De ogen van de patat

Alles op een hoop

Bijna niemand heeft een probleem met een genetisch gewijzigde bacterie die insuline aanmaakt. Maar in het GGO-debat worden alle genetisch gewijzigde planten als ongewenst beschouwd door tegenstanders. Er is geen plaats voor nuance. Anne Teresa De Keersmaeker maakt in De Standaard deze veelvoorkomende en veralgemenende claim: “Planten genetisch manipuleren en een GGO introduceren [in het milieu] is gevaarlijk voor onze planeet.” Dit kan maar op twee manieren mogelijk zijn: (a) alle methoden om een “vreemd” gen (transgen) in een plant te brengen zijn gevaarlijk of (b) elke “onnatuurlijke” wijziging aan het erfelijk materiaal van een plant is gevaarlijk. Beide mogelijkheden impliceren dat (de functie van) het transgen niet ter zake doet. Echter een realistische en genuanceerde visie op GMOs zou kunnen zijn: Niet alle GMOs zijn gevaarlijk of niet alle GMOs zijn ongevaarlijk. Het is de aard van het transgen en het gebruik van de GMO door de mens dat bepalend is voor de schadelijkheid ten opzichte van mens en milieu. Een extreem voorbeeld is dat een plant die het botulinum toxine (botox) aanmaakt uiteraard gevaarlijk zal zijn.

Ken je transgen

Wat is nu de aard van het aardappeltransgen in Wetteren? Het verwondert mij dat dit aspect nooit wordt aangehaald in het debat. Nochtans is het dus cruciaal te verstaan wat deze “resistentiegenen” juist zijn omdat dit bepalend is voor eventuele gevaarlijkheid. Doordat dit nooit wordt besproken ontstaat de gedachte dat onze kennis hieromtrent onvoldoende is en dat dit gewoon stukken DNA zijn die empirisch tot resistente planten leiden. Dankzij het wetenschappelijk onderzoek in de moleculaire biologie weten we echter duidelijk  wat de functie is van deze genen. Het is juist bij het “natuurlijk” veredelen van planten dat men de resistentie inkruist zonder te weten welke stukken DNA en dus welke functies geselecteerd worden. Bovendien worden bij het selectieproces genen mee geïntroduceerd die niets te maken hebben met de resistentie en (ook nu nog) een volledig onbekende functie hebben (zie Figuur). Indien de aard van het transgen de gevaarlijkheid bepaalt volgt hier uit dat veredeling gevaarlijker moet zijn dan genetische modificatie.

Kruisen vs GM -  (A) Het resistentiegen is aanwezig in de bruine variëteit welke gekruisd wordt met de in de landbouw gebruikte blauwe variëteit. Door vele jaren van terugkruisen met de blauwe varieteit kan met het gen inkruisen (B). Echter een gedeelte van het bruine genoom is "gelinkt" aan het transgen en is mee ingekruist eventueel samen met onbekende regio's die onbekende genen bevatten met onbekende functies.

Kruisen vs GM – (A) Het resistentiegen is aanwezig in de bruine variëteit welke gekruist wordt met de in de landbouw gebruikte blauwe variëteit. Door vele jaren van terugkruisen met de blauwe variëteit kan met het gen inkruisen (B). Echter een gedeelte van het bruine genoom is “gelinkt” aan het transgen en is mee ingekruist eventueel samen met onbekende regio’s die onbekende genen bevatten met onbekende functies.

Het immuunsysteem van planten.

Hoe planten zich verdedigen is een zeer interessant onderzoeksgebied. In een eerste verdedigingsmechanisme maakt de plant gebruik van sensoren (receptoren) aan de buitenkant van de plantencel die sterk geconserveerde structuren herkennen bij ziekteverwekkers zoals bv. het zweepstaartje van een bacterie. Het “LRR-gedeelte” van de sensor verschilt van receptor tot receptor en staat in voor de herkenning van de karakteristieke structuur van een ziekteverwekker. Wanneer herkend wordt er een verdedigingsmechanisme geactiveerd. Dit noemt met PAMP-triggered immunity (PTI).  Interessant weetje is dat u en ik op een zeer gelijkaardige manier met LRR-receptoren ziekteverwekkers herkennen, een geval van convergente evolutie.

