Nowe techniki hodowlane w świetle aktualnych wymagań prawnych

Podobne dokumenty
Nowe techniki hodowlane innowacje dla zrównoważonego i odpowiedzialnego rozwoju

Nowe techniki hodowli roślin (NTHR) New Plant Breeding Techniques(NPBTs)

Założenia kontroli plantacji produkcyjnych w kierunku wykrywania autoryzowanych i nieautoryzowanych GMO

Spis treści Część I. Genetyczne podstawy hodowli roślin 1. Molekularne podstawy dziedziczenia cech Dariusz Crzebelus, Adeta Adamus, Maria Klein

Hodowla roślin genetyka stosowana

Nowe techniki w biotechnologii rolniczej i związane z nimi wyzwania:

Wspieranie kontroli rynku w zakresie genetycznie zmodyfikowanych organizmów

Tematyka zajęć z biologii

Program ćwiczeń z przedmiotu BIOLOGIA MOLEKULARNA I GENETYKA, część I dla kierunku Lekarskiego, rok I 2015/2016. Ćwiczenie nr 1 (

Studia podyplomowe Prawne instrumenty ochrony środowiska. Wydział Prawa i Administracji UMCS w Lublinie

wykład dla studentów II roku biotechnologii Andrzej Wierzbicki

2. Rozdział materiału genetycznego w czasie podziałów komórkowych - mitozy i mejozy

WYNALAZKI BIOTECHNOLOGICZNE W POLSCE. Ewa Waszkowska ekspert UPRP

DR ŻANETA PACUD Zdolność patentowa roślin

Transformacja pośrednia składa się z trzech etapów:

Problemy analiz GMO, niepewność i interpretacja wyników

Księgarnia PWN: Biotechnologia roślin, redakcja naukowa: Stefan Malepszy SPIS TREŚCI

Rozkład materiału z biologii do klasy III.

Wymagania edukacyjne

Anna Litwiniec 1, Beata Choińska 1, Aleksander Łukanowski 2, Żaneta Świtalska 1, Maria Gośka 1

System kontroli GMO w UE- laboratoria urzędowe i referencyjne

1. Biotechnologia i inżynieria genetyczna zagadnienia wstępne 13

Znakowanie genetycznie zmodyfikowanej żywności i paszy. Magdalena Żurawska-Zajfert Laboratorium Kontroli GMO IHAR-PIB

Mutacje. delecja insercja strukturalne

Organizmy modyfikowane genetycznie

NIEAUTORYZOWANE GMO PROBLEM DLA HODOWLI ROŚLIN? Studium przypadku- len

Jaki koń jest nie każdy widzi - genomika populacji polskich ras koni

Inżynieria Genetyczna ćw. 3

Dz.U Nr 76 poz. 811 USTAWA. z dnia 22 czerwca 2001 r. o mikroorganizmach i organizmach genetycznie zmodyfikowanych 1)I), 2) Rozdział 1

SENAT RZECZYPOSPOLITEJ POLSKIEJ VIII KADENCJA

DZIENNIK USTAW RZECZYPOSPOLITEJ POLSKIEJ

GENETYCZNE PODSTAWY ZMIENNOŚCI ORGANIZMÓW ZASADY DZIEDZICZENIA CECH PODSTAWY GENETYKI POPULACYJNEJ

Kancelaria Sejmu s. 1/57. Dz.U Nr 76 poz. 811 USTAWA. z dnia 22 czerwca 2001 r. o mikroorganizmach i organizmach genetycznie zmodyfikowanych 1)

Zaoczne Liceum Ogólnokształcące Pegaz

wykład dla studentów II roku biotechnologii Andrzej Wierzbicki

Konspekt do zajęć z przedmiotu Genetyka dla kierunku Położnictwo dr Anna Skorczyk-Werner Katedra i Zakład Genetyki Medycznej

DZIENNIK USTAW RZECZYPOSPOLITEJ POLSKIEJ

Warszawa, dnia 20 listopada 2017 r. Poz. 2134

Ocena ryzyka stosowania GMO w środowisku jako element autoryzacji roślin GM do uprawy. Ewelina Żmijewska Laboratorium Kontroli GMO IHAR-PIB Radzików

Imię i nazwisko...kl...

"Dlaczego NIE dla GMO w środowisku rolniczym" Prof. zw. dr hab. inż. Magdalena Jaworska

Historia informacji genetycznej. Jak ewolucja tworzy nową informację (z ma ą dygresją).

