkkoeien te produceren die een natuurlijk voorkomende mutatie droegen voor hoornloosheid. Deze aanpak heeft het potentieel om het welzijn van miljoenen runderen per jaar te verbeteren.

Het verminderen van chemische insecticiden en het verbeteren van de opbrengst

Bij het beoordelen van de invloed van GE-gewassen op de gewasproductiviteit, de menselijke gezondheid en het milieu, richtte het NAS-onderzoek zich primair op twee eigenschappen die in planten zijn ontwikkeld: resistentie tegen insectenplagen en tolerantie voor herbiciden.

De studie wees uit dat boeren die gewassen plantten die zijn ontworpen om de insectenresistente eigenschap te bevatten - op basis van genen uit de bacterie Bacillus thuringiensis, of Bt - over het algemeen minder verliezen ervaren en minder chemische insecticide sprays toegepast dan landbouwers die niet-Bt variëteiten plantten. Het concludeerde ook dat boerderijen waar Bt-gewassen werden geplant meer biodiversiteit van insecten hadden dan boerderijen waar telers breedspectruminsecticiden op conventionele gewassen gebruikten.

Genetisch gemodificeerde gewassen die momenteel in de Verenigde Staten worden verbouwd (IR = insectenresistent, HT = herbicidetolerant, DT = droogtetolerant, VR = virusbestendig). Colorado State University ExtensionDe commissie vond dat herbicidenresistente (HR) gewassen bijdragen aan hogere opbrengsten omdat onkruid gemakkelijker kan worden bestreden. Landbouwers die HR Canola plantten, plukten bijvoorbeeld hogere opbrengsten en rendementen, wat leidde tot brede acceptatie van deze gewasvariëteit.

Een ander voordeel van het planten van HR-gewassen is minder grondbewerking - het proces van het keren van de grond. Alvorens te planten, moeten boeren het onkruid in hun velden doden. Vóór de komst van herbiciden en HR-gewassen controleerden boeren onkruid door te bewerken. Tilling veroorzaakt echter erosie en afstroming en vereist energie om de tractoren van brandstof te voorzien. Veel boeren geven de voorkeur aan minder grondbewerkingspraktijken omdat ze het duurzaam beheer verbeteren. Met HR-gewassen kunnen boeren onkruid effectief beheersen zonder te bewerken.

De commissie constateerde een duidelijke associatie tussen de aanplant van HR-gewassen en gereduceerde landbouwmethoden in de afgelopen twee decennia. Het is echter onduidelijk of de adoptie van HR-gewassen leidde tot beslissingen van boeren om gebruik te maken van conserverende grondbewerking, of dat landbouwers die conservatietechnologie gebruikten sneller HR-gewassen adopteerden.

In gebieden waar het planten van HR-gewassen leidde tot een sterke afhankelijkheid van het herbicide glyfosaat, ontwikkelde onkruid resistentie tegen het herbicide, waardoor het voor boeren lastig was om onkruid onder controle te houden met dit herbicide. Het NAS-rapport concludeerde dat duurzaam gebruik van Bt- en HR-gewassen gebruik van zal vereisen geïntegreerde strategieën voor plaagbestrijding.

Het rapport bespreekt ook zeven andere GE-voedingsgewassen geteeld in 2015, waaronder appel (Malus domestica), canola (Brassica napus), suikerbiet (Beta vulgaris), papaja (Carica papaya), aardappel, squash (Cucurbita pepo) en aubergine (Solanum melongena).

Papaja is een bijzonder belangrijk voorbeeld. In de 1950s heeft papaya ringspot-virus bijna alle papaja-productie op het Hawaiiaanse eiland Oahu vernietigd. Toen het virus zich naar andere eilanden verspreidde, vreesden veel boeren dat het het Hawaiiaanse papaya-gewas zou vernietigen.

In 1998 Hawaiiaanse plantenpatholoog Dennis Gonsalves gebruikte genetische manipulatie om een ​​klein stukje ringspot-virus-DNA in het papaya-genoom te splijten. De resulterende genetisch gemanipuleerde papajabomen waren immuun voor infectie en produceerden 10-20 vouw meer fruit dan geïnfecteerde gewassen. Het baanbrekende werk van Dennis redde de papaja-industrie. Twintig jaar later is dit nog steeds het enige methode voor het bestrijden van het papaya ringspot-virus. Vandaag de dag, ondanks protesten van sommige consumenten, 80 procent van het Hawaiiaanse papaya-gewas is genetisch gemanipuleerd.

Wetenschappers hebben ook genetische manipulatie gebruikt om een ​​plaag te bestrijden die de fruit- en scheutboorder wordt genoemd en die op de aubergine in Azië proeft. Boeren in Bangladesh spuiten vaak elke 2-3-dagen insecticiden, en soms zelfs twee keer per dag, om het te beheersen. De wereld Gezondheidsorganisatie schattingen dat jaarlijks ongeveer drie miljoen gevallen van vergiftiging door pesticiden en meer dan 250,000 sterfgevallen wereldwijd plaatsvinden.

Om chemische sprays op aubergines te verminderen, ontwikkelden wetenschappers van de Cornell University en in Bangladesh Bt in het auberginegenoom. Bt brinjal (aubergine) werd geïntroduceerd in Bangladesh in 2013. Vorig jaar 108 De Bengaalse boeren hebben het verbouwd en konden sprays met insecticiden drastisch verminderen.

Voed de wereld op een ecologisch verantwoorde manier

Genetisch verbeterde gewassen hebben veel landbouwers geprofiteerd, maar het is duidelijk dat genetische verbetering alleen niet voldoende is om de grote verscheidenheid aan complexe uitdagingen waarmee boeren worden geconfronteerd aan te pakken. Ecologisch gefundeerde landbouwbenaderingen evenals infrastructuur en passend beleid zijn ook nodig.

In plaats van ons zorgen te maken over de genen in ons voedsel, moeten we ons richten op manieren om gezinnen, boeren en plattelandsgemeenschappen te helpen groeien. We moeten er zeker van zijn dat iedereen het voedsel kan betalen en dat we de aantasting van het milieu tot een minimum moeten beperken. Ik hoop dat het NAS-rapport de discussies verder kan helpen dan het afleiden van pro / cont-argumenten over GE-gewassen en hen opnieuw kan richten op het gebruik van alle geschikte technologie om de wereld op een ecologisch verantwoorde manier te voeden.

Over de auteur

Pamela Ronald, hoogleraar plantenpathologie, University of California, Davis. Haar laboratorium bestudeert de genetische basis van resistentie tegen ziekten en tolerantie voor stress in rijst. Samen met haar medewerkers heeft ze rijst ontwikkeld voor weerstand tegen ziekten en tolerantie voor overstromingen, die rijstgewassen in Azië en Afrika ernstig bedreigen.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees de originele artikel.

Verwante Boeken

at InnerSelf Market en Amazon