Генетически модифицированный рис
| Часть серии о |
| Генная инженерия |
|---|
 |
| Генетически модифицированные организмы |
| История и регулирование |
| Процесс |
| Приложения |
| Споры |
Генетически модифицированный рис — это сорта риса , которые были генетически модифицированы (также называемая генной инженерией ). Растения риса были модифицированы для увеличения содержания микроэлементов, таких как витамин А , ускорения фотосинтеза , устойчивости к гербицидам, устойчивости к вредителям, увеличения размера зерна, выработки питательных веществ, ароматизаторов или производства человеческих белков. [1]
Естественное перемещение генов между видами, часто называемое горизонтальным переносом генов или латеральным переносом генов, также может происходить с рисом посредством переноса генов, опосредованного естественными векторами. трансгенные соединения риса и проса Setaria . Были идентифицированы [2] Выращивание и использование генетически модифицированных сортов риса остается спорным и не одобрено в некоторых странах.
История
[ редактировать ]В 2000 году в США были одобрены первые два сорта ГМ-риса, оба устойчивые к гербицидам, под названием LLRice60 и LLRice62. Позже эти и другие виды ГМ-риса, устойчивого к гербицидам, были одобрены в Канаде, Австралии, Мексике и Колумбии. Однако ни одно из этих разрешений не привело к коммерциализации. [3] В 2009 году агентство Reuters сообщило, что Китай предоставил разрешение на биобезопасность ГМ-рису, устойчивому к вредителям. [4] но этот штамм не был коммерциализирован. По состоянию на декабрь 2012 года ГМ-рис не был широко доступен для производства или потребления. [5] Исследования показывают, что, поскольку рис является основной культурой во всем мире, улучшения могут способствовать снижению голода, недоедания и бедности. [6]
В 2018 году Канада и США одобрили генетически модифицированного золотого риса выращивание , а Министерство здравоохранения Канады США и Управление по контролю за продуктами и лекарствами объявили его безопасным для потребления. [7]
По данным Qingdao Saline-Alkali Tolerant, по состоянию на 2021 год солеустойчивый рис «морская вода» в Китае был засеян на 400 000 га (990 000 акров) на почвах с содержанием соли до 4 граммов на килограмм, при этом урожайность составляла в среднем 8,8 тонны с гектара. Центр исследований и разработок риса. [8]
Черты
[ редактировать ]Устойчивость к гербицидам
[ редактировать ]В 2000–2001 годах компания Monsanto исследовала добавление устойчивости к глифосату в рис, но не пыталась вывести этот сорт на рынок. [9] [10] Линия риса, устойчивого к гербицидам, компании Bayer известна как LibertyLink . [11] Рис LibertyLink устойчив к глюфосинату (активному химическому веществу гербицида Liberty). [10] Bayer CropScience пытается добиться одобрения своего последнего сорта (LL62) для использования в ЕС. Штамм одобрен для использования в США, но не используется в крупных масштабах. Рис Клирфилд был выведен путем отбора из разновидностей, созданных в средах, которые, как известно, вызывают ускоренные темпы мутаций. [12] Этот сорт хорошо переносит имидазольные гербициды. [13] Он был выведен традиционными методами селекции, которые не считаются генной инженерией. [12] [13] Clearfield также скрещивают с более урожайными сортами, чтобы получить в целом более выносливое растение. [12]
Пищевая ценность
[ редактировать ]Золотой рис с более высоким содержанием витамина А был первоначально создан Инго Потрикусом и его командой. Этот генетически модифицированный рис способен производить бета-каротин в эндосперме (зерне), который является предшественником витамина А. Компания Syngenta участвовала в ранней разработке золотого риса и владела некоторой интеллектуальной собственностью. [14] что он сделал пожертвования некоммерческим группам, включая Международный институт исследований риса (IRRI), для развития на некоммерческой основе. [15] Научные подробности о рисе были впервые опубликованы в журнале Science Magazine в 2000 году. [16]