Maar ziekteverwekkers zoals de aardappelziekte (Phytophthora) zijn geëvolueerd om deze barrière te omzeilen. Ziekteverwekkers die dat niet doen sterven natuurlijk uit. Ze injecteren met een moleculaire spuit tientallen eiwitten en andere moleculen (effectoren) in de plantencel die het eerste verdedigingsmechanisme uitschakelen. Planten evolueerden mee en maken nu ook intern LRR-receptoren aan die nu de effectoren herkennen in de cel in plaats van de ziekteverwekker buiten de cel (denk aan het zweepstaartje). Als een effector wordt herkend, lanceert de plant een tweede type verdediging dat de ziekteverwekker efficiënt uitschakelt. Dit noemt met Effector-triggered immunity (ETI).

Schematische voorstelling van het immuunsysteem van de aardappel. In het eerste geval herkent de aardappelcel Phytophtora dankzij receptoren (LRR) aan de buitenzijde van de cel. Hierdoor kan het een PTI-verdedigingsrespons opzetten en overleven. In het tweede geval injecteert Phytophtora effectoren in de cel die de PTI verhinderen. De aardappelziekte slaat dan toe. In het derde geval herkent de aardappelcel aan de hand van interne LRR receptoren een van de effectoren en start een ETI-verdedigingsmechanisme. Het zijn genen voor deze laatste interne LRR receptoren die in de Wetterse aardappelen werden ingebracht.

Schematische voorstelling van het immuunsysteem van de aardappel. In het eerste geval herkent de aardappelcel Phytophthora dankzij receptoren (LRR) aan de buitenzijde van de cel. Hierdoor kan het een PTI-verdedigingsrespons opzetten en overleven. In het tweede geval injecteert Phytophthora effectoren in de cel die de PTI verhinderen. De aardappelziekte slaat dan toe. In het derde geval herkent de aardappelcel aan de hand van interne LRR receptoren een van de effectoren en start een ETI-verdedigingsmechanisme. Het zijn genen voor deze laatste interne LRR receptoren die in de Wetterse aardappelen werden ingebracht.

 

Een evolutionaire wapenwedloop

Het gevolg is dat er een evolutionaire wapenwedloop is ontstaan tussen de ziekteverwekkers en de planten. De eersten komen steeds op de proppen met nieuwe types van effectoren en de planten reageren door hun receptoren aan te maken die de effectoren herkennen. Verschillende stammen van dezelfde ziekteverwekker maken een verschillend repertoire aan van deze effectoren. En ook in de natuurlijke populatie van een plant is er een al even verscheiden repertoire aan LRR-receptoren.

Als een bepaald aardappelras resistentie vertoont tegen een bepaalde ziekte is dat meestal omdat het een receptor aanmaakt die een effector van de ziekteverwekker herkent. Mensen hebben dan door te kruisen dit “resistentiegen” (R-gene) ingebracht in de variëteit die ze verbouwen. Dit is een proces dat zeer lang duurt. Bijvoorbeeld voor de “biologische” aardappel Bionica duurde het 46 jaar om 1 enkel R-gen in te kruisen. Welke andere genen mee ingekruist zijn – laat staan hun functie – is onbekend.

Biotechnologie

De R-genen zijn echter eenvoudig te herkennen door moleculair biologen. De meesten coderen voor deze LRR-receptoren en verschillen relatief weinig van elkaar. Door het genoom van de aardappel in kaart te brengen schat men het aantal R-genen op enkele duizenden per genoom. Het aantal in de populatie ligt nog een pak hoger uiteraard. Men kan door moleculaire technieken een R-gen isoleren en het inbrengen in de plant: de zogenoemde transformatie. Het is belangrijk om in te zien dat het verdedigingsmechanisme van de plant zelf wordt gebruikt om Phytophthora te bestrijden. Door de plant het juiste R-gen uit de populatie te geven help je enkel de patat zijn vijand te herkennen.

