Ugrás a tartalomhoz

Növényi biotechnológia és géntechnológia

Dudits Dénes, Heszky László

Agroinform Kiadó

16. A növényi-biotechnlógia növekvő szerepvállalása a fenntartható fejlődés feltételeinek megteremtésében: hazai lehetőségek és feladatok

16. A növényi-biotechnlógia növekvő szerepvállalása a fenntartható fejlődés feltételeinek megteremtésében: hazai lehetőségek és feladatok

A fenntartható fejlődés koncepciója, amely 1987-ben a ,,Közös jövőnk” című dokumentumban fogalmazódott meg, tudomásul veszi, hogy ,,visszatérni a természetbe” megvalósíthatatlan utópia. Ugyanakkor megfogalmazódik: mindent meg kell tenni az ember által használt természeti környezettel való jó és takarékos gazdálkodás érdekében úgy, mint ahogy az a vállalati vezető cselekszik, aki cégét gyermekeire akarja hagyományozni. Ez nagyon nagy kihívás és feladat az emberiség számára, különösen, ha ki akarjuk elégíteni a növekvő népesség (előrejelzések szerint 2050-ben 11 milliárd ember) élelmiszerigényét. Már az elkövetkező 20–30 évben szükség lesz az élelmiszertermelés megduplázására úgy, hogy a hasznosítható terület folyamatosan csökken, a klímaváltozások (extrém időjárási viszonyok) korlátozzák a növénytermesztés lehetőségeit. Különösen nagy hangsúllyal megfogalmazódó igény a környezet szennyezésének mérséklése a környezetbarát mezőgazdasági technológiák kiterjedt bevezetésével. Az élelmiszerigények mennyiségi és minőségi kielégítésében, a környezeti terhelés mérséklésében a növény-biotechnológia szerepe meghatározó jelentőségű. Tekintettel a termesztett növények teljesítőképességének biológiai és fizikai korlátaira, a közel 40%-os terméskiesésre, amit a gyomok, betegségek és kártevők okoznak, nyilván szükség van új technológiákra, amelyek alapját a molekuláris és sejtbiológiai megközelítések adhatják elsősorban a fajta-előállító növénynemesítés metodikai hátterének kiszélesítésével.

A növénynemesítés évszázadok óta folyamatosan javítja a termesztett növények termőképességét új, kedvező génállományú tenyészanyagok előállításával, kiszelektálásával és ellenőrzött felszaporításával. A növénynemesítő keresztezéssel változtatja meg a növények génösszetételét, és a fenotípus értékelésével szelektálja ki a kívánt tulajdonságú egyedeket. Mint az előző fejezetekben láthattuk, a rekombináns DNS-módszerek lehetővé teszik agronómiailag fontos gének izolálását és visszaépítését a növények genomjába. Ez a növénynemesítés folyamatával egybeépülő tevékenység új eszköz a kívánt célok elérésében. Míg keresztezés alkalmával a nagyszámú gént érintő, előre nem irányítható rekombinációs folyamatok sora játszódik le, addig a transzformáció egy vagy néhány jól ismert gént épít be. Természetesen egyetlen gén is igen sokirányú hatást fejthet ki. Ezért van szükség a transzgénikus genotípusok nagy számban történő előállítására, a tenyészanyagok éveken át történő értékelésére. Lehetséges, hogy újabb keresztezések révén kell továbbjavítani az elsődleges transzgénikus anyagokat.

A növénynemesítők gyakran nyúlnak a rokon vadfajokhoz mint génforrásokhoz. Egy bizonyos rokonsági körön belül ivaros keresztezéssel megvalósítható a génátvitel. Ezt a kört bővítheti a szomatikus hibridizáció, bár ezek a módszerek egyidejűleg nagyszámú gén átvitelét biztosítják. A géntechnológia ezzel szemben lehetővé teszi tetszőleges élő szervezet (vírus, baktérium, gomba, állat) génjének felhasználását, ezért láthattuk, hogy milyen sokféle géntechnológiai megközelítéssel próbálkoznak a kutatók. Nyilvánvaló, hogy a többféle elképzelés közül csak bizonyos megoldások vezetnek növénynemesítési felhasználásra érdemes tenyészanyaghoz. A génforrások körének bővülésével a növényekben elő nem forduló fehérjék, anyagcsereutak jelennek meg, ezért különös alapossággal kell értékelni a lehetséges kockázatokat akár a fogyasztás szemszögéből, akár a természetes növénypopulációkra kifejtett hatás oldaláról. Az utóbbi szempont csak akkor kerül előtérbe, ha a termesztett növény kereszteződik vadon élő rokon fajokkal. Így a búza, kukorica és burgonya teljesen biztonságos, a beépített gén nem szabadulhat ki. A repcében vagy lucernában lévő transzgén spontán kereszteződéssel átépülhet gyompopulációk génállományába. Ezt a tényt figyelembe kell venni a kibocsátást megelőző hatásvizsgálatok során. Természetesen a beépített transzgén és a repce, lucerna többi génjei azonos eséllyel kerülhetnek át a gyomok génállományába. Eddig nem lehetett megfigyelni a gyomok nemesítődését, ami a kultúrnövények és gyomok közötti génátvitel biológiai jelentőségét nem erősíti meg.

