Atšķirība starp hibrīdu un ĢM sēklām

HIBrīda sēklas

Hibrīds tiek izveidots, ja ir savstarpēji apputeksnēti divi vienas sugas ģenētiski atšķirīgi mātes augi. Apputeksnēšanas laikā vīrieša ziedputekšņi apaugļo sieviešu dzimuma olšūnu gametas, lai iegūtu pēcnācēju sēklas. Ģenētiskais materiāls no vīriešu un sieviešu dzimuma augiem apvienojas, veidojot tā saucamās pirmās paaudzes (F1) hibrīdu sēklas.

Dabā:

Ziedošiem augiem ir izstrādāti dažādi mehānismi, lai iegūtu pēcnācējus ar daudzveidīgām ģenētiskām īpašībām, lai nodrošinātu lielāku izdzīvošanas iespēju mainīgā vidē.

Diklīnija ir viendzimuma (atšķirībā no hermafrodīta) ziedu parādīšanās. Dvīņu augi vīriešu un sieviešu ziedus nes uz atsevišķiem augiem (atšķirībā no viencilvēka ziediem, kas abus nes uz viena un tā paša auga). Tas liek veikt savstarpēju apputeksnēšanos.

Dichogamija ir anteru un stigmas brieduma atšķirības laikā (attiecīgi vīriešu un sieviešu reproduktīvā auga orgāni), atkal veicinot savstarpēju apputeksnēšanos. Protandry attiecas uz skudras atkrišanu (nogatavināšanu), pirms stigma kļūst uztveroša, savukārt protogināciju var uzskatīt par pretēju scenāriju..

Pašsaderība (putekšņu noraidīšana no tā paša auga) un herkogamija (putekļu telpiskā atdalīšana un aizspriedumi) nodrošina, ka tiek novērsta pašaugļošanās.

Pašsavienojamība ir sadalīta heteromorfos un homomorfos tipos. Augi ar distile (2 veidu ziediem) vai tristyle (3 veidu) heteromorfiem ziediem parāda acīmredzamas atšķirības katra veida reproduktīvajās struktūrās. Tikai dažāda veida ziedi ir saderīgi apputeksnēšanai stigmatizācijas un stila augstuma dēļ. Homomorfiem ziediem, kaut arī morfoloģiski vienādi (pēc izskata), ir savietojamība, ko kontrolē gēni. Jo lielāka ģenētiskā līdzība starp ziedputekšņiem un olšūnām (sieviešu dzimuma gametām), jo lielāka iespējamība, ka tie nebūs saderīgi apaugļošanai. [I]

Komerciālai lietošanai:

Lai arī hibridizācija dabā notiek dabiski, augu selekcionāri to var kontrolēt, lai attīstītu augus ar komerciāli vēlamu pazīmju kombināciju. Piemēri ir izturība pret kaitēkļiem, slimībām, sabojāšanos, ķīmiskām vielām un vides stresu, piemēram, sausumu un salnu, kā arī ražas, izskata un barības vielu profila uzlabošana.

Hibrīdi tiek ražoti zemu tehnoloģiju vidē, piemēram, segtos labības laukos vai siltumnīcās. Jaunu kultūru, kas pastāv tikai kā hibrīdi, piemēri ir rapši, greipfrūti, saldā kukurūza, kantalupas, arbūzi bez sēklām, tangelo, klementīni, apriumi un pākši. [ii] Hibrīdu kultūras tika pētītas ASV 20. gadsimta 20. gados un līdz 30. gadiem hibrīda kukurūza bija plaši izmantota. [iii]

Hibridizācijas cēlonis bija Kārļa Darvina un Gregora Mendela teorijas 1800. gadu vidū. Pati pirmā metode, ko izmanto lauksaimnieki, ir pazīstama kā kukurūzas tīrīšana, kurā mātes kukurūzas augu ziedputekšņi tiek noņemti un stādīti starp tēvaugu rindām, nodrošinot apputeksnēšanos tikai no tēva ziedputekšņiem. Tādējādi sēklas, kas novāktas no mātes augiem, ir hibrīdi. ⁱⁱ Augu vīriešu orgānu struktūru manuāla noņemšana ir pazīstama kā roku emaskulācija.