Всемирная организация здравоохранения заявила, что дефицит железа затрагивает 30% населения мира. Ученые-исследователи из Австралийского центра функциональной геномики растений (ACPFG) и IRRI работают над увеличением количества железа в рисе. [17] Они модифицировали три популяции риса путем чрезмерной экспрессии генов OsNAS1, OsNAS2 или OsNAS3. Исследовательская группа обнаружила, что уровни концентрации никотианамина , железа и цинка увеличились во всех трех группах населения по сравнению с контрольной группой. [18]
Устойчивость к вредителям
[ редактировать ]Бт рис
[ редактировать ]Рис BT модифицирован для экспрессии генаryIA(b ) Bacillus thuringiensis бактерии . [19] Этот ген придает устойчивость к различным вредителям, включая рисовую мотыльку, за счет выработки эндотоксинов . Правительство Китая проводит полевые испытания сортов , устойчивых к насекомым . Преимущество риса BT заключается в том, что фермерам не нужно опрыскивать посевы пестицидами для борьбы с грибковыми, вирусными или бактериальными патогенами . Обычный рис опрыскивают три-четыре раза за вегетационный период для борьбы с вредителями. [20] Другие преимущества включают увеличение урожайности и доходов от выращивания сельскохозяйственных культур. Китай разрешил широкомасштабное использование риса с 2009 года. [21] контролировать резистентность необходимо В Юго-Восточной Азии , чтобы предотвратить потерю эффективности Bt в рисе. [22] [23]
Устойчивость к аллергии
[ редактировать ]Исследователи в Японии пытаются вывести гипоаллергенные сорта риса. Исследователи пытаются подавить образование аллергена АС-альбумина. [20]
генетически модифицированный рис Японские исследователи протестировали на макаках , который предотвращает аллергию на пыльцу кедра , вызывающую сенную лихорадку . Симптомы аллергии на кедр включают зуд в глазах, чихание и другие серьезные аллергические реакции. Модифицированный рис содержит семь белков из пыльцы кедра (7Crp), которые блокируют эти симптомы, вызывая пероральную толерантность. [24] Такайва проводит клинические испытания на людях с использованием этого белка 7Crp в качестве пероральной вакцины. [25]
Фотосинтез C4
[ редактировать ]В 2015 году консорциум из 12 лабораторий в восьми странах разработал сорт, демонстрирующий рудиментарную форму фотосинтеза C4 (C4P) для ускорения роста за счет улавливания углекислого газа и его концентрации в специализированных клетках листа. C4P является причиной столь быстрого роста кукурузы и сахарного тростника. Использование фотосинтеза C4 в рисе может увеличить урожайность с гектара примерно на 50 процентов. Нынешний сорт по-прежнему опирается в первую очередь на фотосинтез C3 . Чтобы заставить их полностью перенять C4P, растения должны производить специализированные клетки в точном расположении: один набор клеток улавливает углекислый газ и окружает другие клетки, концентрирующие его. Некоторые (возможно, десятки) генов, участвующих в производстве этих клеток, еще предстоит идентифицировать. Другие культуры C3P, которые могут использовать эти знания, включают пшеницу, картофель, помидоры, яблоки и соевые бобы. [26]
Производство рекомбинантных белков
[ редактировать ]Человеческий сывороточный альбумин (ЧСА) представляет собой белок крови в плазме крови человека . Применяется для лечения тяжелых ожогов, цирроза печени и геморрагического шока . Он также используется в донорской крови, и его не хватает во всем мире. В Китае ученые модифицировали коричневый рис как экономически эффективный способ производства белка HSA. Китайские ученые с помощью Agrobacterium поместили промоторы рекомбинантного белка HSA в 25 растений риса . Из 25 растений девять содержали белок HSA. Генетически модифицированный коричневый рис содержит ту же аминокислотную последовательность, что и HSA. Они назвали этот белок рекомбинантным HSA Oryza sativa (OsrHSA). Модифицированный рис был прозрачным. Вскоре OsrHSA был продан в качестве замены коровьего альбумина для выращивания клеток. [27] Клинические испытания начались в Китае в 2017 году и в США в 2019 году. [28] Та же компания Oryzogen производит из риса и другие рекомбинантные человеческие белки.
