Разница между гибридом и генетически модифицированными семенами
Share
ГИБРИДНЫЕ СЕМЕНА
Гибрид создается, когда два генетически разных родительских растения одного и того же вида перекрестно опыляются. Во время опыления пыльца мужского пола оплодотворяет гаметы женских яичников с образованием семян потомства. Генетический материал из мужских и женских растений объединяется в гибридные семена первого поколения (F1)..
В природе:
Цветковые растения разработали различные механизмы для того, чтобы производить потомство с различными генетическими особенностями для повышения шансов на выживание в изменяющихся условиях..
Диклиния - это появление однополых (в отличие от гермафродита) цветов. Двудомные растения несут мужские и женские цветы на отдельных растениях (в отличие от однодомных, которые несут оба на одном растении). Это заставляет перекрестное опыление иметь место.
Дихогамия - это временная разница в зрелости пыльника и стигмы (мужских и женских половых органов соответственно), что также способствует перекрестному опылению. Протандри относится к расцвету (созреванию) пыльника до того, как клеймо становится восприимчивым, в то время как протогинность может рассматриваться как противоположный сценарий..
Самонесовместимость (отказ от пыльцы с того же растения) и геркогамия (пространственное разделение пыльников и клеймо) гарантируют, что избегать самооплодотворения.
Самонесовместимость делится на гетероморфный и гомоморфный типы. Растения с дистильными (2 типа цветами) или трилистными (3 типа) гетероморфными цветами демонстрируют видимые различия в репродуктивных структурах между каждым типом. Только цветы разных типов совместимы для опыления из-за стигмы и стилевой высоты. Гомоморфные цветы, хотя и морфологически одинаковые (по внешнему виду), обладают совместимостью, контролируемой генами. Чем больше генетическое сходство между пыльцой и яйцеклетками (женскими гаметами), тем больше вероятность того, что они будут несовместимы для оплодотворения. [I]
Коммерческое использование:
Хотя гибридизация происходит в природе в естественных условиях, селекционеры могут контролировать развитие растений с коммерчески желаемой комбинацией признаков. Примерами являются устойчивость к вредителям, болезням, порче, химическим веществам и воздействиям окружающей среды, таким как засуха и заморозки, а также улучшение урожайности, внешнего вида и профиля питательных веществ..
Гибриды производятся в нетехнологичных средах, таких как крытые поля или теплицы. Примеры новых культур, которые существуют только в виде гибридов, включают рапс, грейпфрут, сладкую кукурузу, дыни, дыни без косточек, тангело, клементины, априумы и плутоны. [ii] Гибридные культуры были исследованы в США в 1920-х годах, а к 1930-м годам гибридная кукуруза стала широко использоваться. [iii]
Гибридизация возникла из теорий Чарльза Дарвина и Грегора Менделя в середине 1800-х годов. Самый первый метод, используемый фермерами, известен как детасселинг кукурузы, при котором пыльца растений материнской кукурузы удаляется и высаживается между рядами родительских растений, обеспечивая опыление только от родительской пыльцы. Таким образом, семена, собранные у материнских растений, являются гибридами.. б Ручное удаление мужских структур органов растения известно как кастрация рук.
Модификация пола является еще одним методом, принятым фермерами для того, чтобы направлять селекцию растений. Выражение пола можно контролировать, изменяя такие факторы, как питание растений, воздействие света и температуры и фитогормоны. Растительные гормоны, такие как ауксины, эфиры, эртефоны, цитокинины и брассиностероиды, а также низкие температуры вызывают сдвиг в сторону выражения женского пола. Гормональная терапия гиббереллинами, нитратом и фталимидом серебра, а также высокими температурами способствует развитию мужского здоровья. я
Патентование и экономические проблемы
Поколение F1 является уникальным сортом, который при скрещивании с собственным поколением для получения серии F2 приведет к растениям с новыми, случайными генетическими комбинациями родительской ДНК. По этой причине семена F1 дают своим производителям права на патентование, поскольку одно и то же семя нужно покупать каждый год для посадки..
Хотя гибридные семена полезны, они слишком дороги для использования в развивающихся странах, поскольку стоимость семян сочетается с требованием дорогостоящего оборудования для фертигации и применения пестицидов. Зеленая революция, кампания, нацеленная на распространение использования гибридных семян для увеличения производства продуктов питания, фактически нанесла экономический ущерб сельским фермерским общинам. Высокие затраты на техническое обслуживание вынуждали фермеров продавать свою землю агробизнесу, еще больше увеличивая разрыв между богатыми и бедными.
