Transgenní plodiny aneb genetická informace ve službách zemědělství

TRANSGENNÍ PLODINY ANEB GENETICKÁ INFORMACE VE SLUŽBÁCH ZEMĚDĚLSTVÍ

Transgens Crops order Genetical Information in the Services of Agriculture

Ing. Martin SINGER

Monsanto ČR s.r.o.

Tématem loňského příspěvku, kterým se zde na půdě České zemědělské university Monsanto prezentovalo byl pohled firmy na vývoj zemědělství blízké budoucnosti. Bylo zde hovořeno obecně také o rozvoji biotechnologií, jejich možných aplikacích v zeměděl-ství, zpracovatelském průmyslu a jiných sférách lidské činnosti. Dnes budu hovořit pouze o biotechnologiích, o pozadí jejich prudkého rozvoje a zaměřím se především na naše trans-genní produkty samotné - plodiny, které jsou již široce využívány a to hlavně zemědělci severní a jižní Ameriky.

V roce 1965 jistý Gordon Moore, později spoluzakladatel společnosti Intel Corporation, prohlásil, že počet tranzistorů, které se umístí na jeden silikonový čip, se zdvojnásobí kaž-dých 18 - 24 měsíců. Tento poznatek se stal hlavním motorem dosud nebývalého rozvoje průmyslu elektroniky a byl označen jako „Moorův zákon”. V r. 1971 Intel seřadil 2300 tranzistorů na jeden čip a vytvořil tak čtyřbitový mikroprocesor. O 26 let později vzniká Pentium II Procesor se sedmi a půl milióny tranzistory na jednom čipu.

Dnešní schopnosti identifikovat a využít genetickou informaci se zdvojnásobují kaž-dých 12 - 24 měsíců. Tento exponenciální růst s paralelou Moorova zákona nazýváme „Monsanto zákonem”, který v oblasti poznatků o biologii způsobuje transformaci zeměděl-ství, výživy a péče o zdraví v rozvíjejících se odvětvích industrializovaných věd o životě.

Díky neustále se zvyšujícímu výkonu počítačů a speciálního software jsme nyní schop-ni rozpoznat úlohy a chování jednotlivých genů i celých biologických systémů. Technolo-gie, které nám toto umožňují, nazýváme „Genomics” jsou základním stavebním kamenem vývoje biotechnologií. Právě proto Monsanto investovalo např. do společností Millennium Pharmaceuticals Inc, nebo Cereon Genomics, či uzavřelo strategické partnerství s IBM Corp. Konkrétním příkladem výše zmíněného exponenciálního růstu v této oblasti je počet nově registrovaných párů jednotlivých bází (jež jsou stavebními jednotkami DNA,tudíž jsou prvním krokem na cestě k pochopení funkce genů), který se v mezinárodní databázi zdvoj-násobuje každých 12-24 měsíců. Také cena za zjištění chemické struktury jednoho genu (finanční náklady vynaložené Monsantem) spadla z 2,5 milionu $ v roce 1974 na 150 $ v roce 1998.

Lze říci, že jsme teprve na začátku realizace obrovského potenciálu, který „genomics” a biotechnologie přinášejí. Například naše dva biotechnologické produkty - Roundup Ready plodiny (plodiny odolné k herbicidu Roundup) a Bt. plodiny (odolné k některým skupinám hmyzích škůdců) - podstata fungování každého z nich je založena pouze na jediném genu, ve srovnání s 40 000 geny přítomnými v rostlině.

Naše schopnosti vkládat geny do rostlin vzrostly též několikanásobně - zatímco v roce 1982 jsme byli schopni pracovat jen s několika málo geny a ty vkládat pouze do 20 rostlin, dnes provádíme kolem 40 000 genetických pokusů ročně. Toto velké množství pokusů nám umožňuje testovat více individuálních vlastností s daleko vyšší šancí identifikace znaků s komerčními vlastnostmi.

Společnost Monsanto se zapsala do historie této planety zatím dvěma výraznými udá-lostmi. Prvou událostí bylo v roce 1972 objevení molekuly glyfosátu, jež je účinnou látkou Roundupu, nejrozšířenějšího herbicidu na světě, herbicidu s mimořádně příznivými ekoto-xikologickými vlastnostmi bez negativních důsledků na životní prostředí. Druhým význam-ným momentem je pak přínos firmy v oblasti biotechnologií a vývoje metod genetického inženýrství, kde se Monsanto stává lídrem aplikovaných biotechnologií v zemědělství. Prv-ním praktickým výsledkem na tomto poli byla registrace (1995) a komerční uvedení (1996) nových odrůd nejrozšířenější geneticky modifikované plodiny - Roundup Ready sóji, odol-né k herbicidu Roundup. Právě skloubení těchto dvou událostí dalo možnost vzniku zcela unikátních, přímo revolučních změn v oblasti herbicidní ochrany rostlin.