Ventria Bioscience использует запатентованную систему, известную как Express Tec, для производства рекомбинантных человеческих белков в рисовых зернах. [29] Их самая известная разновидность производит человеческий лактоферрин и лизоцим . [29] Эти два белка естественным образом вырабатываются в грудном молоке человека и используются во всем мире в детских смесях и для регидратации . продуктах [29] [30]
Устойчивость к погружению
[ редактировать ]Хотя рис растет в воде, он не может пережить наводнения, которые в 2010 году привели к потере 4 миллионов тонн риса только в Индии и Бангладеш. Добавление одного гена Sub1A [31] было достаточно, чтобы позволить рису выжить под водой до двух недель. Ген находится в общественном достоянии . [32]
Солеустойчивость
[ редактировать ]Солеустойчивый рис успешно выращивается на почвах, содержащих 4 грамма соли на килограмм. Это включало настройку взаимодействия двух генов. [33]
Экспериментальный
[ редактировать ]гербицидами Вызванный окислительный стресс был экспериментально смягчен in vivo на трансгенной модели с высоким содержанием мелатонина . [34] [35] Сверхэкспрессия оксалатоксидазы устойчивость in повышала vivo к Rhizoctonia solani . [36]
Юридические вопросы
[ редактировать ]Соединенные Штаты
[ редактировать ]Летом 2006 года Министерство сельского хозяйства США обнаружило следы сорта LibertyLink 601 в партиях риса, готового к экспорту. LL601 не был одобрен для использования в пищевых целях. [37] Bayer подал заявку на дерегулирование LL601 в конце июля, и Министерство сельского хозяйства США предоставило статус дерегулирования в ноябре 2006 года. [38] Загрязнение привело к резкому падению фьючерсных рынков риса, что привело к потерям фермеров, выращивающих рис на экспорт. [37] Пострадало около 30 процентов производства риса и 11 000 фермеров в Арканзасе, Луизиане, Миссисипи, Миссури и Техасе. [37] В июне 2011 года компания Bayer согласилась выплатить 750 миллионов долларов в качестве компенсации за ущерб и потерю урожая. [37] Япония и Россия приостановили импорт риса из США, а Мексика и Европейский Союз отказались ввести строгие испытания. Загрязнение произошло в период с 1998 по 2001 год. [39] Точная причина загрязнения не установлена.
Китай
[ редактировать ]Правительство Китая не выдает лицензий на коммерческое использование генетически модифицированного риса. Весь ГМ-рис одобрен только для исследований. Пу и др. заявили, что для выращивания риса, созданного для производства белка человеческой крови (HSA), требуется много модифицированного риса. Это вызвало обеспокоенность по поводу экологической безопасности потока генов . Они утверждали, что это не будет проблемой, поскольку рис является самоопыляющейся культурой, и их тест показал, что при опылении передается менее 1% модифицированного гена. [27] Другое исследование показало, что поток генов, опосредованный насекомыми, может быть выше, чем предполагалось ранее. [40]
Общие и цитируемые источники
[ редактировать ]- Бойл, Ребекка (1 ноября 2011 г.). «Рис генетически модифицирован для производства белка крови человека» . POPSCI.com . Популярная наука . Проверено 8 апреля 2012 г.
- Веллер, Кейт (23 мая 2006 г.). «Сбор риса определяет ценные черты» . Министерство сельского хозяйства США.gov . Министерство сельского хозяйства США . Проверено 28 апреля 2012 г.
- Грусак, Майкл А. (28 апреля 2010 г.). «Фотобиблиотека АРС» . Министерство сельского хозяйства США.gov . Министерство сельского хозяйства США . Проверено 29 апреля 2012 г.
- Шарма, Арун К.; Шарма, Манодж К. (2009). «Растения как биореакторы: последние разработки и новые возможности» . Достижения биотехнологии . 27 (6): 811–832. doi : 10.1016/j.biotechadv.2009.06.004 . ПМК 7125752 . ПМИД 19576278 .
- Диао, X; Фрилинг, М; Лиш, Д. (2006). «Горизонтальный перенос растительного транспозона» . ПЛОС Биология . 4 (1): e5. doi : 10.1371/journal.pbio.0040005 . ПМЦ 1310652 . ПМИД 16336045 .
- Грей, Натан (2011). «Исследование ГМ-риса может дать надежду людям с дефицитом микроэлементов (сентябрь/октябрь 2011 г.)» . NutraIngredients.com . Проверено 8 апреля 2012 г.
Цитаты
[ редактировать ]- ^ Шарма и Шарма 2009 .
- ^ Диао, Фрилинг и Лиш 2006 .
- ^ Фрэйтюр, Массачусетс; Русенс, Н.; Тавернье, И.; Де Луз, М.; Дефорс, Д.; Герман, П. (июнь 2016 г.). «Биотехнологический рис: текущие разработки и будущие проблемы обнаружения в пищевой и кормовой цепочке» . Тенденции в пищевой науке и технологиях . 52 : 66–79. дои : 10.1016/j.tifs.2016.03.011 . hdl : 1854/LU-7105457 .
- ^ «Китай одобрил безопасность ГМО-риса» . Рейтер . 27 ноября 2009 г.
- ^ Состояние дел: генетически модифицированный рис , Rice Today, январь-март 2012 г.