ГМ СЕМЕНА
Технология рекомбинантной ДНК включает в себя соединение генов организмов, даже из разных видов (которые никогда не могли бы размножаться в природе), чтобы привести к «трансгенному» организму. Вместо того, чтобы половое размножение, дорогие лабораторные методы используются для создания генетически модифицированного организма, или «ГМО». б
Методы:
Генная пушка является наиболее распространенным методом введения чужеродного генетического материала в геномы однодольных культур, таких как пшеница или кукуруза. ДНК связана с частицами золота или вольфрама, которые ускоряются при высоких уровнях энергии и проникают в клеточную стенку и мембраны, где ДНК интегрируется в ядро. Недостатком является то, что может произойти повреждение клеточной ткани. [Iv]
Агробактерии - это паразиты растений, которые обладают природной способностью трансформировать растительные клетки путем введения их генов в растения-хозяева. Эта генетическая информация, содержащаяся в кольце отдельной ДНК, известной как плазмида, кодирует рост опухоли в растении. Эта адаптация позволяет бактерии получать питательные вещества из опухоли. Ученые используют Agrobacterium tumefaciens в качестве вектора для переноса желательных генов через Ti (индуцирующую опухоль) плазмиду в двудольные сорта растений, такие как картофель, помидоры и табак. Т-ДНК (трансформирующая ДНК) интегрируется в растительную ДНК, и эти гены затем экспрессируются растением. [V]
Микроинъекция и электропорация - это другие методы переноса генов в ДНК: первый напрямую, а второй через поры. Недавно технологии CRISPR-CAS9 и TALEN стали еще более точными методами редактирования геномов..
Передачи ДНК также происходят в природе, главным образом у бактерий, посредством таких механизмов, как активность транспозонов (генетических элементов) и вирусов. Это то, сколько патогенов эволюционируют, чтобы стать устойчивыми к антибиотикам. IV
Геномы растений модифицированы, чтобы включить признаки, которые не могут встречаться в природе у видов. Эти организмы запатентованы для использования в пищевой и медицинской промышленности, среди других биотехнологических применений, таких как производство фармацевтических препаратов и других промышленных продуктов, биотопливо и утилизация отходов.. б
Коммерческое использование:
Первой «ГМ» (генетически модифицированной) культурой было устойчивое к антибиотикам растение табака, произведенное в 1982 году. Полевые испытания устойчивых к гербицидам растений табака во Франции и США последовали в 1986 году, а год спустя бельгийская компания генетически сконструировала устойчивые к насекомым табак. Первым ГМ-продуктом, продаваемым в коммерческих целях, был устойчивый к вирусам табак, который появился на рынке Китайской Народной Республики в 1992 году.. IV «Flavr Savr» был первой ГМ культурой, продаваемой в США в 1994 году на коммерческой основе: устойчивый к гниению томат, разработанный компанией Calgene, которая впоследствии была куплена Monsanto. В том же году Европа утвердила свой первый генетически модифицированный урожай для коммерческих продаж, устойчивый к гербицидам табак.. б
Табак, кукуруза, рис и хлопчатник были модифицированы путем добавления генетического материала из бактерии Bt (бацилла Thuringiensis) для включения бактерий в устойчивые к насекомым свойства. Устойчивость к вирусу огуречной мозаики, среди других патогенных микроорганизмов, была представлена для культур папайи, картофеля и тыквы. «Готовые к выращиванию» культуры, такие как соевые бобы, способны выдерживать воздействие глифосатсодержащего гербицида, известного как округление вверх. Глифосат убивает растения, нарушая их метаболизм, синтезирующий аминокислоты. IV
Профили питательных веществ для растений были улучшены для пользы для здоровья человека, а также для улучшения корма для скота. Страны, которые полагаются на семена и бобовые культуры, естественным образом испытывающие недостаток в аминокислотах, производят ГМ-семена с более высоким содержанием аминокислот лизина, метионина и цистеина. Обогащенный бета-каротином рис был введен в азиатских странах, где дефицит витамина А является частой причиной проблем со зрением у маленьких детей.
Растениеводство является еще одним аспектом генной инженерии. Это использование массовых модифицированных растений для производства фармацевтических продуктов, таких как вакцины. Растения, такие как кресс-салат, табак, картофель, капуста и морковь, являются наиболее часто используемыми растениями для генетических исследований и сбора полезных соединений, поскольку отдельные клетки можно удалять, изменять и выращивать в тканевых культурах, превращаясь в массу недифференцированных клеток, называемых каллус. Эти каллусные клетки еще не специализируются по функции и поэтому могут образовывать целое растение (явление, известное как тотипотентность). Поскольку растение развилось из единственной генетически измененной клетки, все растение будет состоять из клеток с новым геномом, а некоторые из его семян будут давать потомство с тем же введенным признаком. v
Этические дебаты и экономические последствия
К 1999 году две трети всех обработанных в США пищевых продуктов содержали ГМ-ингредиенты. С 1996 года общая площадь обрабатываемых ГМО площадей увеличилась в 100 раз. ГМ технология привела к значительному увеличению урожайности и прибыли фермеров, а также сокращению использования пестицидов, особенно в развивающихся странах.. б Основатели генной инженерии культур, а именно Роберт Фрэйли, Марк Ван Монтегю и Мэри-Делл Чилтон, были удостоены Всемирной продовольственной премии в 2013 году за улучшение качества, количества или доступности продуктов питания на международном уровне.. IV
Производство ГМО еще спорная тема и страны различаются по их регулированию в области патентования и маркетинговых аспекты. Обеспокоенность вызывает безопасность людей и окружающей среды, а также вопрос о превращении живых организмов в интеллектуальную собственность. Картахенский протокол по биобезопасности является международным соглашением о стандартах безопасности, касающихся производства, передачи и использования ГМО.
