ДМХ-11 Горчица
Гибрид горчицы Дхара-11 , также известный как DMH-11 , представляет собой генетически модифицированный гибрид вида горчицы Brassica juncea . Его разработал профессор Дипак Пентал из Университета Дели с целью снижения спроса Индии на импорт пищевого масла. DMH-11 был создан с помощью трансгенной технологии , в первую очередь с использованием генной системы Bar, Barnase и Barstar . Ген Barnase обеспечивает мужскую стерильность, а ген Barstar восстанавливает способность DMH-11 производить плодородные семена. Вставка третьего гена Bar позволяет DMH-11 вырабатывать фосфинотрицин-N-ацетилтрансферазу , фермент, ответственный за устойчивость к глюфосинату . Этот гибридный сорт горчицы оказался под пристальным вниманием общественности, главным образом из-за опасений относительно того, что DMH-11 может отрицательно повлиять на окружающую среду, а также на здоровье потребителей. Было обнаружено, что DMH-11 не представляет риска пищевой аллергии и продемонстрировал более высокую урожайность по сравнению с существующими сортами горчицы. Противоречивые детали и результаты полевых испытаний и оценок безопасности, проведенных на DMH-11, задержали его одобрение для коммерческого выращивания.
История
[ редактировать ]Горчица — это масличная культура, которая в настоящее время занимает 6–7 миллионов га (15–17 миллионов акров) сельскохозяйственных угодий, преимущественно в северо-западных засушливых регионах Индии. [1] Горчица входит в тройку самых урожайных масличных культур в Индии. [2] Однако его урожайность не претерпела существенного роста в течение нескольких лет и оставалась ниже 7,5 млн тонн. [3] Сорт DMH-11 Mustard был выведен для снижения зависимости Индии от импорта нефти для потребления человеком. [4] Ежегодно Индия тратит примерно рупий. 60 000 крор (10,5 миллиардов долларов) на 14,5 миллионов тонн импорта пищевого масла, [5] при этом более 60% внутренней потребности в пищевом масле удовлетворяется только за счет поставок из-за границы. [2] Увеличение внутреннего производства горчичного масла значительно снизило бы зависимость Индии от импорта нефти и связанных с этим затрат. Трансгенный сорт горчицы DMH-11 был разработан доктором Дипаком Пенталом и его коллегами из Центра генетических манипуляций сельскохозяйственных растений при Университете Дели , Южный кампус. [5] Это заняло 14 лет и примерно рупий. 700 миллионов на успешное создание сорта ДМХ-11. [6] В случае одобрения DMH-11 станет первой генетически модифицированной пищевой культурой, которая будет выращиваться в коммерческих целях в Индии. Проект по разработке DMH-11 получил финансирование от Национального совета по развитию молочной промышленности Индии, а также от Департамента биотехнологии (DBT). [7]
Разработка
[ редактировать ]Методы и механизм
[ редактировать ]Трансгенная горчица ДМГ-11 была разработана в 2002 году с использованием генетического материала, выделенного из непатогенных почвенных бактерий. [8] и методы трансгенных систем контроля опыления, которые в первую очередь включали систему Барназа - Барстара . [9] Три гена, Bar, Barnase и Barstar, были извлечены из Bacillus amyloliquefaciens для получения гибридных семян. [5] Основной причиной введения генной системы Barnase-Barstar в трансгенную линию горчицы было гетерозисное размножение и предотвращение самооплодотворения. [9] Вставка гена Barnase вызывает генетическую мужскую стерильность, предотвращая образование мужских гаметофитов (пыльцевых зерен) в растении горчицы. [5] Между тем, ген Barstar восстанавливает способность растения производить плодородные гибридные семена. [5] Горчица является самоопыляемым растением, что затрудняет перекрестное опыление с другой желаемой мужской родительской линией без возникновения самоопыления . Ген Barnase индуцировал мужскую стерильность у DMH-11, упрощая процесс перекрестного опыления для получения новых гибридных сортов. Двумя родительскими штаммами, использованными для разработки DMH-11, являются мутант Early Hira (EH-2), разработанный Анилом Халаткаром из Нагпурского университета. [10] и Варуна бен 3.6. [8] Сообщается, что масса семян DHM-11 составляет от 3,3 до 3,5 граммов (0,12 унции) на 1000 семян. [10]