A biotechnológiai módszerekkel nemesített fajták termesztése világszerte gyors ütemben növekszik. A transzgénikus tenyészanyagok szabadföldi kipróbálása engedélyhez kötött, így a rendelkezésre álló adatok igen szemléletesen mutatják a növekedés ütemét. A 16/1. ábra az OECD országokban engedélyezett kísérletek számát mutatja.

Érdemes megemlíteni, hogy a legtöbb kísérlet (37%) kukoricával folyik. Ezt követi a burgonya, a repce és a szója. A kísérletek 85%-át Észak-Amerikában végezték. A növekedés szintén igen gyors a transzgénikus fajták termesztési területét tekintve.

1996.

2,0 millió ha

1997.

12,8 millió ha

1998.

27,8 millió ha (Kína nélkül)

1999.

40,1 millió ha

Igazán pontos adatok a világban folyó termesztésről nincsenek. Becslések szerint 1998-ban csak Kínában 9 millió hektáron termesztettek rovarrezisztens gyapotot. Bármennyire hiányosak az adatok, az biztosan megállapítható, hogy a növekedés üteme figyelemre méltó, különösen, ha értékeljük a földrajzi megoszlást. Míg Észak-Amerikában és Dél-Amerika egyes országaiban (Argentína, Brazília) kiterjedten termesztenek géntechnológiával nemesített (GN) fajtákat, addig Európában lényegében kísérleti stádiumban van az anyagok értékelése. Ennek a technológiai szakadéknak komoly gazdasági kihatásai vannak. Nehéz pontosan előre jelezni a fejlődés várható irányait és ütemét. A kialakult különbség részben észrevehető a közvélemény eltérő nyitottságában a géntechnológiai termékek fogyasztását illetően. Míg az amerikai vásárlók igen jelentős arányban (70–80%) készek genetikailag módosított (GMO) termékeket vásárolni, addig az európaiak elzárkóznak. Különösen Németország és Ausztria közvéleménye ellenzi a GMO termékek forgalmazását. Igen indulatos, sokszor reális valóságtartalmat nélkülöző viták tanúi lehetünk. Bonyolítja a tisztánlátást, hogy a sajtó szenzációt hajszolva felnagyítja a vélt vagy valós problémákat. Mint a korábbi fejezetekben láthattuk, a transzgénikus fajták előállítása bonyolult folyamat, a részletek megértése bizonyos felkészültséget igényel. A használt módszerek az elmúlt években kerültek kidolgozásra, így még nem szerepelhettek a tananyagban. Komoly energiákat igényel a népszerűsítés és a felvilágosítás. Mindezeket alapul véve, differenciált ütemű, a világ különböző részein eltérő mértékű fejlődésre számíthatunk a biotechnológiai termékek elterjedését illetően. Meghatározó tényező az, hogy az Európai Unió milyen politika mellett dönt. Az elzárkózás mögött valószínűsíthető a gazdaságvédelmi törekvés is, hiszen ezen a területen az amerikai technológiai fölény elvitathatatlan.

Látva az eddig elért eredményeket, a jelentős gazdasági kihatásokat, nagyon nehezen képzelhető el, hogy a jelenlegi európai elszakadás hosszabb ideig fennmarad. Még a fejlett, túltermelő európai mezőgazdaság is rákényszerül a rezisztens fajták használatára, ami egyben a kémiai növényvédelem környezetkárosító hatásainak a mérséklését is jelenti. Elkerülhetetlen a súlyosan szennyezett talajok, a vízek terhelésének csökkentése. Láthattuk, hogy számos géntechnológiai megközelítés a minőségi paramétereket javítja. Ipari alapanyagokat előállító növények is génbeépítéssel szolgáltathatnak optimális termékeket. Ha figyelembe vesszük azt, hogy a géntechnológiával kiegészített növénynemesítés a hatékonyság növelése révén jobb terméket jelentő fajták előállításával tudja csak versenyképességét biztosítani, akkor nem merész előrejelzés, az hogy a nem is olyan távoli jövőben a fajták túlnyomó többségének előállításánál használni fogják a géntechnológia nyújtotta előnyöket. Így a géntechnológia integráns része lesz a nemesítésnek, mint ahogy az ma a keresztezés, a szelekció, és a poliploidizáció. A technológia elterjedésének ütemét sok tényező befolyásolja, mint a kutatás előrehaladása, a módszerek tökéletesedése. A vásárlói szokásokat meghatározza majd a termék ára, minősége és az egészséget kímélő sajátosságai. A biotermesztés alapját a rezisztens tenyészanyagok termesztése jelenti, mert csak így lehet a kémiai védekezést mellőzni. Mint a korábbi fejezetekben láthattuk, a rezisztenciagének ma már izolálhatók és a gazdasági növények széles körébe beépíthetők. A valódi biotermesztés jövője csak úgy biztosítható, ha a gazdák élnek a géntechnológiával nemesített fajták által nyújtott előnyökkel.

