Unterschied zwischen Hybrid- und GM-Samen

Hybridsamen

Eine Hybride entsteht, wenn zwei genetisch unterschiedliche Elternpflanzen derselben Art fremdbefruchtet werden. Während der Bestäubung befruchtet der Pollen des Mannes Gameten aus den weiblichen Eierstöcken, um Nachkommensamen zu erzeugen. Das genetische Material der männlichen und weiblichen Pflanzen bildet ein sogenanntes Hybrid-Saatgut der ersten Generation (F1).

In der Natur:

Blütenpflanzen haben verschiedene Mechanismen entwickelt, um Nachkommen mit unterschiedlichen genetischen Merkmalen für eine größere Überlebenschance in sich verändernden Umgebungen zu erzeugen.

Dicliny ist das Auftreten von unisexuellen (im Gegensatz zu Hermaphroditen) Blüten. Zweihäusige Pflanzen tragen männliche und weibliche Blüten auf unterschiedlichen Pflanzen (im Gegensatz zu einhäusigen Pflanzen, die beide auf derselben Pflanze tragen). Dies zwingt die Kreuzbestäubung.

Dichogamie ist der zeitliche Unterschied in der Anthere- und Stigma-Reife (männliche und weibliche Fortpflanzungsorgane), was wiederum die Kreuzbestäubung fördert. Protandrie bezieht sich auf Dehiszenz (Reifung) der Anthere, bevor das Stigma empfänglich wird, während Protogynie als umgekehrtes Szenario angesehen werden kann.

Selbstunverträglichkeit (Abstoßung von Pollen von derselben Pflanze) und Keerkogamie (räumliche Trennung von Antheren und Stigma) stellen sicher, dass Selbstbefruchtung vermieden wird.

Selbstinkompatibilität wird in heteromorphe und homomorphe Typen unterteilt. Pflanzen mit distyle (2 Arten von Blumen) oder tristyle (3 Arten) heteromorpher Blüten zeigen sichtbare Unterschiede in den Fortpflanzungsstrukturen zwischen den einzelnen Arten. Aufgrund der Stigma- und Stilhöhen eignen sich nur Blumen verschiedener Arten zur Bestäubung. Homomorphe Blüten, obwohl sie morphologisch gleich sind (im Aussehen), weisen Kompatibilitäten auf, die durch Gene gesteuert werden. Je mehr genetische Ähnlichkeiten zwischen Pollen und Eizellen (weiblichen Gameten) bestehen, desto wahrscheinlicher sind sie für die Befruchtung nicht geeignet. [I]

Kommerzielle Benutzung:

Obwohl die Hybridisierung in der Natur natürlich vorkommt, kann sie von Pflanzenzüchtern kontrolliert werden, um Pflanzen mit einer kommerziell erwünschten Kombination von Merkmalen zu entwickeln. Beispiele sind Resistenzen gegen Schädlinge, Krankheiten, Verderb, Chemikalien und Umwelteinflüsse wie Dürre und Frost sowie die Verbesserung von Ertrag, Aussehen und Nährstoffprofil.

Hybride werden in Low-Tech-Umgebungen wie gedeckten Feldern oder Gewächshäusern produziert. Beispiele für neue Kulturen, die nur als Hybride existieren, umfassen Raps, Grapefruit, Zuckermais, Kantalupen, samenlose Wassermelonen, Tangelos, Clementinen, Aprien und Pluoten. [ii] Hybridkulturen wurden in den USA in den 1920er Jahren erforscht, und in den 1930er Jahren war Hybridmais weit verbreitet. [iii]

Die Hybridisierung ging auf die Theorien von Charles Darwin und Gregor Mendel in der Mitte des 19. Jahrhunderts zurück. Die allererste Methode, die von Landwirten angewandt wird, ist das Mais-Detasseling, bei dem der Pollen der Muttermaispflanzen entfernt und zwischen den Reihen der Vaterpflanzen gepflanzt wird, wodurch die Bestäubung nur mit dem Vaterpollen sichergestellt wird. Daher sind die Samen, die von den Mutterpflanzen geerntet werden, Hybriden. ⁱⁱ Die manuelle Entfernung der männlichen Organstrukturen der Pflanze wird als Handentfernung bezeichnet.