Druk nr 2394 Warszawa, 15 maja 2014 r.

Organizmy Modyfikowane Genetycznie Rośliny transgeniczne

Przedmowa 9 Początki hodowli i oceny odmian roślin warzywnych w Polsce Hodowla roślin kapustnych Znaczenie gospodarcze Systematy

Plan wykładów z genetyki ogólnej

Sekwencjonowanie nowej generacji i rozwój programów selekcyjnych w akwakulturze ryb łososiowatych

Rośliny modyfikowane genetycznie (GMO)

wykład dla studentów II roku biotechnologii Andrzej Wierzbicki

wykład dla studentów II roku biotechnologii Andrzej Wierzbicki

Podstawy genetyki SYLABUS A. Informacje ogólne

Biologiczne podstawy ewolucji. Informacja genetyczna. Co to jest ewolucja.

Biotechnologia jest dyscypliną nauk technicznych, która wykorzystuje procesy biologiczne na skalę przemysłową. Inaczej są to wszelkie działania na

Inżynieria genetyczna- 6 ECTS. Inżynieria genetyczna. Podstawowe pojęcia Część II Klonowanie ekspresyjne Od genu do białka

Ewolucjonizm NEODARWINIZM. Dr Jacek Francikowski Uniwersyteckie Towarzystwo Naukowe Uniwersytet Śląski w Katowicach

Konkurs szkolny Mistrz genetyki etap II

GMO. Fakty, mity i teorie spiskowe

Biologia medyczna, materiały dla studentów

Wykorzystanie krajowych i światowych zasobów genowych w pracach badawczych oraz hodowlanych pszenicy

SPIS TREŚCI. Wprowadzenie 15. Metoda kultury in vitro 19

Klonowanie molekularne Kurs doskonalący. Zakład Geriatrii i Gerontologii CMKP

Biologia molekularna z genetyką

Rejestr zamierzonego uwolnienia GMO

WYMAGANIA EDUKACYJNE BIOLOGIA LICEUM KLASA 1 (POZIOM PODSTAWOWY)

Sukces kultur in vitro oparty jest na zjawisku totipotencji, czyli nieograniczonej zdolności komórek do dzielenia się i odtwarzania całego organizmu

Depresja inbredowa i heterozja

Wykrywanie, identyfikacja i ilościowe oznaczanie GMO w materiale siewnym wyzwania analityczne i interpretacja wyników.

GENETYKA POPULACJI. Ćwiczenia 1 Biologia I MGR /

Perspektywy rozwoju biotechnologii w Polsce

ZAŁĄCZNIK DYREKTYWY KOMISJI (UE).../

Spis treści. 1 Budowa genomu jądrowego (M.J. Olszewska, J. Małuszyńska) 13. Przedmowa 10

WYMAGANIA EDUKACYJNE Z BIOLOGII dla klas I Technikum ZAKRES WYMAGAŃ NA POSZCZEGÓLNE STOPNIE UCZEŃ

S YL AB US MODUŁ U ( PRZEDMIOTU) I nforma c j e ogólne

WYMAGANIA EDUKACYJNE BIOLOGIA zakres podstawowy biologia na czasie

Zakazy stosowania GMO w świetle prawa europejskiego i krajowego

Perspektywy badań nad rzepakiem i jego hodowlą

Wymagania edukacyjne Biologia na czasie zakres podstawowy przedmiot biologia nauczana dwujęzycznie poziom podstawowy klasa Ib i Ic

Podstawy biologii. Informacja, struktura i metabolizm.

Spis treści. Przedmowa... XI. Wprowadzenie i biologiczne bazy danych. 1 Wprowadzenie Wprowadzenie do biologicznych baz danych...

Wymagania edukacyjne Biologia, klasa 1, zakres podstawowy

mikrosatelitarne, minisatelitarne i polimorfizm liczby kopii

Rozkład materiału z biologii dla klasy III AD. 7 godz / tyg rok szkolny 2016/17

Zastosowanie nowych technologii genotypowania w nowoczesnej hodowli i bankach genów

Wymagania edukacyjne z biologii dla klas pierwszych

dostateczny oraz: wyjaśnia, z czego wynika komplementarność zasad przedstawia graficznie regułę

Wymagania edukacyjne Biologia na czasie zakres podstawowy

Wspieranie kontroli rynku w zakresie genetycznie zmodyfikowanych organizmów

Wymagania edukacyjne Biologia na czasie zakres podstawowy

TRANSLACJA II etap ekspresji genów

Badanie funkcji genu

Genetyka kliniczna - opis przedmiotu

Wymagania na poszczególne stopnie szkolne dla przedmiotu biologia. Klasa I Liceum Ogólnokształcącego poziom podstawowy

Sesja Plenarna I REFERATY WIODĄCE

Podstawy biologii. Informacja genetyczna. Co to jest ewolucja.

