hvad byder fremtiden? - Danmarks Landboungdom

landboungdom.dk

hvad byder fremtiden? - Danmarks Landboungdom

Planteprodulter


Den globale befolkningsudviklingwww.nhn.ou.edu Lutz et al. Nature 412, 543-545, 2001


Det totale behov for korn- og kødprodukter 1992-202040% stigning60% stigningKornKødprodukter


Bioethanol (biodiesel, biomasse)”Fuel for the cars – food for the people”


KlimaændringHøjere temperaturerStørre skift i vejretBiotisk stress:ViraBakterierSvampeInsekter og ormeAbiotisk stress:TørkeOversvømmelseHøj saltholdighedMineral tilgængelighedog toksicitetReduceret udbytteLavere produkt kvalitet


KlimaændringFordobling af CO 2 niveauetved slutningen afårhundredet• Forøget udbytte – stivelse og sukre• Forbedret vandudnyttelse• Forbedret kvælstofudnyttelse• Reduceret protein kvantitet ogkvalitet• Reduceret vitamin og mineralindhold


Thomas R. Malthus (1776-1834)


Ændringer i ris- og hvedeudbytteog produktion


Prisudviklingen på landbrugsvarerWorld Agriculture: towards 2015/2030 (2002)


Årsager til produktivitets- og udbyttestigninger1960-2000: Fordobling af udbyttetAgronomi (50%)• Kunstvanding• Gødskning• Pesticider• Mekanisering• VidenPlanteforædling (50%)• Sygdomsresistens• Højere udbytte• Plantearkitektur• Opbevaring• Bedre såsæd• VidenUdvidelse af det dyrkede areal: 100 mill ha (1960-2000)


Omkostninger og problemer• Opbygning af højt saltindhold• Erosion• Forurening med pesticider• Forurening med næringsstoffer• Reduktion i arealerne for naturlige økosystemer• Snævrere fødevaregrundlag• Dårligere ernæringsmæssige egenskaber


Indtil nu har det været muligt for fødevareproduktionen atholde trit med befolkningsudviklingen. Dette skyldes:•Udvikling af nye plantesorter med bedre udbytte ogsygdomsresistens (50%)• Udvikling af bedre dyrkningsteknologi, herunderanvendelse af kunstvanding, kunstgødning ogpesticider (50%)Det vil være muligt at forøge udbytterne via inddragelse afmarginaljord og yderligere anvendelse af kunstvanding,gødskning og pesticiderMEN:Mere af det samme vil ikke løse problemet!


Der er behov for en nyGrøn RevolutionDen nye GrønneRevolution skal væredobbelt grøn,en Biorevolution


20.35.76.710.08.01.61.818.67.53.14.22.51.81.51.81.80.51.01.01.01.05.512.44.53.23.21.86.07.05.516.611.18.514.5rv0706rv0404rv0188rv0383PSR540M15185rv0959rv1154rv1008rv0979rv1282rv0998rv0981rv0037rv1269rv1212rv2069rv0935a22taga1rv0062rv0152rv0225C145CDO59CDO365Rz395_3R3349BCD855FpAFPHrv1239rv0518_2CDO38_1_3rv1164M4136rv0696_32-omics, geneticsand bioinformatics


Baggrund• Forståelsen af den genetisk basis for plantersegenskaber udvikler sig i disse år meget hurtigt• Dette skyldes udvikling af en række genetiskeværktøjer og teknikker, der muliggør langt mereomfattende og detaljerede analyser end tidligere• Vi vil få en omfattende viden om vore kulturplantersegenskaber indenfor områder som:• Human og animalsk ernæring• Sygdomsresistens• Udnyttelse af næringsstoffer• Tolerance overfor kulde og tørkePlanteforædlere og aftageindustrien vilfå en lang række nye muligheder


• Den Roundup resistentesukkerroe blev introduceret iUSA i 2008• I 2009 udgjorde deRoundup resistente sukkerroer90% af produktionen• I 2009 erklærede en USdistriktsdommer JeffreyWhite sukkerroedyrkningenfor ulovlig med denbegrundelse, at den ikke varordentlig miljøvurderet


50% af USA’s papayaproduktion er idagGM virus-resistent(Hawaii)Virus resistent papaya


Vinderosion i U.S.A.