Dzimuma modifikācija ir vēl viena metode, ko lauksaimnieki izmantojuši, lai virzītu augu selekciju. Dzimuma izpausmi var kontrolēt, mainoties tādiem faktoriem kā augu uzturs, gaismas un temperatūras iedarbība un fitohormoni. Augu hormoni, piemēram, auksīni, ēteris, ertofons, citokinīni un brassinosteroīdi, kā arī zemā temperatūra izraisa pāreju uz sieviešu dzimuma izpausmēm. Giberellīnu, sudraba nitrāta un pthalimide hormonu apstrāde, kā arī augsta temperatūra mēdz dot priekšroku vīrietībai. ⁱ

Patentēšana un ekonomiskās problēmas

F1 paaudze ir unikāla šķirne, kas, šķērsojot savu paaudzi, lai iegūtu F2 sēriju, radīs augus ar jaunām, nejaušām ģenētiskām vecāku DNS kombinācijām. Šī iemesla dēļ F1 sēklas ražotājiem piešķir patentēšanas tiesības, jo stādīšanai katru gadu jāpērk vienas un tās pašas sēklas.

Lai arī hibrīdu sēklas ir izdevīgas, tās ir pārāk dārgas lietošanai jaunattīstības valstīs, jo sēklu izmaksas ir saistītas ar prasību par dārgu tehniku ​​mēslošanai un pesticīdu lietošanai. Zaļā revolūcija, kampaņa, kuras mērķis bija izplatīt hibrīdu sēklas, lai palielinātu pārtikas ražošanu, faktiski lauku saimniecībās bija ekonomiski kaitīga. Augstās uzturēšanas izmaksas piespieda zemniekus pārdot zemi lauksaimniecības uzņēmumiem, vēl vairāk palielinot plaisu starp bagātajiem un nabadzīgajiem.

ĢM SĒKLAS

Rekombinantās DNS tehnoloģija ietver organismu gēnu sašūšanu pat no dažādām sugām (kuras dabā nekad nevarēja vairoties), lai iegūtu "transgēnu" organismu. Ģenētiski modificētā organisma jeb "ĢMO" radīšanai nevis seksuālā pavairošana, bet dārgas laboratorijas metodes. ⁱⁱ

Metodes:

Gēnu pistoles ir visizplatītākā svešzemju ģenētiskā materiāla ievades monokotu kultūru, piemēram, kviešu vai kukurūzas, genomā. DNS ir saistīta ar zelta vai volframa daļiņām, kuras tiek paātrinātas lielā enerģijas līmenī un iekļūst šūnu sienās un membrānās, kur DNS integrējas kodolā. Trūkums ir tas, ka var tikt bojāti šūnu audi. [Iv]

Agrobaktērijas ir augu parazīti, kuriem piemīt dabiska spēja pārveidot augu šūnas, ievietojot to gēnus augu saimniekos. Šī ģenētiskā informācija, kas atrodas uz atsevišķa DNS gredzena, kas pazīstama kā plazmīda, kodē audzēja augšanu augā. Šī adaptācija ļauj baktērijai iegūt barības vielas no audzēja. Zinātnieki izmanto Agrobacterium tumefaciens kā vektoru vēlamo gēnu pārsūtīšanai caur Ti (audzēju inducējošo) plazmīdu divdīgļlapu augu šķirnēm, piemēram, kartupeļiem, tomātiem un tabaku. T DNS (pārveidojošā DNS) integrējas augu DNS un šos gēnus pēc tam augs ekspresē. [V]

Mikroinjekcijas un elektroporācija ir citas metodes gēnu pārnešanai uz DNS, pirmo tieši un otro caur porām. Nesen CRISPR-CAS9 un TALEN tehnoloģijas ir parādījušās kā vēl precīzākas genomu rediģēšanas metodes.

DNS pārnešana notiek arī dabā, galvenokārt baktērijās, izmantojot tādus mehānismus kā transposonu (ģenētisko elementu) aktivitāte un vīrusi. Tas ir, cik daudz patogēnu attīstās, lai kļūtu rezistenti pret antibiotikām. ^iv

Augu genomi ir modificēti, iekļaujot pazīmes, kuras sugās nevar dabiski rasties. Šie organismi ir patentēti izmantošanai pārtikas un zāļu rūpniecībā, starp citiem biotehnoloģiskiem pielietojumiem, piemēram, farmācijas un citu rūpniecības produktu ražošanā, biodegvielām un atkritumu apsaimniekošanā.. ⁱⁱ

Komerciālai lietošanai:

