Differenz zwischen Hybrid- und GV-Samen

HYBRIDSEEDS

Ein Hybrid entsteht, wenn zwei genetisch unterschiedliche Elternpflanzen der gleichen Art gekreuzt werden. Während der Bestäubung befruchtet der männliche Pollen die Keimzellen von den weiblichen Eierstöcken, um Nachkommensamen zu produzieren. Genetisches Material aus den männlichen und weiblichen Pflanzen kombiniert sich zu sogenannten hybriden Samen der ersten Generation (F1).

In der Natur:

Blühende Pflanzen haben verschiedene Mechanismen entwickelt, um Nachkommen mit verschiedenen genetischen Eigenschaften für größere Überlebenschancen in wechselnden Umgebungen zu produzieren.

Dicliny ist das Vorkommen von eingeschlechtlichen (im Gegensatz zu hermaphroditischen) Blumen. Diözische Pflanzen tragen männliche und weibliche Blüten auf getrennten Pflanzen (im Gegensatz zu monözischen, die beide auf der gleichen Pflanze tragen). Dies zwingt zu einer Fremdbestäubung.

Die Dichogamie ist der zeitliche Unterschied in der Antheren- und Stigmagereife (männliche bzw. weibliche reproduktive Pflanzenorgane), was wiederum die Fremdbestäubung fördert. Protandry bezieht sich auf Dehiszenz (Reifung) des Anthers, bevor das Stigma empfänglich wird, während Protogynie als das umgekehrte Szenario gesehen werden kann.

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

Die Selbstinkompatibilität ist in heteromorphe und homomorphe Typen unterteilt. Pflanzen mit Distel (2 Arten von Blüten) oder Tristyle (3 Arten) heteromorphen Blüten, zeigen sichtbare Unterschiede in den Fortpflanzungsstrukturen zwischen den einzelnen Arten. Nur Blumen verschiedener Arten sind zur Bestäubung aufgrund von Stigmatisierung und Stielhöhen kompatibel. Homomorphe Blüten haben, obwohl sie morphologisch die gleichen (im Aussehen) haben, Kompatibilitäten, die durch Gene gesteuert werden. Je mehr genetische Ähnlichkeiten zwischen Pollen und Ovula (weibliche Gameten) bestehen, desto wahrscheinlicher sind sie für die Befruchtung inkompatibel. [i]

Kommerzielle Verwendung:

Obwohl Hybridisierung natürlich in der Natur vorkommt, kann sie von Pflanzenzüchtern kontrolliert werden, um Pflanzen mit einer kommerziell wünschenswerten Kombination von Merkmalen zu entwickeln. Beispiele sind die Resistenz gegen Schädlinge, Krankheiten, Verderb, Chemikalien und Umweltbelastungen wie Trockenheit 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, sind Canola, Grapefruit, Mais, Melonen, kernlose Wassermelonen, Tangelos, Clementinen, Aprien und Pluoten. [ii] Hybridkulturen wurden in den 1920er Jahren in den USA erforscht, und in den 1930er Jahren war Hybridmais weit verbreitet.[iii]

Die Hybridisierung stammt aus den Theorien von Charles Darwin und Gregor Mendel in der Mitte des 19. Jahrhunderts. Die allererste Methode, die von Landwirten angewandt wird, ist bekannt als Maisentfaltung, bei der Pollen von Muttermaispflanzen entfernt und zwischen Reihen von Vaterpflanzen gepflanzt werden, wobei die Bestäubung nur durch Vaterpollen sichergestellt wird. So sind die von den Mutterpflanzen geernteten Samen Hybriden. ii Die manuelle Entfernung der männlichen Organstrukturen der Pflanze wird als Handentgleisung bezeichnet.

