Gentechnisch veränderter Reis - Genetically modified rice

Reispflanzen, die zur genetischen Veränderung verwendet werden

Gentechnisch veränderter Reis sind Reissorten , die gentechnisch verändert wurden (auch Gentechnik genannt ). Reispflanzen wurden modifiziert, um Mikronährstoffe wie Vitamin A zu erhöhen , die Photosynthese zu beschleunigen , Herbizide zu tolerieren, Schädlingen zu widerstehen, die Korngröße zu erhöhen, Nährstoffe und Aromen zu erzeugen oder menschliche Proteine zu produzieren.

Die natürliche Bewegung von Genen zwischen Arten, die oft als horizontaler Gentransfer oder lateraler Gentransfer bezeichnet wird, kann auch bei Reis durch Gentransfer erfolgen, der durch natürliche Vektoren vermittelt wird. Transgene Ereignisse zwischen Reis und Setaria- Hirse wurden identifiziert. Der Anbau und die Verwendung gentechnisch veränderter Reissorten bleibt umstritten und ist in einigen Ländern nicht zugelassen.

Geschichte

Im Jahr 2000 wurden die ersten beiden gv-Reissorten, beide mit Herbizidresistenz, mit den Namen LLRice60 und LLRice62 in den Vereinigten Staaten zugelassen. Später wurden diese und andere herbizidresistente gv-Reissorten in Kanada, Australien, Mexiko und Kolumbien zugelassen. Keine dieser Zulassungen löste jedoch eine Kommerzialisierung aus. Reuters berichtete 2009, dass China Gen-Reis mit Schädlingsresistenz eine Biosicherheitszulassung erteilt hatte, dieser Stamm jedoch nicht kommerzialisiert wurde. Im Dezember 2012 war GV-Reis weder für die Produktion noch für den Verzehr weit verbreitet. Da Reis weltweit ein Grundnahrungsmittel ist, behaupten Befürworter, dass Verbesserungen das Potenzial haben, Hunger, Unterernährung und Armut zu lindern.

Im Jahr 2018 haben Kanada und die Vereinigten Staaten gentechnisch veränderten goldenen Reis für den Anbau zugelassen, wobei Health Canada und die US-amerikanische Food and Drug Administration ihn für den Verzehr als sicher erklärt haben.

Züge

Herbizidresistenz

In den Jahren 2000-2001 untersuchte Monsanto die Zugabe von Glyphosat- Toleranz zu Reis, versuchte jedoch nicht, eine Sorte auf den Markt zu bringen. Die Herbizid-resistente Reislinie von Bayer ist unter dem Namen LibertyLink bekannt . LibertyLink-Reis ist resistent gegen Glufosinat (die aktive Chemikalie im Liberty-Herbizid). Bayer CropScience versucht, seine neueste Sorte (LL62) für den Einsatz in der EU zuzulassen. Der Stamm ist für die Verwendung in den USA zugelassen, wird jedoch nicht in großem Maßstab verwendet. Clearfield-Reis wurde durch Selektion aus Variationen gezüchtet, die in Umgebungen erzeugt wurden, von denen bekannt ist, dass sie beschleunigte Mutationsraten verursachen. Diese Sorte verträgt Imidazol- Herbizide. Es wurde mit traditionellen Züchtungstechniken gezüchtet, die nicht als Gentechnik gelten. Clearfield wird auch mit ertragreicheren Sorten gekreuzt , um eine insgesamt widerstandsfähigere Pflanze zu erzeugen.

Nährwert

Goldener Reis mit höheren Konzentrationen an Vitamin A wurde ursprünglich von Ingo Potrykus und seinem Team kreiert. Dieser gentechnisch veränderte Reis ist in der Lage, Beta-Carotin im Endosperm (Getreide) zu produzieren, das eine Vorstufe von Vitamin A ist. Syngenta war an der frühen Entwicklung von Golden Rice beteiligt und besaß einige geistige Eigentumsrechte, die es an gemeinnützige Gruppen wie die International Rice Research Institute (IRRI) soll auf gemeinnütziger Basis entwickelt werden. Die wissenschaftlichen Details des Reis wurden erstmals im Jahr 2000 im Science Magazine veröffentlicht.