Geschlechtsmodifizierung ist eine andere Methode, die Landwirte einsetzen, um die Pflanzenzüchtung zu steuern. Die sexuelle Expression kann durch veränderte Faktoren wie Pflanzenernährung, Licht- und Temperatureinwirkung und Phytohormone gesteuert werden. Pflanzenhormone wie Auxine, Ether, Erthephon, Cytokinine und Brassinosteroide sowie niedrige Temperaturen bewirken eine Verschiebung in Richtung weiblicher Geschlechtsausprägung. Hormonbehandlungen von Gibberellinen, Silbernitrat und Pthalimid sowie hohe Temperaturen tendieren dazu, die Männlichkeit zu fördern. ^ich

Patentierung und wirtschaftliche Bedenken

Die F1-Generation ist eine einzigartige Sorte, die, wenn sie mit der eigenen Generation zur Herstellung der F2-Serie gekreuzt wird, zu Pflanzen mit neuen, zufälligen genetischen Kombinationen von Eltern-DNA führt. Aus diesem Grund geben die F1-Samen ihren Erzeugern Patentrechte, da jedes Jahr das gleiche Saatgut zum Anpflanzen gekauft werden muss.

Hybrid-Saatgut ist zwar vorteilhaft, aber für den Einsatz in Entwicklungsländern zu teuer, da die Kosten für Saatgut mit dem Erfordernis teurer Maschinen für die Fertigation und den Einsatz von Pestiziden verbunden sind. Das Grüne Revolution, Eine Kampagne zur Verbreitung der Verwendung von Hybridsaatgut zur Steigerung der Nahrungsmittelproduktion war in ländlichen landwirtschaftlichen Gemeinden tatsächlich nachteilig. Die hohen Unterhaltskosten zwangen die Landwirte, ihr Land an Agrarunternehmen zu verkaufen, wodurch die Kluft zwischen Arm und Reich noch größer wurde.

GM-Samen

Bei der rekombinanten DNA-Technologie werden Gene von Organismen, auch aus verschiedenen Spezies (die sich in der Natur niemals vermehren könnten) zusammengefügt, um einen "transgenen" Organismus zu erhalten. Anstelle der sexuellen Fortpflanzung werden teure Labortechniken verwendet, um den genetisch veränderten Organismus oder "GVO" herzustellen.. ⁱⁱ

Methoden:

Genkanonen sind die gebräuchlichste Methode zum Einbringen von fremdem genetischem Material in die Genome von einkernigen Kulturen wie Weizen oder Mais. DNA wird an Gold- oder Wolframpartikel gebunden, die bei hohen Energieniveaus beschleunigt werden und die Zellwand und Membranen durchdringen, wo sich die DNA in den Zellkern integriert. Ein Nachteil besteht darin, dass zelluläre Gewebeschäden auftreten können. [Iv]

Agrobakterien sind Pflanzenparasiten, die die natürliche Fähigkeit haben, Pflanzenzellen durch Insertion ihrer Gene in pflanzliche Wirte zu transformieren. Diese genetische Information, die auf einem als Plasmid bekannten Ring separater DNA getragen wird, kodiert für das Tumorwachstum in der Pflanze. Diese Anpassung ermöglicht es dem Bakterium, Nährstoffe aus dem Tumor zu gewinnen. Wissenschaftler verwenden Agrobacterium tumefaciens als Vektor, um wünschenswerte Gene über das Ti (tumorinduzierende) Plasmid in dikotyle Pflanzensorten wie Kartoffeln, Tomaten und Tabak zu überführen. Die T-DNA (transformierende DNA) integriert sich in die Pflanzen-DNA und diese Gene werden dann von der Pflanze exprimiert. [V]

Mikroinjektion und Elektroporation sind andere Methoden zum Übertragen von Genen in die DNA, die erste direkt und die zweite via Poren. In jüngster Zeit haben sich die CRISPR-CAS9- und TALEN-Technologien als noch präzisere Methoden zur Bearbeitung von Genomen herausgebildet.

DNA-Transfers finden auch in der Natur statt, hauptsächlich in Bakterien über Mechanismen wie die Aktivität von Transposons (genetische Elemente) und Viren. Auf diese Weise entwickeln sich viele Krankheitserreger zu Antibiotika-Resistenzen. ^iv

Pflanzengenome werden so modifiziert, dass sie Merkmale enthalten, die in der Art nicht natürlich vorkommen können. Diese Organismen sind unter anderem für die Verwendung in der Lebensmittel- und Medizinindustrie patentiert, beispielsweise für die Herstellung von Pharmazeutika und anderen Industrieprodukten, Biokraftstoffen und die Abfallentsorgung. ⁱⁱ

Kommerzielle Benutzung:

Die erste "gentechnisch veränderte" Kulturpflanze war eine antibiotikaresistente Tabakpflanze, die 1982 produziert wurde. Feldversuche für herbizidresistente Tabakpflanzen in Frankreich und den USA folgten 1986 und ein Jahr später ein belgisches Unternehmen, das gentechnisch insektenresistent war Tabak. Das erste kommerziell verkaufte gentechnisch veränderte Lebensmittel war ein virusresistenter Tabak, der 1992 in den Markt der Volksrepublik China kam. ^iv Die "Flavr Savr" war die erste kommerziell in den USA verkaufte GV-Ernte im Jahr 1994: eine fäulnisresistente Tomate, die von Calgene entwickelt wurde, einer Firma, die später von Monsanto gekauft wurde. Im selben Jahr hat Europa seine erste gentechnisch veränderte Ernte für den kommerziellen Verkauf zugelassen, einen herbizidresistenten Tabak. ⁱⁱ

Pflanzen für Tabak, Mais, Reis und Baumwolle wurden durch Zugabe von genetischem Material aus dem Bakterium Bt (Bazillus Thuringiensis) um die insektenresistenten Eigenschaften des Bakteriums aufzunehmen. Die Resistenz gegen das Gurkenmosaikvirus wurde neben anderen Krankheitserregern auch bei Papaya-, Kartoffel- und Squashkulturen eingeführt. "Round-up Ready" -Kulturen wie Sojabohnen können die Exposition gegenüber dem Glyphosat-haltigen Herbizid (Round-up) überleben. Glyphosat tötet Pflanzen ab, indem es deren Aminosäurensynthese-Stoffwechselwege unterbricht. ^iv

Pflanzennährstoffprofile wurden verbessert, um die Gesundheit der Menschen sowie das Viehfutter zu verbessern. Länder, die Saatgut und Hülsenfruchtkulturen benötigen, denen es an Aminosäuren mangelt, die an Aminosäuren fehlen, produzieren GVO-Samen mit einem höheren Gehalt an Aminosäuren Lysin, Methionin und Cystein. Mit Beta-Carotin angereicherter Reis wurde in asiatischen Ländern eingeführt, in denen Vitamin-A-Mangel eine häufige Ursache für Sehstörungen bei Kleinkindern ist.

Plant Pharming ist ein weiterer Aspekt der Gentechnik. Dies ist die Verwendung von massenzuwachsenden modifizierten Anlagen zur Herstellung von pharmazeutischen Produkten wie Impfstoffen. Pflanzen wie Ackerkresse, Tabak, Kartoffeln, Kohl und Karotten sind die am häufigsten verwendeten Pflanzen für die genetische Forschung und das Sammeln nützlicher Verbindungen, da einzelne Zellen entfernt, verändert und in Gewebekulturen gezüchtet werden können, um eine Masse von undifferenzierten Zellen zu bilden, die als a bezeichnet werden Kallus. Diese Kalluszellen haben sich noch nicht auf die Funktion spezialisiert und können daher eine ganze Pflanze bilden (ein Phänomen, das als Totipotenz bekannt ist). Da die Pflanze aus einer einzigen genetisch veränderten Zelle entstand, besteht die gesamte Pflanze aus Zellen mit dem neuen Genom, und einige ihrer Samen werden Nachkommen mit dem gleichen eingeführten Merkmal produzieren. ^v

Ethische Debatten und wirtschaftliche Auswirkungen

1999 enthielten zwei Drittel aller in den USA verarbeiteten Nahrungsmittel genetisch veränderte Zutaten. Seit 1996 hat sich die Gesamtfläche der GVO-Anbaufläche um das 100fache erhöht. Die GVO-Technologie hat zu einem starken Anstieg der Ernteerträge und der Gewinne der Landwirte sowie zu einer Verringerung des Pestizideinsatzes geführt, insbesondere in Entwicklungsländern. ⁱⁱ Die Gründer der Pflanzengenetik, nämlich Robert Fraley, Marc Van Montagu und Mary-Dell Chilton, wurden 2013 mit dem World Food Prize für die Verbesserung der „Qualität, Quantität oder Verfügbarkeit“ von Lebensmitteln international ausgezeichnet. ^iv

Die Herstellung von GVO ist nach wie vor ein kontroverses Thema, und die Länder unterscheiden sich hinsichtlich der Patentierung und der Vermarktung. Bedenken lauten die Sicherheit für den menschlichen Konsum und die Umwelt sowie die Frage, ob lebende Organismen zu geistigem Eigentum werden. Das Cartagena-Protokoll über die biologische Sicherheit ist ein internationales Übereinkommen über Sicherheitsnormen für die Herstellung, den Transfer und die Verwendung von GVO.