Biotehnologiile agricole Rom

FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007-2013 Axa prioritară nr. 3 „Creşterea adaptabilităţii lucrătorilor şi a întreprinderilor” Domeniul major de intervenţie 3.2. „Formare şi sprijin pentru întreprinderi şi angajaţi pentru promovarea adaptabilităţii” Titlul proiectului: : „COPMED – COMPETENTE PENTRU PROTECTIA MEDIULUI” Contract nr. POSDRU/81/3.2./S/52242 Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007-2013 –„Investeşte în oameni!

Biotehnologiile în agricultură Definiţie Într-un sens larg, biotehnologiile desemnează toate tehnicile care folosesc organismele vii sau substanţe provenite de la aceste organisme în vederea modificării sau creării unor produse în scopuri practice. Convenţia privind Biodiversitatea defineşte biotehnologiile astfel: “orice aplicaţii care utilizează sisteme biologice, organisme vii sau derivate ale acestora în scopul modificării sau creării unor produse pentru anumite utilizări” (Secretariatul Convenţiei privind Biodiversitatea, 1992).

Definiţia include aplicaţiile medicale şi industriale applications, precum şi multe instrumente şi tehnici utilizate în mod obişnuit în producţia agricolă şi alimentară.

Protocolul de la Cartagena privind Biodiversitatea “biotehnologiile moderne” ca fiind aplicaţii ale:

defineşte

mai

precis

Tehnicilor acizilor nucleici in vitro, incluzând aici recombinarea acidului dezoxiribonucleic (ADN) şi injectarea directă a acidului nucleic în celule organite, sau fuziunii celulelor în afara familiei taxonomice, care să depăşească barierele natural fiziologice de reproducere sau de recombinare şi care nu sunt tehnici de înmulţire şi de selecţie utilizate în mod tradiţional.

(Secretariatul Convenţiei privind Biodiversitatea, 2000) Glosarul FAO de biotehnologie defineşte biotehnologiile, în linii mari, ca şi Secretariatul Convenţiei privind Biodiversitatea şi, în mod specific ca fiind "o serie de diverse tehnologii moleculare, cum ar fi manipularea genelor şi transferul de gene, clonarea ADN de plante şi animale” (FAO, 2001a). Tehnicile de recombinare ADN, cunoscut sub denumirea de inginerie genetică sau (mai familiar, dar mai puţin corect) modificări genetice, se referă la modificarea configuraţiei genetice a unui organism folosind transgeneza, în care ADN-ul unui organism sau celulă (transgenă) este transferat la alta fără să aibă loc reproducerea sexuală. Organismele modificate genetic sunt modificate prin aplicarea transgenezei sau a tehnologiei recombinării ADN, transgena fiind încorporată în genomul gazdă sau o genă gazdă fiindu-i modificată expresia. Termenii “organism modificat genetic”, “organism transgenic” şi “organism configurat genetic” sunt folosite adesea desemnând acelaşi lucru, cu toate că nu sunt identici din punct de vedere tehnic. În cuprinsul acestui articol, însă, ei vor fi folosiţi ca sinonime.

FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007-2013 Axa prioritară nr. 3 „Creşterea adaptabilităţii lucrătorilor şi a întreprinderilor” Domeniul major de intervenţie 3.2. „Formare şi sprijin pentru întreprinderi şi angajaţi pentru promovarea adaptabilităţii” Titlul proiectului: : „COPMED – COMPETENTE PENTRU PROTECTIA MEDIULUI” Contract nr. POSDRU/81/3.2./S/52242 Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007-2013 –„Investeşte în oameni!

Biotehnologiile pot fi aplicate tuturor claselor de organisme – de la virusuri şi bacterii la plante şi animale - şi sunt pe cale să devină o trăsătură importantă a medicinei, agriculturii şi industriei moderne. Biotehnologiile moderne folosite în agricultură includ o gamă largă de instrumente angajate de oamenii de ştiinţă în efortul lor de a înţelege şi manipula transformarea genetică a organismelor, pentru a le putea utiliza în producţia agricolă şi în procesarea produselor agricole.