Pirmais “ĢM” (ģenētiski modificētais) raža bija pret antibiotikām izturīgs tabakas augs, ražots 1982. gadā. 1986. gadā sekoja lauka izmēģinājumi pret herbicīdiem izturīgiem tabakas augiem Francijā un ASV, un gadu vēlāk Beļģijas uzņēmums, kurš bija ģenētiski izstrādāts pret kukaiņiem izturīgs tabaka. Pirmā ģenētiski modificētā pārtika, ko pārdeva komerciāli, bija pret vīrusiem izturīga tabaka, kas 1992. gadā ienāca Ķīnas Tautas Republikas tirgū. ^iv "Flavr Savr" bija pirmā ģenētiski modificētā raža, ko 1994. gadā komerciāli pārdeva ASV: pret puvi izturīgu tomātu, kuru izstrādāja uzņēmums Calgene, kuru vēlāk nopirka uzņēmums Monsanto. Tajā pašā gadā Eiropa komerciālai tirdzniecībai apstiprināja savu pirmo ģenētiski modificēto ražu - pret herbicīdiem izturīgu tabaku. ⁱⁱ

Tabaka, kukurūza, rīsi un kokvilnas augi ir modificēti, pievienojot ģenētisko materiālu no baktērijas Bt (Bacillus thuringiensis) iekļaut baktērijas izturīgās pret kukaiņiem īpašības. Starp citiem patogēniem, starp citiem patogēniem, ir ieviesta izturība pret gurķu mozaīkas vīrusu. “Noapaļotām gatavām” kultūrām, piemēram, sojas pupiņām, ir jāiztur glifosātu saturoša herbicīda iedarbība, kas pazīstama kā Round-up. Glifosāts nogalina augus, izjaucot to aminoskābes sintezējošos metabolisma ceļus. ^iv

Augu barības elementu profili ir uzlaboti, lai iegūtu labumu cilvēku veselībai, kā arī uzlabotu dzīvnieku barību. Valstis, kas paļaujas uz sēklu un pākšaugu kultūrām, kurām dabiski trūkst aminoskābju, ražo ĢM sēklas ar augstāku aminoskābju lizīna, metionīna un cisteīna līmeni. Ar beta-karotīnu bagātinātie rīsi ir ieviesti Āzijas valstīs, kur A vitamīna deficīts ir biežs mazu bērnu redzes problēmu cēlonis.

Augu sakņošana ir vēl viens gēnu inženierijas aspekts. Tas ir masveidā audzētu modificētu augu izmantojums farmaceitisko produktu, piemēram, vakcīnu, ražošanai. Ģenētiskajā izpētē un noderīgu savienojumu novākšanā visbiežāk izmanto tādus augus kā taļu kressalāti, tabaka, kartupeļi, kāposti un burkāni, jo atsevišķas šūnas var noņemt, mainīt un audzēt audu kultūrās, lai tās kļūtu par nediferencētu šūnu masu, ko sauc par kalluss. Šīs kallusa šūnas vēl nav specializējušās funkcijā, un tādējādi tās var veidot veselu augu (parādību, ko sauc par totipotenci). Tā kā augs ir izveidots no vienas ģenētiski izmainītas šūnas, viss augs sastāvēs no šūnām ar jauno genomu, un dažas no tā sēklām ražos pēcnācējus ar tādu pašu ieviesto pazīmi. ^v

Ētiskās debates un ekonomiskā ietekme

Līdz 1999. gadam divās trešdaļās no visiem ASV pārstrādātiem pārtikas produktiem bija ĢM sastāvdaļas. Kopš 1996. gada kopējā zemes platība, kurā kultivē ĢMO, ir palielinājusies 100 reizes. ĢM tehnoloģijas rezultātā ir ievērojami palielinājusies raža un lauksaimnieku peļņa, kā arī samazinājusies pesticīdu lietošana, īpaši jaunattīstības valstīs. ⁱⁱ Labības gēnu inženierijas dibinātāji, proti, Roberts Fralijs, Marks Van Montagu un Mērija-Dellija Čiltona, 2013. gadā ieguva Pasaules pārtikas balvu par pārtikas “kvalitātes, daudzuma vai pieejamības” uzlabošanu starptautiskā mērogā.. ^iv

ĢMO ražošana joprojām ir strīdīgs temats, un valstis atšķirīgi regulē patentēšanas un mārketinga aspektus. Bažas rada arī cilvēku patēriņa un vides drošība un jautājums par dzīvo organismu kļūšanu par intelektuālo īpašumu. Kartahenas protokols par bioloģisko drošību ir starptautisks nolīgums par drošības standartiem attiecībā uz ĢMO ražošanu, pārsūtīšanu un izmantošanu.