Biogospodarka, biotechnologia i nowe techniki inżynierii genetycznej

Rośliny Genetycznie Zmodyfikowane

Wymagania edukacyjne z biologii- zakres podstawowy: kl 1 ZSZ, 1LO

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

KARTOTEKA POZIOM ROZSZERZONY

WYMAGANIA EDUKACYJNE Z BIOLOGII, ZAKRES PODSTAWOWY 2018/19

Transkrypt:

Nowe techniki hodowlane w świetle aktualnych wymagań prawnych Sławomir Sowa, Anna Linkiewicz Laboratorium Kontroli GMO Zakład Biotechnologii i Cytogenetyki Roślin Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin PIB

Co to jest GMO? Organizm, inny niż organizm człowieka, w którym materiał genetyczny został zmieniony w sposób niezachodzący w warunkach naturalnych, wskutek krzyżowania lub naturalnej rekombinacji. Rośliny Mikroorganizmy Zwierzęta

GMO a techniki - Dyrektywa 2001/18/WE Techniki, które prowadzą do uzyskania GMO 1) techniki rekombinacji kwasów nukleinowych obejmujące tworzenie nowych kombinacji materiału genetycznego 2) bezpośrednie wprowadzenie do organizmu materiału dziedzicznego przygotowanego poza organizmem, takie jak mikroiniekcja, makroiniekcja i mikroenkapsulacja; 3) fuzja komórek (w tym fuzja protoplastów) lub techniki hybrydyzacji, w których żywe komórki z nowymi kombinacjami materiału genetycznego powstają na skutek fuzji dwóch lub więcej komórek dokonanej w sposób, który nie występuje w warunkach naturalnych. Techniki których nie uważa się za powodujące powstanie GMO 1) zapłodnienie in vitro 2) procesy naturalne, takie jak koniugacja, transdukcja i transformacja; 3) wywołanie poliploidii. Technik/metod modyfikacji genetycznej wyłączone z zakresu niniejszej dyrektywy 1) mutageneza 2) fuzja komórek (w tym fuzja protoplastów) pochodzących z roślin, które mogą wymieniać materiał genetyczny na drodze tradycyjnych metod hodowli.

GMO - regulacje prawne w UE klasyfikacja jako GMO - proces i produkt ocena ryzyka stosowania - produkt końcowy Kanada ocena ryzyka dotyczy wszystkich nowych organizmów, bez znaczenia jaką techniką zostały wyprodukowane

Autoryzowane versus nieautoryzowane GMO Cel autoryzacji: uprawa, żywność, pasze, przetwarzanie, autoryzowane - legalne wg. konkretnego prawa (EU, USA, Japonia, Australia, Chiny, etc.) nieautoryzowane nielegalne wg. konkretnego prawa Asynchroniczna autoryzacja (GMOs autoryzowane w jednym kraju ale jescze nieautoryzowane w drugim kraju) Asymetryczna autoryzacja- GMO, które nie są przeznaczone na konkretne rynki

Nowe techniki hodowlane GMO? o o o o o o o o Nukleazy z motywem palców cynkowych - Zinc Finger Nuclease Technology (ZFN), TALENs, CRISPAR Mutageneza kierowana nukleotydami -Oligonucleotide Directed Mutagenesis (ODM) Cisgeneza, intrageneza Metylacja DNA zależna od RNA (RdDM) Szczepienie na podkładce GM Hodowla odwrócona (Reverse breeding) Agro-infiltracja Syntetyczna biologia znaczenie dla hodowli uzależnione od klasyfikacji jako GMO Harmonizacji prawa w tym zakresie

Cel modyfikacji genetycznych w nowych technikach hodowli sprawdzenie obecności konkretnej cechy, wprowadzenie małych zmian w istniejących genach wprowadzenie alleli które zostały utracone w populacji, przyspieszenie procesu hodowlanego, materiał genetyczny wprowadzony przy zastosowaniu opisywanych metod nie musi być dziedziczony 7

Szczepienie na podkładce GM Zraz nie-gm Podkładka GM GMO? 8

Szczepienie na podkładce GM Zmiana w genomie? NIE Zmiana fenotypowa? MOŻLIWA Wykrywalna przez test DNA? NIE Dodatkowe ryzyko?? Brak problemu z przepływem transgenów, możliwe transgeniczne białka, RNA lub metabolity w zrazie Podlega regulacjom GMO? Cała roślina? Owoce? GMO?