Unele aplicaţii ale biotehnologiilor, aşa cum este fermentarea, sunt folosite de milenii.

Altele sunt noi, dar bine asimilate. De exemplu, microorganismele sunt folosite de decenii pe post de „fabrici vii” în producţia antibioticelor atât de preţioase în salvarea de vieţi – penicilina, din ciuperca Penicillium, streptomicina, din bacteria Streptomyces. Detergenţii moderni se bazează pe enzimele produse prin biotehnologie, producţia de brânză se bazează în mare măsură pe cheag produs prin de biotehnologie din drojdie, iar insulina umană pentru diabetici este acum produsă tot prin utilizarea biotehnologiei.

Biotehnologiile sunt, de asemenea, utilizate pentru rezolvarea problemelor din toate domeniile producţiei şi procesării agricole. Aceasta include selecţia plantelor pentru a ridica şi stabiliza randamentele, pentru a îmbunătăţi rezistenţa la dăunători, boli şi condiţii atmosferice vitrege (ger, secetă) şi pentru a spori conţinutul nutritiv al alimentelor. Biotehnologia este utilizată pentru a dezvolta culturi ieftine şi imune la boli, cum ar fi maniocul, bananele şi cartofii şi generează crearea de noi instrumente pentru diagnosticarea şi tratarea bolilor plantelor şi animalelor, precum şi pentru măsurarea şi conservarea resurselor genetice. Biotehnologia este utilizată pentru accelarea programelor de creştere a plantelor, animalelor şi peştilor şi pentru a extinde gama de trăsături care pot fi abordate. Hrana pentru animale şi practicile de hrănire sunt modificate prin biotehnologie pentru a îmbunătăţi nutriţia animalelor şi pentru a reduce cantitatea de deşeuri de mediu. Biotehnologia este utilizată în diagnosticul bolilor şi pentru producerea vaccinurilor împotriva bolilor animalelor.

Este clar că biotehnologiile înseamnă mai mult decât ingineria genetică. Întradevăr, unele din aspectele controversate ale biotehnologiei agricole sunt, probabil, cele mai puternice şi mai benefice pentru cei săraci. Genomii, de exemplu, revoluţionează înţelegerea noastră privind modul în care funcţionează genele, celulele, organismele şi funcţia ecosistemelor şi deschid noi orizonturi pentru reproducere asistată şi pentru managementul resurselor genetice. În acelaşi timp, ingineria genetică este un instrument foarte puternic al cărei rol ar trebui să fie evaluat cu atenţie. Este important să se înţeleagă modul în care biotehnologia - în special ingineria genetică - completează şi dezvoltă alte abordări atunci când trebuie luate decizii sensibile privind utilizarea acesteia.

FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007-2013 Axa prioritară nr. 3 „Creşterea adaptabilităţii lucrătorilor şi a întreprinderilor” Domeniul major de intervenţie 3.2. „Formare şi sprijin pentru întreprinderi şi angajaţi pentru promovarea adaptabilităţii” Titlul proiectului: : „COPMED – COMPETENTE PENTRU PROTECTIA MEDIULUI” Contract nr. POSDRU/81/3.2./S/52242 Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007-2013 –„Investeşte în oameni!

Mai trebuie subliniat că instrumentele biotehnologiilor sunt, aşa cum le spune numele, unelte şi nu scopuri în sine. Ca orice unealtă, ele trebuie evaluate în contextul în care sunt utilizate.

Utilizări actuale ale biotehnologiilor în agricultură Fermierii şi crescătorii de animale au manipulat genetic plantele şi animalele încă de acum 10.000 de ani. Fermierii au gestionat procesul de domesticire a animalelor de-a lungul mileniilor, prin mai multe cicluri de selecţie a celor mai bine adaptaţi indivizi ai speciilor. Această exploatare a variaţiei naturale petrecute în organismele biologice ne-a dat culturile, livezile, animalele de fermă şi peştii de crescătorie din ziua de azi, care adesea diferă radical de strămoşii lor timpurii.

