forskarbloggen

Den faktiska nyttan av gentekniken i jordbruket

Av Dennis Eriksson, Institutionen för växtförädling och bioteknik, SLU Alnarp

Detta inlägg är en del av Vetenskapsradion Klotets bloggstafett om GM-grödor. Harald Cederlund inledde med att granska de GM-grödor, herbicidtoleranta och insektresistenta, som dominerar marknaden idag. Därefter skrev Klara Jacobsson om de problem hon ser med dagens GM-grödor och gav exempel från sin egen forskning om bönder i Sydafrika som odlar GM-majs. Nu när tar jag upp stafettpinnen så skulle jag vilja ge min syn på vad gentekniken kan vara bra till i jordbruket.

För det första vill jag bara invända mot en sak som Klara skriver: att GM-grödorna skulle vara anpassade till ett högteknologiskt industriellt jordbruk. Så är det inte alls. Till exempel så odlade över 4 miljoner småbrukare i Kina Bt-bomull åren 1999-2001. Men det som Klara sen skriver om är intressant. Hon har intervjuat småbrukare i Sydafrika som odlar Bt-majs och som inte har sett någon skillnad i avkastning jämfört med den konventionella hybridmajsen. Däremot har utsädet till Bt-majsen varit mycket dyrare. Detta talar emot en rapport i AgBioForum från 2004 där författarna hävdar att Bt-majs har avkastat omkring 10% mer än konventionell majs i Sydafrika. Men kanske, kanske att man drar öronen åt sig när man läser att båda författarna kommer från Monsanto Company. Nu tror jag inte att varken Klara eller Monsanto hittar på siffror. Däremot tror jag att avkastningen kan variera från region till region, säsong till säsong, bonde till bonde. Och både förespråkare och motståndare kan hitta siffror som talar för deras sak. En annan rapport, skriven av en ekonom i FAO, jämför situationen i Kina, Argentina, Sydafrika, Mexiko och Indien och påpekar att resultatet av odling av GM-grödor i stor utsträckning beror på saker som nationell kapacitet till forskning, reglering av marknad och fungerande marknad för insatsvaror.

Det är inte svårt att hitta artiklar som påstår att GM-grödor kan användas för att öka försörjningstryggheten (food security) i utvecklingsländer. Och det är lika lätt att hitta skrivelser som kritiserar detta påstående. Personligen tycker jag det är synd att en så stor del av debatten handlar om vad gentekniken kan göra för fattiga småbrukare i tredje världen. Förespråkare försöker lägga tyngd i argumenten genom att påstå att gentekniken räddar liv medan motståndarna försöker misskreditera alla typer av gentekniska produkter genom att säga att tekniken faktiskt inte alls hjälper några fattiga. Enligt min mening är det helt fel fokus för GMO-debatten.

FAOs senaste uppskattning är att det finns ungefär 923 miljoner undernärda människor i världen. Men att ge svältande människor tillgång till mat handlar om så oändligt mycket mer än att bönderna ska producera mer. Och att öka produktiviteten hos marginaliserade småbrukare handlar om så mycket mer än att ge dem tillgång till vissa typer av förädlade grödor. Det handlar för böndernas del även om hållbar vattenförsörjning, subventionerad handelsgödsel, tillgång till moderna redskap, mikrokrediter för inköp av utsäde samt marknader som ger betalt för produkterna. Förädlade grödor kan också göra nytta, oavsett vilken teknik som använts för att ta fram dem, men inte ensamt. En viktig del av den gröna revolutionen på 1960- och 1970-talet var att man tog fram högavkastande vete-, ris- och majssorter. Men revolutionen inkluderade även subventioner, bevattning, handelsgödsel och pesticider. Utan allt detta hade de nya sorterna inte ens varit värda sin vikt i ogräs.

Så mitt budskap är att gentekniken INTE kommer att rädda de 923 miljoner människor som svälter. GM-grödor kan förvisso utgöra en del av de program för jordbruksutveckling som är nödvändiga, men det behövs så mycket mer.

Så vad nyttar då gentekniken egentligen till i jordbruket? Jo, jag ska börja med att ge en rad exempel.