Doorbreken van resistentie

De aardappelplant moet dus maar één van de effectoren herkennen om zijn ETI verdedigingsmechanisme in te schakelen en immuun te zijn. Echter, wanneer een Phytophthora opduikt die deze effector niet meer heeft – maar nog steeds even ziekmakend is – dan is de plant ten dode opgeschreven. Natuurlijk is er in een monocultuur van aardappelen met exact hetzelfde repertoire aan R-genen een enorme druk op Phytophthora om die ene effector te verliezen of eventueel te vervangen door een andere uit de populatie. Vandaar dat verwacht wordt dat voor een resistente aardappel zoals Bionica de resistentie door 1 gen vlug zal worden doorbroken. De oplossing is om R-genen te “stacken”(stapelen) en ervoor te zorgen dat de effectoren van Phytophthora worden herkend door zo veel mogelijk R-genen en zo het doorbreken van resistentie onmogelijk te maken. Dit zal enkel mogelijk zijn met behulp van biotechnologie aangezien het inkruisen van 2 a 3 genen decennia zal duren.  Bovendien zal met veredelen andere kenmerken gewijzigd worden met onbekende resultaten op bv. smaak, kleur of resistentie tegen andere ziekten.

 

Bt Cotton, Question and answers, a book by K.R. Kranthi

Foreword

No question is so difficult to answer as that to which the answer is obvious’ –George Bernard Shaw.

The success story of Bt-cotton in India is obvious, but it has indeed become strangely, circumspect to affirmatively answer the ‘obviously easy to answer’ question -‘has Bt-cotton succeeded in India in combating the bollworm menace?’ The answer lies in the simple fact that farmers have endorsed the technology in a vast majority. If Bt-cotton would not have controlled bollworms, the technology would not have moved the distance it has today.

There may be a need for refinement and constant changes are always inbuilt into science. While we progress with advanced technologies for sustainable growth and prosperity, environment should always be uppermost in our minds. Questions must be asked and concerns will be raised, but, science must provide answers and solutions. Bio-safety concerns are paramount to all of us. Answers should be forthcoming from good robust scientific experiments. We need not shy away from moving forward to develop GM technologies in a manner that is profoundly acceptable to the ecology, environment and society. But, any new technology must be compared to the previously used technologies and evaluated for the trade-off benefits, checks and balances and economic gain of the farmers.

It is clear that there is hardly any technology that can be 100.0% safe to everything. Interestingly, Bt-cotton is one of the few technologies having the safest bio-safety profiles. It comes as an alternative to the previously used hazardous concoction of insecticide mixtures. The insecticides used on cotton were known to have ravaged ecology, disrupted the environment, played havoc with human and animal health, were toxic to honey bees, insect-parasitoids and predators, caused allergies and a myriad number of ill-effects. Bt-cotton removed that to a great extent. Strangely, this seems to have been less acknowledged by detractors of the Bt-cotton technology. It is true that insecticides are now being used for sap-sucking pest control on Bt cotton hybrids, but, as mentioned in this book, the increase is because of the susceptible hybrids and has nothing to do with Bt-technology. We cannot afford to move back towards the pesticide era. By all scientific standards, Bt GM Cotton technology is by far the most environment friendly technology available thus far. We must however develop varieties and hybrids that show comprehensive resistance to sucking pests through resistant germplasm sources and to bollworms through Bt genes. This is possible through good plant breeding efforts. Once this is done, it is for sure that insecticide usage will be substantially reduced.

Bt-cotton was the first of GM technologies to be introduced into India. It is beyond doubt that farmers preferred Bt-cotton instead of the hazardous insecticide-cocktails for bollworm control. It is true that because of huge investment potential, multinational companies had the edge to develop the technology more efficiently and at a faster pace, compared to many public sector institutions across the world. But, GM technologies are being developed now more easily than before, as the transformation technology itself has advanced tremendously. India cannot afford to lose the competitive edge in agriculture, in the international arena, by slowing down biotechnology applications in agriculture. While we move forward, it surely becomes everybody’s responsibility to use the best science based technologies available to the farmer after weighing out all concerns and consequences, but, we need to move forward to face future challenges of burgeoning food and clothing demands of the ever-increasing populace.