Scopul de crescătorilor moderni de animale este acelaşi cu al fermierilor timpurii - de a produce culturi agricole sau animale superioare. Reproducerea convenţională, care aplică principiile genetice clasice bazate pe fenotipul sau caracteristicile fizice ale organismului în cauză, a cunoscut un mare succes în introducerea trăsăturilor dorite în soiuri de culturi sau rase de animale de la rude domestice sau sălbatice. Într-o încrucişare convenţională, prin care fiecare părinte donează descendenţilor jumatate din trăsăturile genetice, pot fi transmise şi însuşirile nedorite, împreună cu cele de dorit, urmând ca trăsăturile nedorite să fie ulterior eliminate prin reproduceri succesive. Cu fiecare generaţie, descendenţii trebuie să fie testaţi pentru verificarea evoluţiei trăsăturilor. Multe generaţii pot fi necesare înainte de obţinerea combinaţiei de trăsături dorite este găsit, în special pentru culturi perene, cum ar fi copacii şi unele specii de animale. Această selecţie pe bază de fenotip este astfel un proces lent, pretenţios şi costisitor. Biotehnologia poate face metodele convenţionale mai eficiente.

Ingineria genetică poate fi utilizată pentru a schimba compoziţia genetica a plantelor, animalelor şi microorganismelor. Numărul genelor izolate disponibile pentru transfer creşte pe zi ce trece. În prezent, această tehnologie este folosită în primul rând pentru modificarea recoltelor, dar are şi alte aplicaţii.

Ca şi alte produse, produsele modificate genetic sunt supuse unei perioade de cercetare şi dezvoltare înainte de a fi gata de lansare comercială. Multe dintre ele nu apar ca rezultate ale circuitului normal de cercetare şi dezvoltare. Ingineria genetică sa dovedit a fi mai dificilă şi mai costisitoare decât partizanii ei timpurii se aşteptau.

Deşi la începutul anilor 1980 biotehnologia a fost privită ca o tehnologie miracol, care urma să inaugureze o nouă eră de abundenţă agricolă, cu daune minime pentru mediu, produsele obţinute la început s-au dovedit a fi modeste. Prezentăm, în continuare, câteva dintre cele mai importante aplicaţii comerciale ale biotehnologiei.

FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007-2013 Axa prioritară nr. 3 „Creşterea adaptabilităţii lucrătorilor şi a întreprinderilor” Domeniul major de intervenţie 3.2. „Formare şi sprijin pentru întreprinderi şi angajaţi pentru promovarea adaptabilităţii” Titlul proiectului: : „COPMED – COMPETENTE PENTRU PROTECTIA MEDIULUI” Contract nr. POSDRU/81/3.2./S/52242 Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007-2013 –„Investeşte în oameni!

1. Randamentul recoltelor Folosind tehnicile biotehnologiei moderne, una sau două gene (compania Smartstax din Monsanto, în colaborare cu Dow AgroSciences, va folosi 8 gene, începând din 2010) pot fi transferate la un soi de plante extrem de dezvoltat pentru a da naştere unui nou soi, cu un randament crescut. Cu toate acestea, deşi creşterea randamentului culturilor este aplicaţia cea mai evidentă a biotehnologiei moderne în agricultură, este, în acelaşi timp, şi cea mai laborioasă. Tehnicile actuale de inginerie genetică funcţionează cel mai bine pentru efecte care sunt controlate de o singură genă. Multe dintre caracteristicile genetice asociate cu randamentul recoltelor (de exemplu, sunt controlate de un număr mare de gene, fiecare dintre acestea având un efect minim asupra randamentul global. Există, prin urmare, un drum lung de parcurs de cercetarea ştiinţifică în acest domeniu.