I min egen forskning försöker jag utveckla en ny fröoljeväxt, fältkrassing, som ska möjliggöra fleråriga odlingssystem för mindre kväveläckage och mindre jordbearbetning. Problemet med fältkrassingen är att den dråsar, dvs den släpper fröna, och man förlorar då en stor del av skörden. Detta problem går att åtgärda genom mutationsförädling eller genom genteknik. Jag har valt att använda genteknik eftersom det syntes mig vara en enklare väg. Min förhoppning är att fältkrassingen ska bli tillåten för odling när den kommer på marknaden om cirka 15-20 år.

Ett annat exempel är bladmögel i potatisodlingar. Denna svampliknande sjukdom kräver stora mängder av giftiga bekämpningsmedel. Resistens mot bladmögel finns hos flera vilda potatissläktingar men på grund av potatisens komplicerade genetiska struktur så är det ofta svårt att korsa dessa med kommersiella sorter. Vad som då är enklare är att klona resistensgenerna och föra över dem, dvs genmodifiera potatisarna.

Ett lysande exempel på där GM-grödor gjort stor nytta är på Hawaii. I början av 1990-talet höll hela produktionen av papaya på att slås ut av en virussjukdom, papaya ringspot virus (PRSV). Men man lyckades då ta fram en resistent GM-papaya som i princip räddade hela produktionen.

Jag ser en mycket stor potential i gentekniken när det gäller att utveckla grödor som är resistenta mot olika sjukdomsangrepp. Alla bönder är smärtsamt medvetna om vilket ändlöst och hopplöst arbete det är att försöka hålla fälten fria från skadeinsekter, ogräs, svampangrepp, virus- och bakteriesjukdomar och parasitiska rundmaskar i jorden. Jag läste i en artikel nyligen (Strange 2005) att minst 10% av all jordbruksproduktion i världen går förlorad till olika växtsjukdomar. Förutom möjligheten att därigenom öka de faktiska skördarna, världen över, så skulle gentekniken göra stor nytta för miljön genom att minska kemikalieberoendet i jordbruket.

Dessutom ser jag en potential för att utveckla nya kvaliteter i olika grödor, såsom dråsfasthet, förbättrad fröoljekvalitet i oljeväxter, perennialitet i våra sädesslag, stärkelsekvalitet i potatis och mycket annat.

Jag hör ibland GMO-motståndare hävda att GM-grödor är farliga för miljön eftersom de sprider sig och ”smittar ned” andra växter och leder till mer kemikalieberoende och till resistenta insekter och det ena efter det andra. Alla grödor över en kam. Inga nyanser. Min önskan är att de ska börja acceptera att vissa tillämpningar av gentekniken i jordbruket faktiskt kan ha positiv miljöpåverkan. Utan beska kommentarer om genteknikens ”tveksamma naturlighet”, men istället ett strikt observerande av hur miljön påverkas.

Genteknik är en fantastisk samling tekniker som har en lång rad mycket viktiga tillämpningar inom jordbruket. Men det gäller att diskutera rätt sak på rätt plats. När diskussionen handlar om svältande människor, då ska vi inte börja med att snacka om GM-grödor, nej, den diskussionen måste handla om andra saker. Detta är en uppmaning till både förespråkare och motståndare.

För den som vill fördjupa sig kan jag rekommendera följande artiklar:

Akhond M & Machray G (2009) Biotech crops: technologies, achievements and prospects. Euphytica 166: 47-59.

Christou P & Twyman R (2004) The potential of genetically enhanced plants to address food insecurity. Nutrition Research Reviews 17: 23-42.

Dennis E et al (2008) Genetic contributions to agricultural sustainability. Phil. Trans. R. Soc. 363: 591-609.

Strange R (2005) Plant disease: a threat to global food security. Annu. Rev. Phytopathology 43: 83-116.

Pingat på Intressant

Läs även andra bloggares åsikter om GMO, jordbruk, GM-grödor, genteknik

2008 - potatisens år

Av Jens Sundström, Inst för växtbiologi och skogsgenetik SLU i Uppsala

Jag var och handlade på den lokala butiken i söndags och fick bland annat med mig ett paket ekologiska köttbullar. På paketet stod att läsa:

”På grund av brist på ekologiskt framställd råvara innehåller produkten konventionellt producerad potatisstärkelse.”

Samma dag kunde man läsa i DN att FN utropat 2008 till potatisens år. I artikeln framhölls potatisens goda energivärde och att den är världens tredje mest odlade gröda, men även att potatisodling är behäftat med stora miljöproblem. Potatis angrips lätt av potatisbladmögel och odling av potatis kräver därför stora mängder bekämpningsmedel mot svamp.