Устойчивость DMH-11 к глюфосинату обусловлена ферментом, экспрессируемым геном Bar ( резистентность к биалафосу ). Клонированный ген Bar, полученный из Streptomyces hygroscopeus , в DMH-11 кодирует синтез фосфинотрицин-N-ацетилтрансферазы (PAT). [11] Этот фермент отвечает за детоксикацию активного ингредиента гербицида глюфосината: фосфинотрицина . [5] Механизм действия фосфинотрицина включает ингибирование глутаминсинтетазы , что предотвращает детоксикацию аммиака и впоследствии вызывает накопление токсических веществ в растительных клетках. Ингибирование глютаминсинтетазы также приводит к общему снижению уровня глютамина. В растениях глютамин действует как сигнальная молекула и как основной донор аминокислот для синтеза нуклеотидов. [12] Ферменты PAT, продуцируемые геном Bar, дезактивируют биалафос (трипептид-предшественник фосфинотрицина) посредством ацетилирования с образованием неактивного, нетоксичного продукта. [11]
Оценка безопасности
[ редактировать ]В сентябре 2015 года Южный кампус Делийского университета подал заявку в Комитет по оценке генной инженерии с просьбой разрешить выброс ДМГ-11 в окружающую среду. [13] Перед коммерциализацией гибрид горчицы подвергался ограниченной полевой оценке биологической безопасности, официально известной как испытание уровня исследования биобезопасности (BRL), под руководством Индийского совета сельскохозяйственных исследований (ICAR). [14] Это исследование было проведено в 2014–2015 годах после получения разрешения от Комитета по оценке генной инженерии (GEAC), главного регулятора трансгенных продуктов Индии. [14] Исследования безопасности, проведенные для DMH-11, были отнесены к следующим категориям: молекулярная характеристика, безопасность пищевых продуктов, экологическая безопасность и протоколы обнаружения. [15] Молекулярная характеристика включает исследования экспрессии генов Bar, Barnase и Barstar, встроенных в последовательность ДНК DMH-11. [15] Тесты на безопасность пищевых продуктов исследовали токсичность трех белков DMH-11 с использованием композиционного и биоинформационного анализа. [15] Испытания экологической безопасности проверили потенциальную вредность и агрессивные параметры DMH-11. [15] Подробности и результаты этих испытаний безопасности пока не обнародованы.
Краткое изложение оценки безопасности доступно в Интернете, однако необработанные данные были скрыты от общественности Министерством окружающей среды и лесов (MoEF). [16] Доступ к нему возможен только через подачу заявления в МЭФ. [16] Официальная 133-страничная оценка безопасности DMH-11 под названием «Оценка пищевой и экологической безопасности GE Mustard» была загружена на сайт GEAC для общественного обсуждения, где она получила 750 комментариев от представителей общественности. [13] Эти комментарии затем были рассмотрены подкомитетом и включены в окончательный отчет об оценке безопасности, представленный в GEAC. [13] В отчете сделан вывод, что ДМГ-11 безопасен для потребления человеком и имеет питательную ценность. [17] Анита Прасад, председатель GEAC, объявила, что комиссия положительно порекомендует DMH-11 министру окружающей среды Анилу Мадхаву Дэйву для посадки. [17]
Первоначально GEAC разрешил DMH-11 для коммерческого выращивания, однако отозвал свое одобрение, решив, что до этого необходимы дополнительные испытания и дополнительные данные, касающиеся воздействия DMH-11 на насекомых-опылителей, в частности медоносных пчел, и на микробное разнообразие почвы. коммерциализация. [18] Центр генетических манипуляций с сельскохозяйственными растениями при Университете Дели подал заявку на разрешение выращивать DMH-11 участков в Дели и Пенджабе, чтобы проверить воздействие трансгенной горчицы на медоносных пчел. [18] В марте 2018 года Комитет по оценке генной инженерии одобрил DMH-11 для полевых исследований с целью изучения его потенциального воздействия на медоносных пчел и других насекомых-опылителей. [19] Полевые испытания будут проводиться в Пенджабском сельскохозяйственном университете и Индийском институте сельскохозяйственных исследований . [19]
Споры
[ редактировать ]Влияние на здоровье