Goldene Reiskörner (rechts) im Vergleich zu normalen Reiskörnern (links)

Goldene Reispflanzen werden im Gewächshaus angebaut

Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) gab an, dass 30% der Weltbevölkerung von Eisenmangel betroffen sind. Forscher des Australian Centre for Plant Functional Genomics (ACPFG) und des IRRI arbeiten daran, den Eisengehalt von Reis zu erhöhen. Sie haben drei Reispopulationen modifiziert, indem sie die Gene OsNAS1, OsNAS2 oder OsNAS3 überexprimierten. Das Forschungsteam stellte fest, dass die Konzentrationen von Nicotianamin , Eisen und Zink in allen drei Populationen im Vergleich zu den Kontrollen anstiegen.

Schädlingsresistenz

Bt-Reis

BT-Reis wird modifiziert, um das cryIA(b) -Gen des Bacillus thuringiensis- Bakteriums zu exprimieren . Das Gen verleiht durch die Produktion von Endotoxinen Resistenz gegen eine Vielzahl von Schädlingen, darunter den Reisbohrer . Die chinesische Regierung führt Feldversuche mit insektenresistenten Sorten durch . Der Vorteil von BT-Reis besteht darin, dass Landwirte ihre Pflanzen nicht mit Pestiziden besprühen müssen, um Pilz-, Virus- oder bakterielle Krankheitserreger zu bekämpfen . Herkömmlicher Reis wird drei- bis viermal pro Vegetationsperiode besprüht, um Schädlinge zu bekämpfen. Weitere Vorteile sind höhere Erträge und Einnahmen aus dem Pflanzenanbau. China hat den Reis seit 2009 für den großflächigen Einsatz zugelassen. In Südostasien ist ein Resistenzmanagement erforderlich , um einen Wirkungsverlust von Bt in Reis zu verhindern.

Allergieresistenz

Forscher in Japan versuchen, hypoallergene Reissorten zu entwickeln . Forscher versuchen, die Bildung des Allergens AS-Albumin zu unterdrücken.

Japanische Forscher testeten gentechnisch veränderten Reis an Makaken , der Allergien gegen Zedernpollen , die Heuschnupfen verursachen , verhindern würde . Zu den Symptomen einer Zederallergie gehören juckende Augen, Niesen und andere schwere allergische Reaktionen. Der modifizierte Reis enthält sieben Proteine aus Zedernpollen (7Crp), um diese Symptome durch Herbeiführen einer oralen Toleranz zu blockieren. Takaiwa führt klinische Studien am Menschen mit diesem 7Crp-Protein als oraler Impfstoff durch.

C4-Photosynthese

Im Jahr 2015 entwickelte ein Konsortium von 12 Labors in acht Ländern eine Sorte, die eine rudimentäre Form der C4-Photosynthese (C4P) aufwies, um das Wachstum durch Einfangen von Kohlendioxid zu fördern und es in spezialisierten Blattzellen zu konzentrieren. C4P ist der Grund, warum Mais und Zuckerrohr so schnell wachsen. Die Umsetzung der C4-Photosynthese in Reis könnte die Erträge pro Hektar um etwa 50 Prozent steigern. Die gegenwärtige Sorte beruht noch immer hauptsächlich auf der C3-Photosynthese . Um sie dazu zu bringen, C4P vollständig zu übernehmen, müssen die Pflanzen spezialisierte Zellen in einer präzisen Anordnung produzieren: ein Satz von Zellen, um das Kohlendioxid einzufangen und andere Zellen zu umgeben, die es konzentrieren. Einige (möglicherweise Dutzende) Gene, die an der Produktion dieser Zellen beteiligt sind, müssen noch identifiziert werden. Andere C3P-Pflanzen, die dieses Wissen nutzen könnten, sind Weizen, Kartoffeln, Tomaten, Äpfel und Sojabohnen.

Herstellung rekombinanter Proteine

Humanes Serumalbumin (HSA) ist ein Blutprotein im menschlichen Blutplasma . Es wird verwendet, um schwere Verbrennungen, Leberzirrhose und hämorrhagischen Schock zu behandeln . Es wird auch in Blutspenden verwendet und ist weltweit knapp. In China haben Wissenschaftler braunen Reis als kostengünstige Methode zur Herstellung von HSA-Protein modifiziert. Die chinesischen Wissenschaftler setzten mit Agrobacterium rekombinante HSA-Proteinpromotoren in 25 Reispflanzen ein . Von den 25 Pflanzen enthielten neun das HSA-Protein. Der gentechnisch veränderte braune Reis hat die gleiche Aminosäuresequenz wie HSA. Sie nannten dieses Protein Oryza sativa rekombinantes HSA (OsrHSA). Der modifizierte Reis war transparent. OsrHSA wurde bald verkauft ersetzen Kuh Albumin für wachsende Zellen. Klinische Studien wurden 2017 in China und 2019 in den USA begonnen. Dieselbe Oryzogen-Firma stellt andere rekombinante Humanproteine aus Reis her.