I congratulate Dr Kranthi for the good effort in bringing out all possible facets of the Bt-cotton technology, especially from the Indian perspective, in the form of questions and answers, which makes the book readable. I hope that this book will enable all stakeholders for better understanding so as to assist in proper assessment of the technology in as rationally a manner as possible.

The book is accessible in its entireness here.

Widespread adoption of Bt cotton and insecticide decrease promotes biocontrol services

Over the past 16 years, vast plantings of transgenic crops producing insecticidal proteins from the bacterium Bacillus thuringiensis (Bt) have helped to control several major insect pests12345 and reduce the need for insecticide sprays156. Because broad-spectrum insecticides kill arthropod natural enemies that provide biological control of pests, the decrease in use of insecticide sprays associated with Bt crops could enhance biocontrol services789101112. However, this hypothesis has not been tested in terms of long-term landscape-level impacts10. On the basis of data from 1990 to 2010 at 36 sites in six provinces of northern China, we show here a marked increase in abundance of three types of generalist arthropod predators (ladybirds, lacewings and spiders) and a decreased abundance of aphid pests associated with widespread adoption of Bt cotton and reduced insecticide sprays in this crop. We also found evidence that the predators might provide additional biocontrol services spilling over from Bt cotton fields onto neighbouring crops (maize, peanut and soybean). Our work extends results from general studies evaluating ecological effects of Bt crops123461213 by demonstrating that such crops can promote biocontrol services in agricultural landscapes.
Nature letter

Genetically modified crops shrink farming’s pesticide footprint

Genetically modified crops have allowed pesticide spraying to be reduced by almost half a million kilograms in the last 15 years. Eric Constantineau

Recent news reports claim one in ten Australians believe the world will end on December 21, 2012, based largely on internet gossip about the meaning of ancient stone carvings from the Mayans of Central America. Such is the disturbing power of frightening myths to influence human belief.

No wonder modern apocalyptic mythology about agriculture, sinister stories about pesticides and assertions that genetic engineering of crops break a biological taboo find a very receptive audience, especially among those who don’t ever go to a modern farm.

In truth, there’s a lot to feel good about in the way modern agriculture is shaping up to the big challenges of the present – reducing carbon emissions, preventing soil erosion and minimising any environmental damage by herbicides and pesticides.

Helping the environment

One of the most significant crop management improvements in recent times has been the increasingly common practice of sowing seeds by direct drilling them into the stubble of the previous season’s crop. This approach forgoes a massive amount of soil tillage with the plough. Such minimum-tillage or no-tillage farming means that much less diesel oil is used in tractors and carbon levels can buildup in the soil rather than be released to the atmosphere.

It’s been estimated that the carbon emission savings from introduction of genetically engineered crops that encourage no-till farming are equivalent to removing 19.4 bn kilogram of carbon dioxide from the atmosphere worldwide. This is equal to the carbon emissions savings from removing 8.6 million cars from the road for one year.

Minimal tillage farming also has several other benefits, such as better moisture retention in the soil and reduction in soil erosion.

Genetically modified insect protected cotton on the left, next to a closely related conventional cotton variety on the right which is showing the damage from heavy insect feeding pressure. Greg Kauter, Courtesy of Australian Cotton Growers Research Association Inc, Narrabri, NSW.

Klik hier voor het volledige Australische artikel. 