Roundup resistent ukrudt i USA 2010


European Corn Borer


FUNGAL MYCOTOXINS IN CORNCorn cob with Fusarium infestationEuropean CornBorer (a)&Pink StemBorer (b)in a corn stalk(a)(b)• Under adverse climatic conditions, fungi of the Fusarium family can infest corn plants.Damage caused by tunnel-boring larvae of insects such as the European Corn Borer or thePink Stem Borer facilitates fungal infestations.• Fusarium sometimes produce potent toxins known as mycotoxins. Their toxicity toanimals are well known, their effects on humans is increasingly investigated.• In Europe, current regulations cover mainly aflatoxins. Regulation may soon be extendedto cover other mycotoxins (for example fumonisins).


Insektresistent Bt bomuldAngreb af møllarver forårsager meget storeudbyttetab, og der sprøjtes meget hyppigtmed bredspektrede insekticider.• Dyrkning af bomuld er opgivet i en rækkeområder på grund af udvikling af resistensmod insekticiderne.• Dyrkningsmæssige fordele• Permanent beskyttelse• Stor fremgang i udbytte• Miljømæsssige fordele• Reduktion i mængden af insektmidler• For Kina taler man om en reduktion iinsekticidanvendelsen på 60-80%


Pipeline2. Gen. Insekt- ogherbicidresistensTørketolerant majs, sojabønnerog bomuldMajs og sojabønner med højereudbytteMonsanto: Forskning og udviklingGenidentifikationProof ofconceptFase 2 Fase 3 Fase 4Commitment Fordobling af udbyttet i ”core crops” 2030Fodermajs med balanceretproteinsammensætningSojabønner med bedreproteinsammensætningSojabønner med olier der giverfærre transfedtsyrerSojabønner der laver omega-3fedtsyrer


Eksempler på ernæringsmæssige forbedringer via GM (1)• Forøget vitaminindhold (vitamin A i ris og hvede, vitamin E i raps,vitamin C i majs)• Forøget jernindhold i ris og hvede• Forbedret aminosyresammensætning (lupin, majs, byg, raps,kartoffel)• Forbedret oliesammensætning (lauric acid, g-linoleic acid,omega-3 fedtsyrer, 8:0 and 10:0 fedtsyrer i raps, oleinsyre isojabønner og bomuld)• Forbedrede fibre (fruktaner i roer, inulin i kartoffel, lignin i lucerneog Sorghum)• Forøget proteinindhold (kartofler)• Forbedret stivelse (højamylose stivelse, bypass stivelse)• Forøget antioxidanter (isoflavones i sojabønner og flavonoids itomat)


Eksempler på ernæringsmæssige forbedringer viaGM (2)• Fjernelse af antinutritionelle faktorer (phytinsyre i hvede, raps, ris,majs og søjebønner)• Fjernelse af allergene forbindelser (ris, sojabønner, æbler)• Fjernelse af toksiske forbindelser (solanin i kartofler og cyanogeneglucosides i kassava)• Caffeine (kaffe)• Nicotine (tobak)


• Fosfatudnyttelse• Proteinindhold og udbytte• Aminosyresammensætning• Bagekvalitet i byg• Fordøjelsen af cellevægge• Fordøjelse af stivelse• Mineralindhold• Gulrustresistens• Effekt af forøget CO 2 på mineralindholdog proteinsammensætning


Expression of thermophilic xylanases in wheatXylanases not present in wheatXynA• Three promoters• Two xylanases• Six combinationsXynBXynBU N I V E R S I T Y OF A A R H U S