Finns det då något samband mellan brist på ekologiskt producerad potatisstärkelse och det som nämns i artikeln i DN? Det kan naturligtvis vara så att den eko-hype som sköljer över landet och övriga västvärlden fullständigt har dränerat ladorna på ekologisk producerad potatis. Men det skulle även kunna vara så att potatisbladmögel är ett så stort problem  för potatisproducenterna att det inte är värt insatsen att odla potatisen ekologiskt. Enligt vad jag erfarit har man dock färre problem med potatisbladmögel i norra Sverige än i de södra delarna av landet, främst på grund av ett kallare klimat som missgynnar svampen i norr.

I artikeln i DN nämns att det finns odlade potatissorter som är mer resistenta mot potatisbladmögel och därmed lämpar sig bättre i ekologisk produktion. Problemet är att potatisbladmögelsvampen ganska lätt överkommer resistensanlagen i dessa sorter. I framtiden kommer därför potatisbladmögelsvampen att ge ökade problem för den ekologiska potatisproduktionen, om inte nya sorter förädlas fram. En möjlig lösning på problemen skulle kunna vara att i huvudsak förlägga den ekologiska potatisproduktionen till norra delen av Sverige och hoppas på att inte klimatförändringen slår igenom med full kraft. Ett annat alternativ skulle vara att utnyttja de mer bärkraftiga resistensgener mot potatisbladmögel som finns i vilda potatissläktingar. Dessa resistensgener kan flyttas över med konventionella förädlingsmetoder, men de försök som gjorts tyder på att man då även får över en del kopplade oönskade egenskaper; gissningsvis lägre avkastning, högre solaninhalt ect.

Som vi tidigare redogjort här på Forskarbloggen pågår sedan ett par år tillbaka försöksodlingar där man fört över resistensanlagen från de vilda potatissläktingarna till odlade potatissorter med hjälp av genteknik. Om resultaten av försöksodlingarna visar att man med gott resultat kan odla dessa potatisar utan bekämpningsmedel, varför skulle då inte potatisstärkelse från dessa potatisar kunna ingå i ekoköttbullar? Vi kan ställa oss frågan vad som är att föredra:

Ekoköttbullar med konventionellt producerad potatisstärkelse dvs från besprutade potatisplantor eller köttbullar med potatisstärkelse från obesprutad potatis som gjorts resistent mot potatisbladmögel?

Not: Den 2/10 rapporteras i Sydsvenskan om problemen med bladmögel i sk ekologiska potatisodlingar.

Pingat på Intressant

Läs även andra bloggares åsikter om potatis, jordbruk, bladmögel, vetenskap, växtförädling, mat, GMO, ekologiskt jordbruk, miljö

Liten kusin från labbet räddar rapsen från röta

Av Jens Staal, Inst för växtbiologi soch skogsgenetik, SLU,Uppsala

Torröta är en svampsjukdom som orsakar stora skador på raps och andra kålväxter i Sverige och världen över. Bara i Frankrike orsakar denna sjukdom årliga skador på upp till 147 miljoner euro. Problemet med torröta förväntas också tillta, dels på grund av klimatförändringar, dels för att odlingen av raps ökar i takt med en stigande efterfrågan. Alltmer raps används nu för produktion av raps-metylester (RME), ett bränsle som kan ersätta fossil diesel. Även andra kvaliteter hos rapsoljan har dock börjat uppmärksammas – både dess goda hälsoegenskaper och möjligheterna att använda oljan för andra tekniska ändamål.

Genom att studera immunförsvaret hos molekylärbiologernas favoritväxt backtrav (Arabidopsis thaliana), en liten kusin till raps, har vi identifierat flera komponenter som en växt behöver för att försvara sig mot torröta (Leptosphaeria maculans). En av dessa komponenter är en så kallad resistensgen, en typ av gen som använts i förädlingen av sjukdomsresistenta grödor. Den typ av resistensgen som skyddar backtrav mot torröta har flera likheter med djurs och människors ospecifika immunförsvar. Växtförädlare kan föra över resistensgenen till raps med hjälp av genteknik för att ta fram nya sorter som är resistenta mot torröta. De kan också leta fram liknande gener i vilda rapssläktingar och sedan använda traditionell förädling för att framställa resistenta sorter. Många av de resistensgener som idag används mot torröta i raps finns för övrigt på delar av raps-kromosomerna som liknar den del av backtravs-kromosomen där genen vi hittat ligger.