2. Reducerea vulnerabilităţii recoltelor în faţa condiţiilor climatice Culturile care conţin gene care să le permită rezistenţa la factorii de stres biotici şi abiotici pot fi dezvoltate. De exemplu, seceta şi salinitatea excesivă a solurilor sunt doi importanţi factori abiotici în limitarea productivităţii culturilor. Biotehnologia studiază plante rezistente faţă de condiţiile extreme, în speranţa de a găsi genele care le permit să facă acest lucru şi de a le transfera în cele din urmă culturilor dorite. Una dintre cele mai recente evoluţii este identificarea unei gene (At-DBF2) de la o plantă (Arabidopsis thaliana), folosită adesea pentru cercetări în domeniul fitosanitar.

Această plantă, o buruiană mică, are un ritm înal de creştere şi un cod genetic bine fixat. Când această genă a fost introdusă în celulele de tomate şi tutun, celulele au fost capabile de a rezista unor condiţii de stres (cum ar fi salinitate, secetă, frig şi caldură) mult mai mult decât celulele obişnuite. În cazul în care aceste rezultate preliminare reuşesc la teste mai ample, atunci genele At-DBF2 pot fi de mare folos pentru culturi mai rezistente în medii vitrege. Cercetatorii au creat, de asemenea, plante transgenice de orez, care sunt rezistente la virusul galben marmora (RYMV). In Africa, acest virus distruge majoritatea culturilor de orez şi sensibilizează plantele supravieţuitoare la infecţiile cu fungi.

3. Creşterea calităţilor nutriţionale Proteinele din alimente pot fi modificate pentru a spori calităţile lor nutriţionale.

Proteinele din leguminoase şi cereale pot fi transformate pentru a oferi aminoacizii necesari oamenilor pentru un regim alimentar echilibrat (de exemplu, crearea soiului de orez Golden Rice).

FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007-2013 Axa prioritară nr. 3 „Creşterea adaptabilităţii lucrătorilor şi a întreprinderilor” Domeniul major de intervenţie 3.2. „Formare şi sprijin pentru întreprinderi şi angajaţi pentru promovarea adaptabilităţii” Titlul proiectului: : „COPMED – COMPETENTE PENTRU PROTECTIA MEDIULUI” Contract nr. POSDRU/81/3.2./S/52242 Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007-2013 –„Investeşte în oameni!

4. Îmbunătăţirea gustului, texturii şi aspectului alimentelor Biotehnologiile moderne pot fi folosite pentru a încetini procesul de deteriorare a plantelor, permiţând ca fructele să se poată coace un timp mai îndelungat pe plantă şi apoi să fie transportate la consumator într-o perioadă de valabilitate rezonabilă. Acest lucru modifică gustul, textura şi aspectul fructelor. Mai important este că reducerea alterării fructelor poate oferi accesul pe piaţă pentru fermierii din ţările în curs de dezvoltare. Cu toate acestea, există uneori o lipsă de înţelegere de către cercetătorii din ţările dezvoltate a nevoilor reale ale beneficiarilor potenţiali din ţările în curs de dezvoltare. De exemplu, modificarea genetică la soia pentru creşterea rezistenţei la alterare le face mai puţin potrivite pentru producerea prin fermentaţie de tempeh, care este o sursă importantă de proteine. Soia modificată are o textură cu cocoloaşe, un gust mai puţin plăcut şi e mai dificil de gătit. Primul produs alimentar modificat genetic a fost o roşie, căreia i-a fost întârziată perioada de maturare. Cercetătorii din Indonezia, Malaezia, Thailanda, Filipine şi Vietnam lucrează în prezent pentru întârzierea maturării la papaya. În producţia de brânză, enzimele produse de microorganisme oferă o alternativă la cheag - un coagulant al brânzei - şi o alternativă de aprovizionare pentru producatorii de brânză. Acest lucru elimină, de asemenea, şi eventualele îngrijorări ale publicului legate de alimentele derivate de origine animală, deşi nu există în prezent planuri de a dezvolta lapte sintetic. Enzimele oferă o alternativă naturală prietenoasă la cheagul animal, fiind mai puţin costisitoare şi oferind, în acelaşi timp, o calitate comparabilă. Aproximativ 85 milioane de tone de făină de grâu sunt folosite în fiecare an pentru a coace pâine. Prin adăugarea în făină a unei enzime, numite amilază, pâinea rămâne proaspătă mai mult timp. Presupunând că o proporţie de 10-15% din pâine este aruncată (fiind veche), dacă s-ar putea obţine măcar încă 5-7 zile în care pâinea ar rămâne proaspătă, atunci s-ar putea economisi aproximativ 2 milioane de tone de făină pe an.