- ^ Демонт, М.; Штейн, Эй Джей (2013). «Глобальная ценность ГМ-риса: обзор ожидаемых агрономических и потребительских преимуществ». Новая биотехнология . 30 (5): 426–436. дои : 10.1016/j.nbt.2013.04.004 . ПМИД 23628812 . S2CID 7434257 .
- ^ Коглан, Энди (30 мая 2018 г.). «ГМ-золотой рис получил одобрение органов регулирования пищевых продуктов в США» . Новый учёный . Проверено 7 июня 2018 г.
- ^ Мику, Александру (14 октября 2022 г.). «Значительная производительность риса: производство ГМО «риса с морской водой» в Китае удвоилось за последние 2 года» . ЗМЭ Наука . Проверено 31 октября 2022 г.
- ^ Болдуин, Форд (2 февраля 2009 г.). «Технология борьбы с рисовыми сорняками». Дельта Фарм Пресс.
- ^ Jump up to: а б Уильямс, Билл Дж.; Страхан, Рон; Вебстер, Эрик П. (июнь – июль 2002 г.). «Системы борьбы с сорняками для риса Clearfield» . Сельское хозяйство Луизианы.
- ^ Гюнтер, Марк (27 июня 2007 г.). «Генетически модифицированный рис попадает в продовольственные запасы США» . CNNMoney . Проверено 11 ноября 2011 г.
- ^ Jump up to: а б с Кроган, Тим (2003). «Клирфилд Райс: это не ГМО» . АгЦентр ЛГУ . Проверено 25 ноября 2020 г.
- ^ Jump up to: а б «E0019 Рис Clearfield®» (PDF) . Университета штата Миссисипи Расширение . Архивировано из оригинала (PDF) 25 ноября 2020 года.
- ^ Кристенсен, Джон (21 ноября 2000 г.). «УЧЕНЫЙ ЗА РАБОТОЙ: Инго Потрикус; Золотой рис в защищенной от гранат теплице». Нью-Йорк Таймс .
- ^ Золотой рис и интеллектуальная собственность: государственно-частное партнерство и гуманитарное использование , веб-сайт Гуманитарного совета Золотого риса.
- ^ Да, Х; Аль-Бабили, С; Клёти, А; и др. (январь 2000 г.). «Разработка пути биосинтеза провитамина А (бета-каротина) в (без каротиноидов) эндосперма риса». Наука . 287 (5451): 303–5. Бибкод : 2000Sci...287..303Y . дои : 10.1126/science.287.5451.303 . ПМИД 10634784 . S2CID 40258379 .
- ^ Биофортификация железа. Архивировано 6 марта 2016 г. на сайте Wayback Machine , ACPFG.
- ^ Грей 2011 .
- ^ Фудзимото, Х.; Ито, К.; Ямамото, М.; Кёзука, Дж.; Симамото, К. (1993). «Устойчивый к насекомым рис, полученный путем введения модифицированного гена δ-эндотоксина Bacillus thuringiensis». Био/Технологии . 11 (10): 1151–1155. дои : 10.1038/nbt1093-1151 . ПМИД 7764096 . S2CID 21129991 .
- ^ Jump up to: а б «ГМО-Компас: Рис» . Архивировано из оригинала 9 марта 2012 года . Проверено 5 марта 2012 г.
- ^ Джеймс, К. «Китай принимает знаковое решение о биотехнологическом рисе и кукурузе» .
- ^ Коэн М.Б., Ромена А.М., Агуда, Р.М., Дири А., Гулд, Флорида (4–8 ноября 1996 г.). Оценка стратегий управления устойчивостью к Bt-рису . Конференция Тихоокеанского региона по биотехнологии Bacillus thuringiensis и ее влиянию на окружающую среду, Чиангмай , Таиланд (2-е изд.). Бангкок : Энтомологическая и зоологическая ассоциация Таиланда , Университет Касетсарт , Университет Махидол , Национальный центр генной инженерии и биотехнологии , Национальный исследовательский совет Таиланда , Министерство сельского хозяйства Таиланда (опубликовано в 1998 г.). стр. 496–505.
- ^ Маттесон, ПК (2000). «Борьба с насекомыми-вредителями орошаемого риса в тропической Азии». Ежегодный обзор энтомологии . 45 (1). Годовые обзоры : 549–574. дои : 10.1146/annurev.ento.45.1.549 . ISSN 0066-4170 . ПМИД 10761589 .
- ^ Коглан, Энди (3 июля 2009 г.). «ГМ-рис облегчает желудочную аллергию» . NEWSCIENTIST.com . Рид Бизнес Информация Лтд . Проверено 29 апреля 2012 г.