Již od roku 1996 je Roundup Ready sója nejrozšířenější pěstovanou transgenní plodi-nou na světě, v roce 1998 zaujímá 52 % celkové plochy všech pěstovaných transgenních rostlin (Clive James,1998, ISAAA). Vývoj celkové plochy transgenních plodin v letech 1996 - 1998 uvádí tabulka č.1, tabulka č. 2 uvádí aktuální plochy hlavních pěstovaných plodin - produktů společnosti Monsanto. V období let 1996 - 1998 je to osm zemí, které přispěly k více než patnáctinásobnému zvýšení plochy transgenních plodin ve světě. Tento exponenciální nárůst (tab.č.1, graf č.1) je odrazem obrovské spokojenosti s novými vlast-nostmi pěstovaných produktů, které jenom pro zemědělce znamenají jednoduchý a jedineč-ný přístup v oblasti pěstitelských technologií. Mezi země, představující plochu uvedenou v tabulce č.1 patří: USA 20,5 mil. ha, což je 74 % z celkové plochy, Argentina 4,3 mil. ha, 15 % celkové plochy, Kanada 2,8 mil. ha, 10 % celk. plochy, Austrálie s 0,1 mil. ha, 1 % celk. plochy a konečně Mexiko, Španělsko, Francie a Jižní Afrika, každá < 0,1 mil. ha, < 1% celkové plochy transgenních plodin v r. 1998. Podíl těchto zemí na celkové ploše pěs-tovaných Monsanto produktů uvádí graf č. 2.

Jaké jsou tedy výše uváděné přínosy spojené s pěstováním těchto nových odrůd ? Snad nejlépe je to možno dokumentovat na několika příkladech severní a jižní Ameriky z roku 1997, kde zavedení těchto nových technologií znamenalo:

BollgardTM /Bt. bavlník - ušetřeny 2 miliony litrů insekticidů, průměrné 7% zvýšení výnosu Roundup ReadyTM sója - 9-39% snížená spotřeba herbicidů,v závislosti na pěstební oblasti Roundup readyTMcanola -až 50% snížení používaných herbicidů, zvýšení výnosů až o 7,5% Yield GardTM /Bt. kukuřice - unikátní kontrola nežádoucích hmyzích škůdců v prů-běhu celého vegetačního období, průměrné 10 - 15% zvýšení výnosu, zlepšená kvalita zrna vlivem omezení sekundární infekce. Roundup ReadyTM bavlník - rok 1998 byl prvním ro-kem velkoplošného pěstování v USA (1,0 mil. ha), kde pěstování tohoto bavlníku přineslo úsporu 2 200 000 kg herbicidních účinných látek, při předpokládané budoucí ploše okolo 4 mil. ha to bude znamenat úsporu až 9 000 000 kg!

Všechny své aktivity v oblasti aplikovaných biotechnologií Monsanto přenáší na lokál-ní úroveň - do všech zemí, kde Monsanto působí. Stejně tak je tomu i v České republice, kde Monsanto testuje Roundup ReadyTM cukrovku a řepku, další plodiny na sebe nenechají dlouho čekat. Rok 1999 bude třetím rokem polních pokusů s Roundup ReadyTM cukrovkou, myslím, že tyto tři roky polního zkoušení vytvoří dostatečné množství zajímavých výsled-ků, které bychom vám zde chtěli příště prezentovat.

Tab. 1: Celková plocha transgenních plodin v letech 1996,1997,1998 ve světě (bez Číny)

*zdroj: Clive James (1998), ISAAA

Tab. č.2: Plocha hlavních pěstovaných transgenních plodin firmy Monsanto v letech 1997, 1998 (srovnání s celkovou plochou transgenní plodiny ve světě - mil. ha)*

* zdroj: Clive James (1998), ISAAA

Agrow, December 10, 1997; Monsanto 1998

Souhrn:

Prožíváme explozi v oblasti poznat-ků o biotechnologiích, kde potenciál bio-logických systémů je realizován pocho-pením jejich genetické struktury a funk-ce. Tempo a velikost změn způsobují-cích revoluci v jednotlivých odvětvích industrializovaných věd o životě jsou srovnatelné s rychlostí vývoje informač-ních technologií. Exponenciální růst ka-pacity a výkonu počítačů, který urychluje vyhodnocování genetických dat je pod-porou exponenciálního růstu v oblasti chápání funkce genů a také naší schop-nosti aplikovat tyto poznatky k vylepšení výživy a zdraví. Proto je dnes Monsanto chápáno jako jedna z předních „life sciences” společností, která je schopna tuto explozi poznatků o biologických sys-témech zhodnotit a aplikovat v praxi.

Abstract:

We are experiencing an explosion of knowledge in biotechnology, which rea-lizes the potential of living systems through an understanding of their gene-tic structure and function. The pace and magnitude of change constitute a revo-lution in the life sciences comparable with - and building on - what has come to be known as the Information Revolu-tion. Exponential growth in computing capacity, which speeds the evaluation of complex genetic data, will support expo-nential growth in our knowledge of ge-nes and our ability to apply that knowledge to improve nutrition and heal-th. Monsanto has created a life sciences company to capture value by advancing and applying this explosion in biological knowledge.