5. Reducerea dependenţei faţă de îngrăşăminte, pesticide şi alte substanţe chimice Cele mai multe dintre aplicaţiile comerciale actuale aale biotehnologiei moderne în agricultură sunt axate pe reducerea dependenţei fermierilor de substanţele chimice. De exemplu, Bacillus thuringiensis (Bt) este o bacterie care trăieşte în sol şi care produce o proteina cu calităţi insecticide. Din aceste bacterii, prin fermentaţie se obţine, în mod tradiţional, un spray insecticid. În această formă, toxina Bt apare ca o protoxină inactivă, care se activeayă când este digerată de o insectă. Există mai multe toxine Bt şi fiecare este adecvată unei anumite insecte. Plantele de cultură au fost astfel modificate încât să conţină genele pentru toxina Bt, pe care le produc în forma sa activă. Atunci când o insectă sensibilă ingerează soiul respectiv de cultură, toxina Bt

FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007-2013 Axa prioritară nr. 3 „Creşterea adaptabilităţii lucrătorilor şi a întreprinderilor” Domeniul major de intervenţie 3.2. „Formare şi sprijin pentru întreprinderi şi angajaţi pentru promovarea adaptabilităţii” Titlul proiectului: : „COPMED – COMPETENTE PENTRU PROTECTIA MEDIULUI” Contract nr. POSDRU/81/3.2./S/52242 Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007-2013 –„Investeşte în oameni!

se prinde de peretele intestinal şi îi face imposibilă hrănirea, determinând moartea insectei. Porumbul care conţine proteina Bt este acum disponibil în comerţ în câteva ţări, permiţând controlul unui dăunător (sfredelitorul porumbului - o insectă lepidopteră), care, în alte condiţii nu poate fi eliminat decât prin pulverizare (un proces mult mai laborios). Culturile au fost, de asemenea, modificate genetic pentru a dobândi toleranţă la erbicide cu spectru larg. Lipsa erbicidelor cu spectru larg şi care nu prejudiciayă cultura a constituit un impediment permanent în eliminarea buruienilor. Pentru a controla o gamă largă de specii de buruieni, au fost utilizate în mod curent multiple aplicaţii ale diverselor erbicide, în detrimentul culturilor agronomice. Managementul buruienilor s-a bazat mai mult pe metode de prevenire a apariţiei acestora, prin pulverizarea de erbicide, eliminarea celor existente făcându-se prin cultivarea mecanică şi plivitul manual, şi nu prin aplicaţii erbicid. Introducerea de culturi tolerante la erbicide are potenţialul de a reduce numărul ingredienţilor activi folosiţi, reducând astfel numărul de pulverizări de erbicid aplicate în timpul unui sezon, prejudiciind mai puţin culturile, ceea ce înseamnă un randament crescut. Au fost dezvoltate culturi transgenice care exprimă toleranţă la glifosat, glufosinat şi bromoxinil. Aceste erbicide pot fi acum pulverizate pe culturile transgenice, fără a deteriora culturile în timp ce elimină buruienile vecine. Din 1996 până în 2001, cea mai importantă calitate introdusă la culturile transgenice disponibile în comerţ a fost toleranţa la erbicide, urmată de rezistenţa la insecte. În 2001, toleranţa la erbicide introdusă în culturile de soia, porumb si bumbac a reprezentat 77% din suprafaţa totală de 626 mii km pătraţi ocupată cu culturi transgenice; proteina Bt a fost introdusă în culturi plantate pe 15% din aceeaşi suprafaţă, în timp ce "genele aranjate" atât pentru toleranţă la erbicide cât şi pentru şi rezistenţă la insecte (la culturile de bumbac şi porumb) a reprezentat de 8%.