Estimation of traits - exemplified in cerealsTrait Importance Possibilitiescurrent effortSUPPLEMENT/SUBSTITUTIONConventional Biotech (non-GM) GMO-breeding Research Testing Varieties PromotionNutrients +++ ++ +++ ++++ ++ + + 0 FWeed ++ +++ +++ ++++ + ++ ++ +++ C, AFungi - leaf +++ +++ +++(+) ++++ +++ +++ +++ +++ C, AVirus ++ ++ +++ ++++ + 0 + + C, AInsects ++ + ++ ++++ + + + + C, AFungi -seedborne + +++ +++ +++ + + + + C, ALodging ++ +++ +++ +++ 0 +++ +++ ++ C, AYield* ++++ +++ +++(+) ++++ + ++++ ++++ +++ F, C, ABread, industry ++ +++ +++ ++++ + ++ +++ +++ F, C, A, E, P, SMalt, industry ++ +++ +++ ++++ + ++ +++ +++ F, C, A, E, P, SFeed quality +++ ++ +++ ++++ + + + + F, C, A, E, P, SHuman coms. - taste ++ ++ ++ +++(+) + 0 + + E, P, S, MHuman coms. - health ++ ++ +++ ++++ ++ 0 + + E, P, SDrought resistance +++ ++ +++ +++(+) + + ++ 0 F, A, WNew traits; ? ? ? ? ? ? ? ? ?- CO2 sequestration +++ ++ +++ +++(+) + + + 0 F, C, A, W- Water use efficiency ++(+) ++ +++ +++(+) + + + 0 F, C, ANew products ++ + ++ ++++ ++? + + 0 P, S, M, ?F = FertilizerC = Chemical treatmentA = AgronomyE = EnzymesP = ProcesstechnicsS = AdditivesM = MedicineW = Irrigation


Genetisk modificeredeplanterEtikReligionRisikoGlobalisering ØkologiMiljøSundhedNytteværdiUdviklingslandeMultinationaleselskaberPatenter


Kilde: ”Plantekongres 2010”The cost of developing a GM variety!


Hvordan kommer vi videre?• Globale regler for adskillelse og mærkning af gensplejsedeafgrøder• Internationale regler, der sikrer den 3. Verden og mindreforædlingsvirksomheder ret til at anvende den nye teknologipå rimelige vilkår.• Den offentlige sektor og agroindustrielle virksomheder somfoderstoffirmaer, malterier, bagerier osv. må påtage sig etmedansvar for at sikre et passende modspil mod de multinationaleselskaber.• Gensplejsningsteknikker skal forbedres• Nye gensplejsede planteprodukter skal undersøges forderes sundheds- og miljømæssige effekter og markedsførespå baggrund af en positiv effekt på sundhed og miljø.


TransgeneseAlle gener i alleorganismerSammeartKonventionelforædlingGenetiskmodifikationNy sortNy sort


CisgeneseAlle gener i alleorganismerSammeartKonventionforædlingGenetiskmodifikationNy sortNy sort


Hvad kan fremtiden byde med eller udenGMO?• Afgrøder til bioenergi?• CO2 bindende afgrøder?• Økologiske afgrøder som er ukrudtresistente?• Skal der fortsat forskes i GMO i Danmark og medhvilket formål.• Skal der være fokus på GMO, almindeligforædling, valg af afgrøder og dyrkningssystemer• Er det nødvendigt at gensplejse godeeksisterende afgrøde, som er bæredygtige og haren god forsyningssikkerhed• Hvor ser du GMO som en fordel og ulempe• Hvordan sikrer vi uvildig forskning, der ikke erstyret af frøfirmaer f.eks BASF, Monsanto mfl.


Tak foropmærksomheden


WheatTriticaleTrithordeumCISGENIC GROUPRyeBarleyRye x wheat xbarley


Hvor kom vores kulturplanter fra?RegionKulturplanteNærØsten ogMiddelhavsområdetAfrikaKinaSydØstasienMesoamerika ogSydamerikaSydamerikaHvede, byg, rug, havre, raps, hør, linser, kikærter, figner, dadler,oliven, salat, løg, bønner, gulerødder, græskar, meloner,valnødder, mandler, druer, æbler, pærer og blommerHirse, ris (afrikansk), sorghum, cowpea, jordnødder (Bambara),yams, oliepalmen, vandmelon, okra, kaffeJapansk millet, ris, boghvede, soyabønner, raps, kinakål,ferskner, aprikos, kastanjer, te, ginsengRis, pigeon pea, mung bean, citrus, kokosnød, taro, yams,banan, brødfrugt, sukkerrør, aubergineMajs, squash, alm. bønne, peber, tomater, amaranth, sødekartofler, solsikker, vanilje, avocado, papaya, guavaKassava, kartofler, jordnødder, bomuld, majs, ananas, coca,maté