Stop worrying; start growing

Risk research on GM crops is a dead parrot: it is time to start reaping the benefits of GM

Torbjörn Fagerström, Christina Dixelius, Ulf Magnusson & Jens F Sundström

Ever since the Asilomar Conference on ‘Recombinant DNA’ in February 1975, regulatory policies relating to recombinant DNA technology have focused on the idea that this technology implies threats to human health and the environment [1]. As a consequence, the explicit goal of these policies is to protect society and nature from an assumed hazard, or, if protection is not possible, at least to delay the implementation of the technology until scientific evidence shows it to be harmless. These policies were widely accepted at the time, as public concerns were, and still are, important. As time has gone by, the evidence for negative impacts of genetically modified (GM) crops has become weaker. However, the regulatory policies within the EU are still rigid enough to prevent most GM crops from leaving the confined laboratory setting; should some candidate occasionally overcome the hurdles posed by these policies, the precautionary principle is invoked in order to ensure further delaying in its use in the field. The reason for this over-cautious approach is widespread public resistance to GM crops, caused and amplified by interested groups that are opposed to the technology and invest heavily into lobbying against it.

As time has gone by, the evidence for negative impacts of genetically modified (GM) crops has become weaker

Het volledige report vind je hier terug.

Andere quotes uit de tekst:

Continue reading

Genetic improvement of grass pea (Lathyrus sativus) in Ethiopia: an unfulfilled promise

Abstract

Grass pea (Lathyrus sativus L.) is an important crop in Ethiopia. Its vital importance in the Ethiopian agriculture emanates from its resistance to drought, salinity, waterlogging and low soil fertility. However, low levels of the amino acids methionine and tryptophan and the presence of the neurotoxin β-N-oxalyl-L-α,β-diaminopropanoic acid (ODAP) in the seeds are the major limitations of the crop. Genetic improvement of grass pea in Ethiopia has been started in the 1960s at Holetta Agricultural Research Center. The major objectives of the grass pea research were to develop and promote high-yielding cultivars with low ODAP content coupled with improved management production packages. However, the 50 years of on-station and on-farm research was not successful in producing outstanding varieties with the desired traits. Compared to other grain legumes, the poor success of varietal development endeavours within the context of grass pea improvement philosophy is typically related to the failure of the conventional breeding approach to fix a zero or low ODAP content because this trait is highly influenced by climatic and edaphic environment.

The Way Forward

Modern approaches such as genetic transformation of grass pea with plant-derived genes may prove to be valuable tools for boosting seed protein quality, and this needs to be explored. A reproducible regeneration protocol has been developed for grass pea. However, a reliable and efficient genetic transformation system needs to be developed. Moreover, the focus now should not be on lowering the ODAP content; rather, it should be on boosting seed contents of sulphur-containing essential amino acids like methionine and cysteine in grass pea genotypes.

Het volledige artikel vind je hier.

Can Genetically Engineered Crops Cause Adverse Effects on Nontarget Organisms?

Various published studies analyzed effects of Bt maize on nontarget insects. Two well-known studies focused on monarch butterflies (1) and on black swallowtails (2). The first, a note to Nature in 1999, was a laboratory study in which monarch caterpillars were fed milkweed leaves dusted with loosely quantified amounts of pollen from a single Bt corn variety. In the second study in 2000, black swallowtail caterpillars were placed different distances from a cornfield planted with a Bt corn variety different from that used in the 1999 study; populations were studied for effects of Bt for seven days. In the first study more monarch caterpillars died when they ate leaves dusted with Bt corn pollen versus leaves dusted with conventional corn pollen. In the second study, no negative effects of Bt pollen were found on numbers of swallowtail caterpillars.

Het volledige artikel met referenties vind je hier.

Niemand bezit het monopolie op duurzame landbouw

Originele en langere versie van het opiniestuk dat op 3 mei in De Morgen verscheen. 

Geert De Jaeger, hoofddocent Universiteit Gent en Groepsleider VIB

Landbouw is ongetwijfeld de grootste kracht die de mensheid op de planeet heeft losgelaten sinds het einde van de laatste ijstijd. Landbouw gebruikt momenteel 40% van het aardoppervlak en het zijn de meest vruchtbare gebieden die reeds ingenomen zijn. Verder is het verantwoordelijk voor 70% van het wereldwijde verbruik van zoet water en voor 30% van de wereldwijde uitstoot van broeikasgassen. Het heeft de flux van stikstof en fosfaat verdubbeld in de biosfeer en is één van de belangrijkste oorzaken van biodiversiteitsverlies. Tegelijkertijd is landbouw absoluut noodzakelijk, want de mens is er totaal afhankelijk van voor zijn voorziening van voedsel, textiel, hout, medicijnen en energie. Aangezien de wereldbevolking en de gemiddelde levensstandaard gestadig blijft stijgen, ons klimaat opwarmt en de vraag naar biobrandstoffen toeneemt, zal ook de druk op de landbouw blijven toenemen. Het stijgen van de voedselprijzen op het einde van het afgelopen decennium zijn daarvan een teken aan de wand.