6. Producerea de substanţe noi în plantele de cultură Biotehnologia are însă şi alte utilizări decât cele alimentare. De exemplu, substanţele oleaginoase pot fi modificate pentru a produce acizi graşi pentru detergenţi, înlocuitori de carburanţi şi produse petrochimice. Cartofii, roşiile, tutunul, orezul, salata verde şi alte plante au fost modificate genetic pentru a produce insulină şi anumite vaccinuri. În cazul în care studiile clinice viitoare o vor dovedi, avantajele vaccinurilor comestibile ar fi enorme, în special pentru ţările în curs de dezvoltare.

Plantele transgenice pot fi cultivate la faţa locului, cu costuri mici. Vaccinurile produse acasă ar putea evita, de asemenea, problemele de logistică şi de cost generate de transportul preparatelor convenţionale pe distanţe lungi şi păstrarea lor la rece în perioada de tranzit. Şi, întrucât sunt comestibile, acestea nu vor necesita seringi, care sunt nu numai o cheltuială suplimentară în aplicarea vaccinului tradiţional, ci şi o sursă potenţială de infecţii prin contaminare. În cazul insulinei produse de plantele

FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007-2013 Axa prioritară nr. 3 „Creşterea adaptabilităţii lucrătorilor şi a întreprinderilor” Domeniul major de intervenţie 3.2. „Formare şi sprijin pentru întreprinderi şi angajaţi pentru promovarea adaptabilităţii” Titlul proiectului: : „COPMED – COMPETENTE PENTRU PROTECTIA MEDIULUI” Contract nr. POSDRU/81/3.2./S/52242 Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007-2013 –„Investeşte în oameni!

transgenice, este un lucru recunoscut că sistemul gastro-intestinal descompune proteinele, făcând imposibilă în prezent administrarea sa ca proteină comestibilă. Cu toate acestea, ar putea fi produsă la costuri semnificativ mai mici decât insulina produsă în bioreactoare. De exemplu, compania SemBioSys Genetica din Calgary, Canada, a raportat că insulina pe care o va produce pe bază de şofran va reduce costurile unitare cu peste 25% şi aproximează o reducere a costurilor de capital asociate cu construirea unei facilităţi de producţie de insulină de peste 100 milioane dolari.

La final, o notă critică Există şi cealaltă faţetă a problemei biotehnologiei agricole. Utilizarea extensivă a erbicidelor a crescut şi rezistenţa buruienilor la erbicide, ducând la apariţia aşanumitelor "super buruieni". Pe de altă parte, au apărut reziduuri pe şi în culturile alimentare şi au fost contaminate genetic şi culturile nemodificate genetic. În ultimii ani, s-au dezvoltat investiţiile private în cercetarea şi dezvoltarea agricolă, în special în ţările în care există un cadru legislativ eficient şi transparent şi în care, de asemenea, există o infrastructură de cercetare comparativă şi resurse umane calificate.

Este foarte important de menţionat că o dezvoltare inadecvată din punct de vedere social, economic şi tehnologic a unei ţări poate duce la insecuritate alimentară. Noile biotehnologii oferă o serie de oportunităţi pentru diversificarea produselor pe bază de biodiversitate. Este necesar să se aibă în vedere nu numai contextul local socioeconomic, dar şi: nivelul de export / import de produse agricole şi de produse derivate biodiversificate; importanţa industriei agricole mici, mijlocii şi mari în economie; capacităţile tehnologice şi de cercetare ale ţării respective; existenţa unui cadru juridic care stimulează conservarea şi utilizarea biodiversităţii. Trebuie avută în vedere, de asemenea, existenţa fermierilor cu resurse limitate, pentru a asigura şi accesul acestora la beneficiile biotehnologiilor moderne.