Cisgeneza Wprowadzanie metodami inżynierii genetycznej genów pochodzących z tego samego gatunku lub z gatunków, które mogą siękrzyżować. Elementy regulatorowe (promotor, terminator) pozostają w niezmienionym układzie. Takie same zmiany mogą być teoretycznie uzyskane na drodze konwencjonalnej hodowli. Cel Piramidyzowanie cech Wstawiane wielu genów odporności bez nieporządanych sprzężeń Odporność na choroby Cechy jakościowe Np. Ziemniak Odporność na zarazę Zaraza ziemniaka wywoływana przez Phytophthora infestans jest najgroźniejszą chorobą ziemniaka. W Holandii w każdym sezonie wegetacyjnym wykonuje się min 15 zabiegów fungicydami w celu zapobiegania lub leczenia infekcji w polu. To stanowi około 50% wszystkich pestycydów stosowanych w holenderskim rolnictwie. Hodowla odpornościowa w tym zakresie prowadzona jest przez ponad 100 lat bez większych sukcesów. Ponad 11 R-genów wykryto u Solanum demissum. Jednak odporność warunkowana przez te geny została przezwyciężona. W ciągu ostatnich lat wiele nowych źródeł odporności zostało znalezione w kilku dzikich gatunkach. Izolowanie genów R z tych źródeł jest dziś dużo łatwiejsze dzięki różnym metodom molekularnym.

Cisgeneza Zmiana w genomie? TAK Zmiana fenotypowa? MOŻLIWA Wykrywalna przez test DNA? TAK Dodatkowe ryzyko?? Podlega regulacjom GMO? TAK/? Late blight on potato leaf 2 autorstwa Howard F. Schwartz, Colorado State University, United States - http://www.ipmimages.org/browse/detail.cfm?imgnum=5362902. Licencja CC BY 3.0 na podstawie Wikimedia Commons - http://commons.wikimedia.org/wiki/file:late_blight_on_potato_leaf_2.jpg#/media/file:late_blight_on_potato_leaf_2.jpg

Nukleazy z motywem palców cynkowych - Zinc Finger Nuclease (ZFN) Sztuczne enzymy restrykcyjne. Grupa białek fuzyjnych wiążących się z DNA i tnących w określonym miejscu. Umożliwia miejscowo-specyficzne zmiany w genomie przez 2-niciowe nacięcia sekwencji. Domena tnąca DNA Domena wiążąca DNA ZFN ma 2 funkcjonalne domeny: a) wiążący się z DNA motyw 2xZF, każdy rozpoznający unikatową sekw. 6 pz. 2xZF moduły połączone są ze sobą tworząc ZFProtein. b) domena tnąca DNA z Fok I. Gdy 2 domeny połączy się stworzą wysoce-specyficzną parę nożyc molekularnych. Sigmaaldrich.com 12

ZFN zalety i zastosowanie Zalety Szybkie zniszczenie dowolnego locus lub integracja do dowolnego locus Mutacje wytworzone są stałe i dziedziczne Zmiany indukowane dzięki pojedynczemu eksperymentowi transfekcji lub elektroporacji Wyniki knockout u już po 2 mieś. Zmiany w 1 20% populacji klonów Brak konieczności selekcji na antybiotykach Zastosowanie Dow AgroSciences Genomika funkcjonalna knockout genów (niedostępnych dla RNAi) Delecja krytycznych aminokwasów lub przesunięcie ramki odczytu EXZACT TM Precission Technology insercja genu tolerancji herbicydu w kukurydzy i delecja w genie ZmIPK1, burak cukrowy, ziemniak

Mutageneza sterowana oligonukleotydami (Oligonucleotide Directed Mutagenesis) Precyzyjne mutacje w określonym locus ~70 pz oligonukleotydy DNA i RNA Transformacja przez elektroporację protoplastów lub mikrowstrzeliwanie Hybrydyzacja do komplementarnej sekw. i wprowadzenie nieprawidłowo sparowanego nukleotydu (mismatch), brak integracji Wynik=substytucja, insercja lub delecja w gdna Substytucje aminokwasów w genie als rzepak tolerancyjny na herbicyd (BASF) 14