Resistensen mot torröta är dock komplicerad och det behövs fler komponenter än bara en enkel resistensgen. Backtrav behöver producera giftet camalexin för att helt motstå en infektion av torröta. Det visade sig även att mängden camalexin som producerades bestämde hur fort backtraven blev sjuk om den saknade resisensgenen.

I vanliga fall brukar växthormoner som eten, jasmonsyra och salicylsyra vara inblandade i växters försvar mot sjukdomsframkallande organismer, men dessa hormoner hade ingen avgörande betydelse för backtravens försvar mot torröta. I stället visade det sig att dessa växthormoner samverkar med svampens utveckling, och styr när svampen skall övergå från att växa i växten utan att orsaka symptom till att orsaka synliga symptom och bilda sporer. Vi kom fram till detta genom studier av korsningar mellan mutanter i backtrav: Muterade backtravsplantor som helt saknar de försvarssystem som bygger på de tre hormonerna hade ändå god motståndskraft mot torröta. Däremot syntes effekter från de tre hormonerna på sjukdomsutvecklingen när de camalexin- och resistensgens-beroende försvaren korsats bort.

Det finns också en samverkan mellan torröta och en annan viktig rapssjukdom, kransmögel (Verticillium longisporum). När dessa två sjukdomar kombineras framträder torrötesymptomen på backtrav mycket tidigare och tydligare. Genom att studera ett stort antal mutanter kunde vi även se att växthormonet abskissinsyra (ABA), som i vanliga fall skyddar växten mot torka, köld och salt, även skyddar mot torröta.

Tack vare en liten och till det yttre oansenlig liten kusin från labbet har det alltså varit möjligt att få en helt ny förståelse kring hur resistens mot torröta i raps fungerar. Denna grundforskning har också uppenbara praktiska användningsområden.

Jens hemsida

Avhandling

Faculty of 1000 Biology

Föränderliga virus i växter

Av Anders Kvarnheden, Inst för växtbiologi och skogsgenetik, SLU,Uppsala

Virus som infekterar växter och djur har stora likheter, men växtvirus kan inte orsaka sjukdomar hos människor eller tvärtom. Däremot kan angrepp av växtvirus på jordbruksgrödor ibland ge upphov till stora skördeförluster, missväxt och svält. Kassavamosaikvirus har t.ex. orsakat fler mänskliga dödsfall än ebolavirus och fågelinfluensa tillsammans genom att slå ut odlingen av kassava i delar av Afrika.

Virus har förmåga att snabbt anpassa sig till förändringar i omgivningen och till nya värdar. Vissa virus har en mycket bred värdkrets och kan spridas mellan olika arter medan andra virus infekterar endast en art. Kontrollen av virussjukdomar är beroende av att förstå hur variabla virus är och hur de evolverar.

Geminivirus är en familj av växtvirus som finns spridd över större delen av världen. Det ovan nämnda kassavamosaikviruset hör till denna familj. Geminivirus har DNA som arvsmassa till skillnad från de flesta andra växtinfekterande virus som istället bär på RNA. I Sverige är vetedvärgvirus ett geminivirus som ibland orsakar allvarliga skador på vete. Det finns spritt över Europa, och har nyligen även upptäckts i Afrika och Asien. Molekylär forskning vid institutionen för växtbiologi och skogsgenetik visar att vetedvärgvirus kan delas in i två stammar, där en stam infekterar främst vete och den andra korn. Endast vetestammen verkar finnas i Sverige. Virusisolat från rågvete och vilda gräs visar nära släktskap med isolaten från vete, vilket tyder på att samma virustyper infekterar gräs och stråsäd.

Forskarna håller även på att karaktärisera geminivirus i olika grödor som tomat, paprika, chilipeppar och okra från Turkiet, Nicaragua och Kamerun. Flera nya virusarter har då upptäckts. I Nicaragua har infektion av flera geminivirusarter i samma växt visar sig vara vanligt. Samma virusart har också hittats i flera olika grödor. Nya virus har visats uppkomma genom utbyte av genetisk information mellan olika virusarter. En forskare i USA har sagt att arvsmassan i geminivirus är som LEGO-bitar, vilka kan sättas ihop till nya virus. Detta gör det viktigt att följa geminivirusens evolution.