[ редактировать ]Достопочтенный Верховный суд Индии назначил Технический экспертный комитет (TEC), который в своем отчете за 2013 год рекомендовал полный запрет на устойчивые к гербицидам трансгенные культуры. [20] Одной из причин, названных TEC, была возможность негативных последствий для здоровья в результате того, что фермеры щедро обрабатывали свои посевы гербицидами. [20]
Экологические эффекты
[ редактировать ]Основной причиной коммерциализации DMH-11 является потенциальное образование «суперсорняков». DMH-11 толерантен к глюфосинату, и поэтому считается, что он побуждает фермеров обильно распылять гербицид после его коммерциализации. Это вызывает искусственное давление отбора на сорняки, что может привести к появлению видов сорняков, устойчивых к глюфосинату. [20] Однако наибольшую озабоченность в отношении коммерческого культивирования DMH-11 вызывает потенциальное генетическое загрязнение богатого биоразнообразия рода Brassica в результате перекрестного опыления DMH-11 и диких популяций. [20] Растения горчицы подвергаются опылению ветром и насекомыми. Из-за его восприимчивости к ауткроссированию существует вероятность богатой зародышевой плазмы горчицы в Индии , состоящей из диких сортов и одомашненных местных сортов . необратимого заражения [20]
Социально-экономические эффекты
[ редактировать ]В 2004 году председатель Целевой группы по сельскохозяйственной биотехнологии выступил против коммерциализации устойчивых к гербицидам культур, поскольку они устраняют необходимость ручной прополки - работы, которую выполняют многие сельские женщины в Индии. [20] По оценкам Кавиты Куруганти, члена Альянса за устойчивое и целостное сельское хозяйство, рост даже 25% DMH-11 приведет к потере 4,25 крор рабочих дней для многих женщин. [21]
Другая причина решительного противодействия коммерциализации DMH-11 по всей Индии связана с прошлым негативным опытом работы с ГМ-культурами, особенно с Bt-хлопком в Махараштре. Была предложена связь между плохой производительностью Bt-хлопка и большим количеством самоубийств среди фермеров , особенно в 2004 году. [22] [23] Протестующие DMH-11 считают, что непомерные цены на семена в сочетании с низкой урожайностью могут привести к финансовым трудностям, экономическому стрессу и, возможно, к увеличению числа самоубийств среди фермеров. [24] Однако связь между выращиванием ГМ-культур и самоубийствами фермеров не подтверждается имеющимися данными, несмотря на то, что она используется в качестве общей темы для разговоров против сельскохозяйственной биотехнологии в Индии. [25] [22]
Производительность
[ редактировать ]Урожай
[ редактировать ]ДМГ-11 продемонстрировал гетерозис урожайности в пределах 19–40% по сравнению с некоторыми лучшими индийскими сортами. [26] Однако есть два признака, которые плохо развиты и выражены у гибридного сорта; это размер семян и длина кремнезема. [26] Обе эти характеристики являются важными компонентами урожайности. Другое испытание на нескольких участках, проведенное в полевых условиях, показало, что DMH-11 дает на 30% больше урожая, чем существующие сорта традиционных сортов горчицы. [27]
Аллергенный потенциал
[ редактировать ]DMH-11 также подвергался тесту на пищевую аллергенность с использованием биоинформатических сравнений в соответствии с рекомендациями CODEX и ICMR , чтобы проверить, являются ли аминокислотные последовательности белков Bar, Barnase и Bastar потенциальными аллергенами. [9] Тест проводился путем выявления любых сходств аминокислотной последовательности трех белков с последовательностями других известных предполагаемых аллергенов. [9] Потенциальные открытые рамки считывания в месте вставки ДНК трех генов были оценены на предмет потенциального сходства с существующими аллергенами в базе данных AllergenOnline.org. [9] Результаты исследования показали, что ДМГ-11 не представляет никакого риска пищевой аллергии у потребителей. [9] Были предложены дальнейшие исследования DMH-11, такие как проведение теста на IgE в сыворотке человека. [9]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Пентал, Дипак. «Разведение масличной горчицы: рассказы некоторых марафонцев» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 29 октября 2018 г.