- ^ Такаиси, С; Сайто, С; Камада, М; Отори, Н; Кодзима, Х; Одзава, К; Такайва, Ф (2019). «Оценка активации базофилов, вызванной трансгенными семенами риса, экспрессирующими целые Т-клеточные эпитопы основных аллергенов пыльцы японского кедра» . Клиническая и трансляционная аллергия . 9:11 . дои : 10.1186/s13601-019-0249-8 . ПМК 6381677 . ПМИД 30828418 .
- ^ Буллис, Кевин (декабрь 2015 г.). «Ускорение роста растений, чтобы накормить мир | Обзор технологий MIT» . Обзор технологий Массачусетского технологического института . Архивировано из оригинала 29 января 2016 года . Проверено 30 декабря 2015 г.
- ^ Jump up to: а б Бойл 2011 .
- ^ Лю, Кун; Чжоу, Лихуа (13 августа 2019 г.). «FDA одобряет новую биотехнологию» . Китайская газета . Ухань . Проверено 2 февраля 2020 г.
- ^ Jump up to: а б с «Ventria Bioscience: улучшение глобальной доступности жизненно важных рекомбинантных лекарств и других биотехнологических продуктов» . Вентрия.com . Проверено 12 ноября 2012 г.
- ^ «Канзас приветствует измененные посевы риса из Вентрии» . Бизнес-журнал Сакраменто. 27 ноября 2011 г.
- ^ «Суб1А» . funricegenes.github.io . Проверено 16 марта 2020 г.
- ^ Брэнд, Стюарт (2010). Вся Земная Дисциплина . Книги о пингвинах. ISBN 9780143118282 .
- ^ Мику, Александру (14 октября 2022 г.). «Значительная производительность риса: производство ГМО «риса с морской водой» в Китае удвоилось за последние 2 года» . ЗМЭ Наука . Проверено 31 октября 2022 г.
- ^ Пак, Санкю; Ли, Да Ын; Чан, Хёнки; Бён, Ён; Ким, Ён-Сун; Назад, Кёнгван (1 августа 2012 г.). «Богатые мелатонином трансгенные растения риса проявляют устойчивость к окислительному стрессу, вызванному гербицидами». Журнал исследований шишковидной железы . 54 (3). Уайли : 258–263. дои : 10.1111/j.1600-079x.2012.01029.x . ISSN 0742-3098 . ПМИД 22856683 . S2CID 6291664 .
- ^ Арнао, Марино Б.; Эрнандес-Руис, Хосефа (2014). «Мелатонин: регулятор роста растений и/или биостимулятор при стрессе?». Тенденции в науке о растениях . 19 (12). Эльзевир : 789–797. doi : 10.1016/j.tplants.2014.07.006 . ISSN 1360-1385 . ПМИД 25156541 . S2CID 38637203 .
- ^ Молла, Кутубуддин А.; Кармакар, Субхасис; Чанда, Палас К.; Гош, Сатабди; Саркар, Сайлендра Н.; Датта, Свапан К.; Датта, Караби (1 июля 2013 г.). « Ген оксалатоксидазы риса , управляемый зеленым тканеспецифичным промотором, повышает толерантность к возбудителю фитофтороза ( Rhizoctonia solani ) в трансгенном рисе» . Молекулярная патология растений . 14 (9). Уайли : 910–922. дои : 10.1111/mpp.12055 . ISSN 1464-6722 . ПМК 6638683 . ПМИД 23809026 . S2CID 38358538 .
- ^ Jump up to: а б с д Bloomberg News (1 июля 2011 г.). «Bayer соглашается с фермерами из-за модифицированных семян риса» . Нью-Йорк Таймс .
- ^ «Министерство сельского хозяйства США отменяет регулирование производства генно-инженерного риса» . Министерство сельского хозяйства США.gov . Министерство сельского хозяйства США. 24 ноября 2006 г. Архивировано из оригинала 5 октября 2011 г. Проверено 11 ноября 2011 г.
- ^ Берри, Ян (1 июля 2011 г.). «Bayer заплатит фермерам, выращивающим рис, за генное заражение» . WSJ.com . Уолл Стрит Джорнал . Проверено 8 марта 2012 г.
- ^ Пу; Ши; Ву; Гао; Лю; Рен; Ян; Тан; Вы; Шен; Он; Ян; Бу; Чжан; Песня; Сюй; Стрэнд; Чен (2014). «Насекомые, посещающие цветы, и их потенциальное влияние на поток трансгенов в рисе» . Журнал прикладной экологии . 51 (5): 1357–1365. дои : 10.1111/1365-2664.12299 .