Den frugtbare halvmåneDen Europæiskecivilisations vugge:Domesticering af:Hvede, byg, havre, rug,kikærter, linser, hør,oliven, dadler, druerSamtKøer, geder, svin og fårhttp://commons.wikimedia.org/wiki/Image:Fertile_Crescent_map.png


Planteforædling• Det første trin i domesticeringen afvores kulturplanter bestod i atstenaldermanden, eller snarerestenalderkvinden, udvalgte særligtstore og tiltalende planter og frøblandt de vilde planter og dyrkededem i en mark.• Forudsætningen for dette ergenetisk variation


Genetisk variation og effekt af selektion og indavl


NaturligvariationAlle typer af kålkommer fra en enkeltart, vild havekål


Den konventionelle forædling


Wide crossesI flere tilfælde er ny arter blevet dannet via kontrolleredekrydsninger mellem to arter, der normalt ikkekan krydse med hinanden i naturen.Triticale


MutationforædlingFrøene bliver bestråleteller behandlet medmutageniserende stofferfor at inducere mutationer.• Mutationerne foregårtilfældigt over helegenomet.• Som regel resulterer enmutation i at genet tabersin funktion


• Vævskultur bliver hyppigtanvendt for opformering af alm.planter samt planter der ersterile og for fjernelse af virus


Hybridforædling:• To forældrelinier affremmedbestøvende linierindavles gennem fleregenerationers selvbestøvning.• Når sådanne linierkrydses har afkommethybrid ”vigour”.• Denne ”vigour” forsvindergradvist over de næstegenerationer og nye frøskal derfor indkøbes hvertår


DNA polymorfierTidlig blomstringSen blomstringTidligSen


MarkørbaseretselektionF1F2Muliggør, at ”interessegenet”kan følgesgennem forædlingsprocessenved hjælpaf en simpel DNAmarkør istedet forved anvendelse affænotypiske analyser


RoundUp ResistensRoundUp (glyphosate) påvirker EPSPS enzymet(5-enolpyruvylshikimate 3-phosphate synthase)Shikimate3-phosphateRoundUpEPSPSPhenylalanineTyrosineTryptophanPlanten dør af mangelpå aminosyrerGensplejsning med gen for EPSPS fra Agrobakteriumeller majs, som ikke blokeres af glyphosatShikimate3-phosphateEPSPSPhenylalanineTyrosineTryptophan


Den Gyldne RisIntroduktion af gener, der koder forphytoene synthase, bacterielphytoene desaturase and lycopenecyclase resulterede i b-caroteneproduktion in rise endospermen (Ye eta. 2000, Science 287: 303-305).B-caroten syntesevejen er blevetindsat i en række rissorter underanvendelse af phophomannoseisomerase selektions systemet (Datta etal. 2003, Plant Bviotech. J. 1, 81-90)Den Gyldne Ris har været i markforsøgi USA i 2004Ministeriet for Fødevarer, Landbrug og FiskeriDanmarks JordbrugsForskning


RoundUp ResistensRoundUp (glyphosate) påvirker EPSPS enzymet(5-enolpyruvylshikimate 3-phosphate synthase)Shikimate3-phosphateRoundUpEPSPSPhenylalanineTyrosineTryptophanPlanten dør af mangelpå aminosyrerGensplejsning med gen for EPSPS fra Agrobakteriumeller majs, som ikke blokeres af glyphosatShikimate3-phosphateEPSPSPhenylalanineTyrosineTryptophan

More magazines by this user
Similar magazines