- ^ Jump up to: а б «ГМ-горчица – это большой шаг вперед» . @businessline . Проверено 17 октября 2018 г.
- ^ «GM снова скандал с горчицей» . Индийский экспресс . 08.02.2016. Архивировано из оригинала 31 октября 2018 г. Проверено 31 октября 2018 г.
- ^ «Юридическая тяжба по поводу полевых испытаний ГМ-культур». Природа Индии . 31 января 2014 г. дои : 10.1038/nindia.2014.14 . ISSN 1755-3180 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж Кумар, Рави. «Генетически модифицированная горчица: гибрид горчицы Дхара-11» . www.biotecharticles.com . Архивировано из оригинала 19 октября 2018 г. Проверено 5 октября 2018 г.
- ^ Джаяраман, Киллугуди (08 декабря 2017 г.). «Активисты хоронят надежды Индии на ГМ-горчицу» . Природная биотехнология . 35 (12): 1124. doi : 10.1038/nbt1217-1124a . ISSN 1087-0156 . ПМИД 29220031 . S2CID 28355271 .
- ^ Гупта, доктор Вибха. «Оценка безопасности гибрида ГМ-горчицы: практический пример» (PDF) . ilsi-india.org . Архивировано (PDF) из оригинала 29 октября 2018 г. Проверено 29 октября 2018 г.
- ^ Jump up to: а б Сринивас, Кришна Рави (2017), «Режим регулирования генетически модифицированных культур в Индии», в Аденле, Адемола А; Моррис, Э. Джейн; Мерфи, Денис Дж. (ред.), Генетически модифицированные организмы в развивающихся странах , Cambridge University Press , стр. 236–246, doi : 10.1017/9781316585269.021 , ISBN 9781316585269
- ^ Jump up to: а б с д и ж г Сиругури, Васанти; Бхаратрадж, Динеш Кумар; Ванкудават, Раджу Наик; Рао Менду, Вишну Вардхана; Гупта, Вибха; Гудман, Ричард Э. (2015). «Оценка рекомбинантных белков Bar, Barnase и Barstar, экспрессированных в генно-инженерной Brassica juncea (индийская горчица) на предмет потенциальных рисков пищевой аллергии с использованием биоинформатики и поиска литературы». Пищевая и химическая токсикология . 83 : 93–102. дои : 10.1016/j.fct.2015.06.003 . ISSN 0278-6915 . ПМИД 26079618 .
- ^ Jump up to: а б «Гибрид ГМ-горчицы страдает техническими недостатками — Times of India» . Таймс оф Индия . Архивировано из оригинала 2 июля 2018 г. Проверено 17 октября 2018 г.
- ^ Jump up to: а б Питер., Бёгер (2002). Классы гербицидов в разработке: способ действия, мишени, генная инженерия, химия . Вакабаяси, Ко., Хираи, Кенджи. Берлин, Гейдельберг: Springer Berlin Heidelberg . ISBN 9783642594168 . OCLC 851760065 .
- ^ Кан, Цзя-Ченг; Чунг, Цуй-Юнь; Юо, Ян-Ань; Се, Мин-Сюн (25 сентября 2015 г.). «Глутамин быстро индуцирует экспрессию ключевых генов транскрипционных факторов, участвующих в реакциях азота и стресса в корнях риса» . БМК Геномика . 16 (1): 731. doi : 10.1186/s12864-015-1892-7 . ISSN 1471-2164 . ПМЦ 4582844 . ПМИД 26407850 .
- ^ Jump up to: а б с «Информационный бюллетень Программы биобезопасности Южной Азии» (PDF) . ilsirf.org . Май 2017 г. Архивировано (PDF) из оригинала 30 октября 2018 г. Проверено 08 марта 2019 г.
- ^ Jump up to: а б Чаухан, Дж. С.; Пал, Сатиндер; Чоудри, PR; Сингх, BB (07 декабря 2016 г.). «Всеиндийские скоординированные исследовательские проекты и ценность выращивания и использования полевых культур в Индии: генезис, результаты и результаты» . Индийский журнал сельскохозяйственных исследований . 50 (6). дои : 10.18805/ijare.v50i6.6687 . ISSN 0976-058X .
