Різниця між насінням гібриду та ГМ

ГІБРИДНІ НАСІННЯ

Гібрид створюється, коли дві генетично різні материнські рослини одного виду перехресно запилюються. Під час запилення пилок самця запліднює гамети з жіночих яєчників для отримання насіння потомства. Генетичний матеріал з чоловічих і жіночих рослин поєднується, утворюючи гібридні насіння першого покоління (F1).

В природі:

Квітучі рослини розвинули різні механізми для того, щоб виростити потомство з різноманітними генетичними ознаками, щоб збільшити шанс виживання в мінливих умовах.

Дикліні - це поява одностатевих (на відміну від гермафродитних) квітів. Дводомні рослини несуть чоловічі та жіночі квіти на окремих рослинах (на відміну від однодомних, які несуть обидва на одній рослині). Це змушує відбутися перехресне запилення.

Дихогамія - це часова різниця в зрілості пилу і стигми (чоловічі та жіночі репродуктивні органи рослини відповідно), що знову заохочує перехресне запилення. Протандрі посилається на дегісценцію (дозрівання) мурашника, перш ніж стигма стане сприйнятливою, тоді як протогінія може розглядатися як протилежний сценарій.

Самосумісність (відторгнення пилку від тієї ж рослини) та геркогамія (просторове відділення пильниць та стигми) забезпечують уникнення самозапліднення.

Самосумісність поділяється на гетероморфний та гомоморфний типи. Рослини з дистилею (2 види квітів) або тристелевими (3 типи) гетероморфними квітками виявляють видимі відмінності в репродуктивних структурах між кожним видом. Для запилення сумісні лише квіти різних типів через стигму та висоту стилю. Гомоморфні квіти, хоча морфологічно однакові (за зовнішнім виглядом), мають сумісність, контрольовану генами. Чим більше генетичної подібності між пилком та овулами (жіночі гамети), тим більше шансів на те, що вони будуть несумісними для запліднення. [I]

Комерційне використання:

Хоча гібридизація в природі зустрічається в природі, її можна контролювати селекціонерами для розвитку рослин із комерційно бажаною комбінацією ознак. Прикладами є стійкість до шкідників, хвороб, псування, хімічних речовин та екологічних стресів, таких як посуха та мороз, а також поліпшення врожаю, зовнішнього вигляду та профілю поживних речовин.

Гібриди виробляються в низькотехнологічних середовищах, таких як вкриті посіви або теплиці. Приклади нових культур, які існують лише як гібриди, включають канолу, грейпфрут, солодку кукурудзу, канталупу, кавуни без кісточок, тангелоси, клементини, абриуси та пліоти. [ii] Гібридні культури були досліджені в США у 1920-х та 1930-х роках, гібридна кукурудза стала широко використовуватися. [iii]

Гібридизація виникла з теорій Чарльза Дарвіна та Грегора Менделя в середині 1800-х років. Найперший метод, який застосовують фермери, відомий як кукурудзяна очистка кукурудзи, де пилок маточних рослин видаляється та висаджується між рядами батьківських рослин, забезпечуючи запилення лише батьківським пилком. Таким чином, насіння, зібране з материнських рослин, є гібридами. ⁱⁱ Ручне видалення структур чоловічих органів рослини, відоме як емаскуляція рук.

Модифікація статі - це ще один метод, прийнятий фермерами з метою спрямування розведення рослин. Експресію статі можна контролювати, змінюючи такі фактори, як живлення рослин, опромінення світлом та температурою та фітогормони. Рослинні гормони, такі як ауксини, ефір, ертефон, цитокініни і брасіностероїди, а також низькі температури викликають перехід до жіночої статевої експресії. Гормональне лікування гіберелінами, нітратом срібла та пталімідом, а також високими температурами, як правило, сприяють чоловікові. ⁱ

Патентування та економічні проблеми

Покоління F1 - це унікальна різновид, яка при схрещуванні з власним поколінням для виробництва серії F2 призведе до отримання рослин з новими випадковими генетичними комбінаціями батьківської ДНК. З цієї причини насіння F1 надає своїм виробникам патентоване право, оскільки одне і те ж насіння потрібно купувати щороку для посадки.

Хоча корисні, гібридні насіння занадто дорогі для використання в країнах, що розвиваються, оскільки вартість насіння поєднується з вимогою дорогої техніки для підживлення та застосування пестицидів. The Зелена революція, кампанія, спрямована на поширення використання гібридних насінин для збільшення виробництва продуктів харчування, фактично була економічно згубною для сільських господарств. Високі витрати на утримання, що змушували фермерів продавати землю агропідприємствам, ще більше розширюючи розрив між багатими та бідними.