Continue reading

African ministers across the continent sign agreement to use biotechnology to improve food security

As the latest indication of increasing global support for science-based agricultural solutions, a landmark declaration by governments from 24 African countries officially endorsed the use of biotechnology to help Africa address food security and poverty.

This year, policymakers and scientists from several African countries, including Ghana and Kenya, have made strides in agricultural biotechnology through local research and hunger-fighting initiatives. However, the significant endorsement made through a joint statement signed by all delegates at the 2nd Annual Dialogue of Ministers of Agriculture, Science and Technology was one of the strongest demonstrations to date of broad support across Africa.

The annual forum is convened “to share ideas and agree on collective actions towards enhancing agricultural productivity in Africa.” Participants at the 2nd Annual Dialogue included representatives of the Governments of Algeria, Angola, Burkina Faso, Burundi, Central African Republic, Chad, Côte d’Ivoire, Democratic Republic of Congo, and Ethiopia, among other African countries.

The ministers in attendance, each representing their country’s Agriculture, Science and Technology ministries, signed the joint communiqué at the end of the meeting stating they will “take advantage of modern technologies such as biotechnology” and develop policies to ensure the “sustainable contribution of funds for agricultural research and innovation.”

Meer lees je hier.

De toekomst van de landbouw ligt in een hybride aanpak

Meer en meer blijkt uit onderzoek dat er niet 1 antwoord is op de toekomstige uitdagingen om aan duurzame landbouw te doen. Geen enkele techniek of landbouwmodel zal alleen alle problemen kunnen oplossen. Meer en meer gaan dan ook stemmen op dat een hybride aanpak de enige mogelijkheid is, waarbij het beste uit de biologische landbouw gecombineerd wordt met het beste uit de conventionele landbouw. Waar plaats is voor een agro-ecologische optimalisatie, maar ook voor de allernieuwste veredelingstechnieken. Geen enkel systeem of techniek kan op zichzelf een totaaloplossing bieden voor de toekomstige uitdagingen.

Deze week werd opnieuw een artikel gepubliceerd in Nature (nieuwsbericht) door o.a. Jonathan Foley dat specifiek ingaat op het verschil in opbrengst tussen conventionele en biologische landbouw en welke problemen en/of mogelijkheden dit schept. Jonathan Foley is ook de schrijver van, “Can we feed the world and sustain the planet?”, de stappen die hij hierbij beschrijft worden hier schematisch samengevat.

Naar aanleiding van de publicatie van deze studie in Nature werden heel wat artikels aan deze materie gewijd. Andrew Revkin schreef een heel genuanceerde analyse van dit onderzoek met als titel, Study Points to Roles for Industry and Organics in Agriculture. Prof. Pamela Ronald, gekend van Tomorrow’s table, laat haar licht schijnen op deze problematiek die haar nauw aan het hart ligt. Het nieuwsbericht van McGill, waar het onderzoek, in samenwerking met The Institute on the Environment (Universiteit van Minnesota), werd uitgevoerd. Ook in de Los Angeles time verscheen een artikel met een interview met agro-ecoloog John Reganold (Universiteit van Washington). Zijn quote en uitsmijter van het artikel wil ik u zeker niet onthouden.

“People think organic is not going to feed the world,” Reganold said, whose own research has found that organically grown strawberries contain more nutrients than their conventionally grown counterparts. “Well guess what? No one farming system’s going to feed the planet. It’s going to take a blend to guarantee us global food security.”