Geschlechtsmodifikation ist eine weitere Methode, die von Landwirten angewandt wird, um die Pflanzenzüchtung zu lenken. Die Geschlechtsausprägung kann durch wechselnde Faktoren wie Pflanzenernährung, Licht- und Temperaturbelastung und Phytohormone gesteuert werden. Pflanzenhormone wie Auxine, Etherl, Erthephon, Cytokinine und Brassinosteroide sowie niedrige Temperaturen bewirken eine Verschiebung hin zum weiblichen Geschlechtsausdruck. Hormonbehandlungen von Gibberellinen, Silbernitrat und Pthalimid sowie hohe Temperaturen begünstigen die Männlichkeit. i

Patentierungs- und Wirtschaftsfragen

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

Hybride Samen sind zwar zuträglich, aber für den Einsatz in Entwicklungsländern zu teuer, da die Kosten für Saatgut mit der Notwendigkeit kostspieliger Maschinen für die Fertigation und die Anwendung von Pestiziden verbunden sind. Die Grüne Revolution , eine Kampagne, die darauf abzielte, die Verwendung von Hybridsaatgut für eine erhöhte Nahrungsmittelproduktion zu verbreiten, war in ländlichen Bauerngemeinschaften tatsächlich wirtschaftlich nachteilig. Die hohen Unterhaltskosten zwangen die Bauern dazu, ihr Land an Agrarunternehmen zu verkaufen, wodurch die Kluft zwischen Arm und Reich noch größer wurde.

GM SEEDS

Die rekombinante DNA-Technologie beinhaltet das Zusammenfügen von Genen von Organismen, sogar von verschiedenen Arten (die sich niemals in der Natur vermehren könnten), um zu einem "transgenen" Organismus zu führen. Anstelle der sexuellen Fortpflanzung werden teure Labortechniken verwendet, um den genetisch veränderten Organismus oder "GVO" zu erzeugen. ii

Methoden:

Gengewehre sind die gebräuchlichste Methode, um fremdes Genmaterial in die Genome von monokotylen Pflanzen wie Weizen oder Mais einzubringen. DNA wird an Gold- oder Wolframpartikel gebunden, die bei hohen Energien beschleunigt werden und in die Zellwand und Membranen eindringen, wo sich die DNA in den Zellkern integriert. Ein Nachteil ist, dass zelluläre Gewebeschäden auftreten können. [iv]

Agrobakterien sind Pflanzenparasiten, die die natürliche Fähigkeit besitzen, Pflanzenzellen zu transformieren, indem sie ihre Gene in Pflanzenwirte einfügen. Diese genetische Information, die auf einem Ring separater DNA, die als ein Plasmid bekannt ist, getragen wird, kodiert für das Tumorwachstum in der Pflanze. Diese Anpassung ermöglicht dem Bakterium, Nährstoffe aus dem Tumor zu erhalten. Wissenschaftler verwenden Agrobacterium tumefaciens als Vektor, um gewünschte Gene über das Ti (tumorinduzierende) Plasmid in dikotyle Pflanzensorten wie Kartoffeln, Tomaten und Tabak zu übertragen.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 weitere Methoden, um Gene in die DNA zu übertragen, die erste direkt und die zweite über Poren. Kürzlich haben sich CRISPR-CAS9 und TALEN-Technologien als noch genauere Methoden zur Bearbeitung von Genomen herauskristallisiert.

DNA-Übertragungen treten auch in der Natur auf, hauptsächlich in Bakterien über Mechanismen wie die Aktivität von Transposons (genetische Elemente) und Viren. So entwickeln sich viele Erreger zu Antibiotika-resistent. iv

Pflanzengenome werden so modifiziert, dass sie Merkmale enthalten, die in der Art nicht natürlich auftreten können. Diese Organismen sind für den Einsatz in der Lebensmittel- und Medizinindustrie sowie für andere biotechnologische Anwendungen wie die Herstellung von Pharmazeutika und anderen industriellen Produkten, Biokraftstoffe und die Abfallwirtschaft patentiert. ii

Gewerbliche Nutzung:

Die erste "gentechnisch veränderte" Kulturpflanze war 1982 eine antibiotikaresistente Tabakpflanze. In Frankreich und den USA folgten Feldversuche für herbizidresistente Tabakpflanzen 1986 und ein Jahr später eine belgische Firma genetisch manipulierten insektenresistenten Tabak. Das erste kommerziell verkaufte GV-Lebensmittel war ein virusresistenter Tabak, der 1992 in den Markt der Volksrepublik China gelangte. iv Der "Flavr Savr" war 1994 die erste GM-Ernte in den USA: eine Fäule Tomaten, die von Calgene entwickelt wurden, eine Firma, die später von Monsanto gekauft wurde. Im selben Jahr hat Europa seine erste gentechnisch veränderte Pflanze für den kommerziellen Verkauf, einen herbizidresistenten Tabak, zugelassen. ii

Tabak-, Mais-, Reis- und Baumwollpflanzen wurden durch Zugabe von genetischem Material des Bakteriums Bt ( Bacillus Thuringiensis ) modifiziert, um die insektenresistenten Eigenschaften des Bakteriums zu erhalten. Die Resistenz gegenüber dem Gurkenmosaikvirus wurde unter anderem bei Papaya, Kartoffeln und Kürbiskulturen eingeführt. "Round-up Ready" -Kulturen wie Sojabohnen sind in der Lage, dem Glyphosat-haltigen Herbizid Round-up zu widerstehen. Glyphosat tötet Pflanzen, indem es ihre Aminosäuren synthetisierenden Stoffwechselwege unterbricht. iv

Die Nährstoffprofile der Pflanzen wurden verbessert, um die menschliche Gesundheit zu verbessern und die Tierfütterung zu verbessern. Länder, in denen Saatgut und Leguminosen angebaut werden, die natürlicherweise keine Aminosäuren enthalten, produzieren GV-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 von Augenproblemen bei kleinen Kindern ist.

Pflanzenpharming ist ein weiterer Aspekt der Gentechnik. Dies ist die Verwendung von massengewachsenen modifizierten Pflanzen zur Herstellung von pharmazeutischen Produkten wie Impfstoffen. Pflanzen wie Ackerschmalz, Tabak, Kartoffel, Kohl und Karotte sind die am häufigsten verwendeten Pflanzen für die genetische Forschung und das Ernten von nützlichen Verbindungen, da einzelne Zellen in Gewebekulturen entfernt, verändert und gezüchtet werden können, um eine Masse von undifferenzierten Zellen zu werden Kallus.Diese Kalluszellen sind noch nicht auf die Funktion spezialisiert und können somit eine ganze Pflanze bilden (ein Phänomen, das als Totipotenz bekannt ist). Da die Pflanze aus einer einzigen genetisch veränderten Zelle entwickelt wurde, wird die gesamte Pflanze aus Zellen mit dem neuen Genom bestehen und einige ihrer Samen werden Nachkommen mit der gleichen eingeführten Eigenschaft produzieren. v

Ethische Debatten und wirtschaftliche Auswirkungen

Bis 1999 enthielten zwei Drittel aller in den USA verarbeiteten Lebensmittel gentechnisch veränderte Zutaten. Seit 1996 hat sich die GVO-Anbaufläche insgesamt um das 100-fache vergrößert. Die Gentechnologie hat zu einem starken Anstieg der Ernteerträge und der Gewinne der Landwirte sowie zu einer Verringerung des Pestizideinsatzes insbesondere in den Entwicklungsländern geführt. ii Die Begründer der Gentechnik, Robert Fraley, Marc Van Montagu und Mary-Dell Chilton, wurden 2013 mit dem World Food Prize für die internationale Verbesserung der "Qualität, Quantität oder Verfügbarkeit" von Lebensmitteln ausgezeichnet. iv

Die Herstellung von GVO ist immer noch ein kontroverses Thema und die Länder unterscheiden sich in ihrer Regulierung von Patent- und Vermarktungsaspekten. Zu den Bedenken gehören die Sicherheit für den menschlichen Verzehr und die Umwelt sowie die Frage, ob lebende Organismen geistiges 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. ii