ГМ насіння

Рекомбінантна технологія ДНК передбачає злиття генів організмів, навіть з різних видів (які ніколи не могли розмножуватися в природі), щоб утворити «трансгенний» організм. Замість того, щоб статеве розмноження, для створення генетично модифікованого організму використовуються дорогі лабораторні методи, або "ГМО". ⁱⁱ

Методи:

Генна зброя - найпоширеніший метод впровадження чужорідного генетичного матеріалу в геноми однодольних культур, таких як пшениця або кукурудза. ДНК зв’язується з частинками золота або вольфраму, які прискорюються при високому енергетичному рівні і проникають в клітинну стінку та мембрани, де ДНК інтегрується в ядро. Недоліком є ​​те, що може статися пошкодження клітинної тканини. [Iv]

Агробактерії - це паразити рослин, які мають природну здатність трансформувати рослинні клітини, вставляючи їх гени в рослинні господарі. Ця генетична інформація, що переноситься на кільце окремої ДНК, відоме як плазміда, код росту пухлини в рослині. Ця адаптація дозволяє бактерії отримувати поживні речовини з пухлини. Вчені використовують Agrobacterium tumefaciens як вектор для передачі бажаних генів через плазміду Ti (викликає пухлину) на дводольні сорти рослин, такі як картопля, помідори та тютюн. Т ДНК (трансформується ДНК) інтегрується в рослинну ДНК, і ці гени потім експресуються рослиною. [V]

Мікроін'єкція та електропорація - це інші способи передачі генів у ДНК, перший безпосередньо, а другий через пори. Останнім часом технології CRISPR-CAS9 та TALEN стали ще більш точними методами редагування геномів.

Передача ДНК також відбувається в природі, головним чином, у бактерій через такі механізми, як активність транспозонів (генетичних елементів) та вірусів. Ось скільки патогенів розвивається, щоб стати стійкими до антибіотиків. ^iv

Геноми рослин модифікуються таким чином, щоб включати ознаки, які не можуть природним чином зустрічатися у виду. Ці організми запатентовані для використання в харчовій промисловості та медицині, серед інших біотехнологічних застосувань, таких як виробництво фармацевтичних препаратів та інших промислових продуктів, біопаливо та поводження з відходами. ⁱⁱ

Комерційне використання:

Перша «генетично модифікована» культура була антибіотикостійкою тютюновою рослиною, випущена в 1982 р. Польові випробування на стійкі до гербіцидів тютюнові рослини у Франції та США відбулися у 1986 р., А через рік бельгійська компанія генетично спроектувала стійкість до комах. тютюн. Першим ГМ-продуктом, що продається на ринку, був тютюностійкий тютюн, який увійшов на ринок КНР у 1992 році. ^iv "Флавр Савр" - це перша ГМ-продукція, продана в США в 1994 році: стійкий до гниття помідор, розроблений Calgene, компанією, яку згодом придбав Monsanto. Того ж року Європа затвердила свою першу генетично вироблену культуру для комерційних продажів, стійкий до гербіцидів тютюн. ⁱⁱ

Рослини тютюну, кукурудзи, рису та бавовни модифікували шляхом додавання генетичного матеріалу з бактерії Bt (Бацил thuringiensis) включити стійкі до комах властивості бактерій. Стійкість до вірусу мозаїки огірка, серед інших збудників, була внесена до папайї, картоплі та кабачковим культурам. Такі культури, як соя, готові пережити вплив на гербіцид, що містить гліфосат, відомий під назвою Round-up. Гліфосат вбиває рослини, порушуючи їх метаболічні шляхи, що синтезують амінокислоти. ^iv

Профілі рослинних поживних речовин були покращені для користі для здоров'я людини, а також для покращення кормів для худоби. Країни, які покладаються на насіннєві та бобові культури, у яких природним чином не вистачає амінокислот, виробляють ГМ-насіння з більш високим вмістом амінокислот лізину, метіоніну та цистеїну. Рис, збагачений бета-каротином, був введений в азіатських країнах, де дефіцит вітаміну А є частою причиною проблем із зором у маленьких дітей.

Фармінг рослин - ще один аспект генної інженерії. Це використання масово вирощених модифікованих рослин для виробництва фармацевтичних препаратів, таких як вакцини. Такі рослини, як талійський крес, тютюн, картопля, капуста та морква є найбільш часто використовуваними рослинами для генетичних досліджень та збирання корисних сполук, оскільки окремі клітини можуть бути видалені, змінені та вирощені в тканинних культурах, щоб стати масою недиференційованих клітин, званих a мозоль. Ці клітини мозолі ще не спеціалізувалися на функціонуванні і, таким чином, можуть утворювати цілу рослину (явище, відоме як тотипотентність). Оскільки рослина розвинулося з єдиної генетично зміненої клітини, вся рослина буде складатися з клітин з новим геномом, а деякі її насіння дадуть потомство з такою ж внесеною ознакою. ^v

Етичні дебати та економічні наслідки

До 1999 року дві третини всіх харчових продуктів в США містили ГМ-компоненти. Починаючи з 1996 року, загальна площа суходолу, що займається вирощуванням ГМО, зросла в 100 разів. Технологія ГМ призвела до значного збільшення врожаю сільськогосподарських культур та прибутку фермерів, а також скорочення використання пестицидів, особливо в країнах, що розвиваються. ⁱⁱ Засновники генетичної інженерії сільськогосподарських культур, а саме Роберт Фралі, Марк Ван Монтагу та Мері-Дел Чілтон, були удостоєні Всесвітньої премії продовольства у 2013 році за покращення «якості, кількості чи доступності» продуктів харчування на міжнародному рівні.. ^iv

Виробництво ГМО досі залишається суперечливою темою, і країни відрізняються своїм регулюванням аспектів патентування та маркетингу. Викликані занепокоєння стосуються безпеки споживання людини та навколишнього середовища, а також питання про те, як живі організми стають інтелектуальною власністю. Картахенський протокол про біобезпеку - це міжнародна угода про стандарти безпеки щодо виробництва, передачі та використання ГМО.