Zasada hodowli odwróconej Hodowla klasyczna Hodowla wsteczna selekcja linii produkcja linii Produkcja mieszańców Selekcja roślin heterozygotycznych

Hodowla odwrócona Produkcja homozygotycznych linii rodzicielskich z rośliny (mieszańca) stosując inżynierię mejozy. Kontrola rekombinacji genetycznej w wyselekcjonowanej heterozygocie (eliminacja crossing-over) Zahamowanie rekombinacji podczas tworzenia gamet (transformacja) Wytworzenie DH z tych gamet Krzyżowanie odpowiednich linii DH na podstawie danych z markerów molekularnych

Hodowla odwrócona -Reverse breeding Heterozygota Heterozygota z transgenem supresorem rekombinacji DMC1 jest białkiem niezbędnym do parowania się homologicznych chromosomów DCM1 Pyłek. Kultury podwojonych haploidów DH Duplikacja chromosomów Selekcja roślin DH nie GM X Krzyżowanie Odmiana heterozygotyczna bez transgenu www.rijkzwann.com 17

Schemat hodowli odwróconej Mieszaniec wyjściowy Gamety Populacja DH Odtworzony mieszaniec

1 Utrwalenie nieznanej heterozygoty Odtworzenie rodziców F1 Segregujące F2 Mieszaniec wyjściowy Gamety Populacja DH Odtworzony mieszaniec

2 Mapowanie cech ilościowych (QTL) Hodowla z wykorzystaniem markerów molekularnych Efektywność eliminacji crosing-over nie zawsze wynosi 100% Pojedyncze crosing-over nie wyklucza odtworzenia roślin wyjściowych w procesie hodowli odwróconej W przypadku mieszańców o znanych rodzicach przez krzyżowanie wsteczne otrzymanych DH z wybranym rodzicem można wytworzyć linie izogeniczne mające zastosowanie w dalszej hodowli: Dirks. R et al. (2009) Reverse breeding: a novel breeding approach based on engineered meiosis Plant Biotechnol J. 2009 Dec; 7(9): 837 845.

3 Inżynieria chromosomowa Mieszaniec wyjściowy Gamety DH/ substytucja chromosomów BC 1 Dirks. R et al. (2009).

Liczba niezrekombinowanych podwojonych haploidów (DH) potrzebnych do odtworzenia roślin wyjściowych z różnym prawdopodobieństwem Dirks. R et al. (2009) Reverse breeding: a novel breeding approach based on engineered meiosis Plant Biotechnol J. 2009 Dec; 7(9): 837 845.

Hodowla odwrócona NA POCZĄTKU NA KOŃCU Zmiana w genomie? TAK NIE Zmiana fenotypowa? TAK NIE Wykrywalna przez test DNA? TAK NIE Dodatkowe ryzyko?? NIE Podlega regulacjom GMO? TAK/NIE?

Publikacje naukowe dotyczące nowych technik hodowlanych New plant breeding techniques State-of-the-art. And prospects for commercialization. JRC Scien. and Tech. Reports 2011

Publikacje naukowe dotyczące nowych technik hodowlanych Inne kraje Azja Ameryka Północna

Patenty nowe techniki hodowlane New plant breeding techniques State-of-the-art. And prospects for commercialization. JRC Scien. and Tech. Reports 2011

Patenty nowe techniki hodowlane

Podsumowanie NBT -wykrywanie, idntyfikacja Nowa technika hodowlana Możliwość identyfikacji Możliwośc identyfikacji Jeśli wiemy o zmianie Jeśli nie wiemy o zmianie Zinc Finger Nuclease (ZFN) ZFN-1 NO NO ZFN-2 NO NO ZFN-3 YES NO Oligonucleotide Directed Mutagenesis (ODM) NO NO Cisgenesis Cisgenesis YES NO Intragenesis YES NO RNA-dependent DNA methylation NO NO Grafting NO NO Reverse Breeding NO NO Agro-infiltration Agro-infiltration NO NO Agro-inoculation NO NO Floral dip YES NO

mld USD 25 Rozwój rynku nasion - świat 20 15 10 5 0 Rynek nasion konwencjonalnych Rynek nasion GM Going against the grain. Agricultural Biotechnology Council 2015

Struktura rynku nasion 1996-2013

Perspektywy wykorzystania NBT status prawny NBT dalsze inwestycje w B+R dostęp do patentów akceptacja społeczna konkurencyjność SME zmiana oceny ryzyka nowych odmian w kierunku oceny produktu (odmiany)?

Dziękuję!