- ^ Jump up to: а б с д «Экологический выпуск часто задаваемых вопросов по генно-инженерной горчице» (PDF) . envfor.nic . Архивировано из оригинала (PDF) 29 октября 2018 г. Проверено 08 марта 2019 г.
- ^ Jump up to: а б «Объяснитель: в чем суть борьбы из-за GM Mustard» . «Минута новостей» . 04.10.2016. Архивировано из оригинала 31 октября 2018 г. Проверено 30 октября 2018 г.
- ^ Jump up to: а б «Индия близка к одобрению первого урожая ГМ-продуктов» . Наука | АААС . 15 мая 2017 г. Архивировано из оригинала 31 октября 2018 г. Проверено 30 октября 2018 г.
- ^ Jump up to: а б Коши, Джейкоб (04 сентября 2018 г.). «Испытания ГМ-горчицы могут скоро получить одобрение» . Индус . ISSN 0971-751X . Проверено 29 октября 2018 г.
- ^ Jump up to: а б «GEAC одобряет полевые исследования ГМ-горчицы на медоносных пчелах» . Архивировано из оригинала 29 октября 2018 г. Проверено 29 октября 2018 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж Национальные академии наук, инженерия; Исследования, Отдел земной жизни; Ресурсы, Совет по естественному сельскому хозяйству; Перспективы, Комитет по генетически модифицированным культурам: прошлый опыт и будущее (28 декабря 2016 г.). Генно-инженерные культуры . дои : 10.17226/23395 . ISBN 978-0-309-43738-7 . ПМИД 28230933 .
- ^ «Испытания на ГМ-горчицу были сфальсифицированы, активисты призывают Дэйва отказаться от рекомендаций GEAC» . Экономические времена . 12 мая 2017 г. Архивировано из оригинала 31 октября 2018 г. Проверено 30 октября 2018 г.
- ^ Jump up to: а б Грюэр, Гийом; Сенгупта, Дебдатта (27 января 2011 г.). «Bt Хлопок и самоубийства фермеров в Индии: оценка, основанная на фактических данных». Журнал исследований развития . 47 (2): 316–337. дои : 10.1080/00220388.2010.492863 . ISSN 0022-0388 . ПМИД 21506303 . S2CID 20145281 .
- ^ «CBS News/Ежемесячный опрос New York Times № 1, сентябрь 2006 г.». Хранилища данных ICPSR . 11 апреля 2008 г. дои : 10.3886/icpsr04624 .
- ^ Бхисе, Маник Чангоджи; Здесь, Пракаш Балкрушна (2016). «Исследование случай-контроль психологического дистресса у переживших самоубийства фермеров в округе Вардха в центральной Индии» . Индийский журнал психиатрии . 58 (2): 147–151. дои : 10.4103/0019-5545.183779 . ISSN 0019-5545 . ПМЦ 4919957 . ПМИД 27385846 .
- ^ Джаяраман, Киллугуди (01 декабря 2017 г.). «Активисты хоронят надежды Индии на ГМ-горчицу» . Природная биотехнология . 35 (12): 1124. doi : 10.1038/nbt1217-1124a . ISSN 1546-1696 . ПМИД 29220031 . S2CID 28355271 .
- ^ Jump up to: а б Рамчиари, Н.; Падмайя, КЛ; Шарма, С.; Гупта, В.; Содхи, Ю.С.; Мухопадхьяй, А.; Арумугам, Н.; Пенталь, Д.; Прадхан, АК (24 июля 2007 г.). «Картирование урожайности, влияющей на QTL Brassica juncea: значение для селекции основной масличной культуры в засушливых районах». Теоретическая и прикладная генетика . 115 (6): 807–817. дои : 10.1007/s00122-007-0610-5 . ISSN 0040-5752 . ПМИД 17646960 . S2CID 1449347 .
- ^ Анбажаган, П.; Тингбайджам, ККС; Нат, СК; Нарендара Кумар, младший; Ситхарам, Т.Г. (2010). «Многокритериальная оценка сейсмической опасности для города Бангалор, Индия». Журнал азиатских наук о Земле . 38 (5): 186–198. Бибкод : 2010JAESc..38..186A . дои : 10.1016/j.jseaes.2010.01.001 . ISSN 1367-9120 .