Ventria Bioscience verwendet ein proprietäres System namens Express Tec zur Herstellung rekombinanter menschlicher Proteine in Reiskörnern. Ihre bemerkenswerteste Sorte produziert menschliches Lactoferrin und Lysozym . Diese beiden Proteine werden auf natürliche Weise in der Muttermilch produziert und weltweit in Säuglingsnahrung und Rehydrationsprodukten verwendet.

Eintauchfestigkeit

Reis wächst zwar im Wasser, kann aber Überschwemmungen nicht überleben, die 2010 allein in Indien und Bangladesch zu einem Verlust von 4 Millionen Tonnen Reis führten. Die Zugabe eines einzelnen Gens Sub1A reichte aus, um Reis bis zu zwei Wochen unter Wasser überleben zu lassen. Das Gen ist gemeinfrei .

Experimental

Herbicide -induzierte oxidativem Stress wurde experimentell gemildert in vivo in einem Hoch melatonin transgenes Modell. Die Überexpression von Oxalatoxidase erhöhte die in vivo- Resistenz gegenüber Rhizoctonia solani .

Rechtsfragen

Vereinigte Staaten

Im Sommer 2006 entdeckte das USDA Spuren von LibertyLink Sorte 601 in exportbereiten Reissendungen. LL601 wurde nicht für Lebensmittelzwecke zugelassen. Bayer beantragte Ende Juli die Deregulierung von LL601 und das USDA gewährte im November 2006 den Deregulierungsstatus. Die Kontamination führte zu einem dramatischen Rückgang der Reisterminmärkte mit Verlusten für Landwirte, die Reis für den Export anbauten. Etwa 30 Prozent der Reisproduktion und 11.000 Bauern in Arkansas, Louisiana, Mississippi, Missouri und Texas waren betroffen. Im Juni 2011 stimmte Bayer zu, 750 Millionen Dollar Schadenersatz und Ernteausfälle zu zahlen. Japan und Russland setzten Reisimporte aus den USA aus, während Mexiko und die Europäische Union sich weigerten, strenge Tests durchzuführen. Die Kontamination ereignete sich zwischen 1998 und 2001. Die genaue Ursache der Kontamination wurde nicht ermittelt.

China

Die chinesische Regierung erteilt keine kommerziellen Nutzungslizenzen für gentechnisch veränderten Reis. Der gesamte Gen-Reis ist nur für Forschungszwecke zugelassen. Pu et al. stellten fest, dass für den Anbau von Reis, der zur Produktion von menschlichem Blutprotein (HSA) entwickelt wurde, viel modifizierter Reis benötigt wird. Dies führte zu Bedenken hinsichtlich der Umweltsicherheit bezüglich des Genflusses . Sie argumentierten, dass dies kein Problem darstellen würde, da Reis eine selbstbestäubende Kultur ist und ihr Test zeigte, dass weniger als 1% des modifizierten Gens bei der Bestäubung übertragen wurde. Eine andere Studie deutete darauf hin, dass der insektenvermittelte Genfluss höher sein könnte als bisher angenommen.

Quellen

Boyle, Rebecca (1. November 2011). „Reis ist genetisch verändert, um menschliches Blutprotein zu produzieren“ . POPSCI.com . Populäre Wissenschaft . Abgerufen am 8. April 2012 .
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Grusak, Michael A. (28. April 2010). "ARS-Fotobibliothek" . USDA.gov . Landwirtschaftsministerium der Vereinigten Staaten . Abgerufen am 29. April 2012 .
Sharma, Arun K.; Sharma, Manoj K. (2009). "Pflanzen als Bioreaktoren: Jüngste Entwicklungen und neue Chancen" . Fortschritte in der Biotechnologie . 27 (6): 811–832. doi : 10.1016/j.biotechadv.2009.06.004 . PMC 7125752 . PMID 19576278 .* Diao, X; Freiling, M; Lisch, D (2006). "Horizontaler Transfer eines Pflanzentransposons" . PLOS Biologie . 4 (1): e5. doi : 10.1371/journal.pbio.0040005 . PMC 1310652 . PMID 16336045 .
Grau, Nathan (2011). „Gen-Reis-Forschung kann Hoffnung auf Mikronährstoffmangel geben (September/Oktober 2011)“ . NutraIngredients.com . Abgerufen am 8. April 2012 .

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