Kép

16/1. ábra: A transzgénikus növényekkel végzett szabadföldi kísérletek számának ugrásszerű növekedése az elmúlt években (Forrás: OECD adatbázis; http://www-pecd-prg/ehs/service.htm)

A hazai biotechnológia jövőbeni fejlődésének irányait több tényező is jelentősen befolyásolja. Néhány kertészeti mikroszaporító laboratóriumtól eltekintve, idehaza is a fajta-előállító növénynemesítés az elsődleges hasznosítója a sejt- és molekuláris módszerekre épülő technológiáknak. A jelenlegi tevékenység és a jövőbeni fejlődés meghatározója az a tény, hogy Magyarország talaj- és klimatikus viszonyai kiváltságos feltételeket biztosítanak a vetőmagtermesztés számára. Ehhez társul még az ország nemzetközileg is elismert tradíciója a fajta-előállításban. Mind a nemesítés, mind a vetőmagtermesztés nagy szaktudást igényel, és jelentős az a hozzáadott szellemi tőke, amely a termékben, a jó minőségű vetőmagban megtestesül. Mindezek indokolják a mezőgazdaság ezen húzó ágazatának kiemelt fejlesztését. A biotechnológiai és génsebészeti módszerek bevezetése hazánkban viszonylag korán megtörtént. Párhuzamosan az alapkutatási eredmények megszületésével, jelentős erőfeszítések történtek, amelyre támaszkodva ma már szinte minden hazai nemesítő intézetben működik növény-szövettenyésztő laboratórium és rendelkezésre áll a génbeépítéshez szükséges metodikai háttér. A Szegedi Biológiai Központból 13 éve közölték az első idehaza előállított transzgénikus növényről szóló közleményt. A szegedi kukorica- és búzanemesítők már publikáltak cikkeket transzgénikus növények előállításáról. Martonvásáron az MTA Mezőgazdasági Kutatóintézetében és Gödöllőn a Mezőgazdasági Biotechnológiai Központban génpuskát használnak a gén-beépítéshez. Az utóbbi intézetben előállított vírusrezisztens dohány és burgonya tenyészanyagok agronómiai értékelése folyamatban van. A keszthelyi és nyíregyházi burgonyanemesítők rendelkeznek transzgénikus tenyészanyagokkal. A GATE Genetikai és Növénynemesítési Tanszék által előállított transzgénikus szegfűvonalakat üvegházi körülmények között értékelik. Tehát minden alap adott ahhoz, hogy nemesítőink támaszkodjanak a meglévő lehetőségekre. Jelenleg az agronómiai gének korlátozott száma gátolja a szélesebb körű transzformációs programok kivitelezését. Ezért a jövőbeni fejlesztések kiemelt célja új, originális elgondolásra épülő géntechnológiai stratégiák kidolgozása és növénynemesítési felhasználása. A kapacitások szűkösek, ezért összehangolt, országos projektekre van szükség, amelyek biztosítják a molekuláris biológusok és növénynemesítők együttműködését. Természetesen körültekintő mérlegelés szükséges a növényfaj és a javítandó tulajdonság megválasztásához. Az ilyen döntések már gazdasági és piaci szempontokat is figyelembe vesznek. Mivel a magyar mezőgazdaság legfontosabb piacát az Európai Unió országai jelentik és ebben a régióban van a legerősebb konkurencia, fejlesztéseinket az EU-politikához célszerű igazítani, bár más piacok szintén fontos szerepet játszanak. Láttuk, hogy Európa jelentős hátrányban van az USA-hoz, Kanadához viszonyítva. Késik a géntechnológiai termékek piaci bevezetése, ugyanakkor nagyon jelentős erőforrásokat mozgósítanak a kutatásra, fejlesztésre. Magyarország számára kedvező stratégia lehet az, hogy kihasználjuk az EU-csatlakozásig hátralévő éveket és előnyös helyzetet próbálunk termékeink számára biztosítani. Ehhez a fejlesztéseket már most meg kell kezdeni. A tömegáruk helyett egyedi, specifikum értékű termékek felé kell tevékenységünket irányítani. A kiemelkedő minőségű búza (lisztminőség és sütőipari érték, fuzáriumrezisztencia) mellett a kertészeti növények (dinnye, uborka) vagy a gyógynövények nyújthatnak kedvező piaci lehetőségeket.

A hazai növénynemesítési és biotechnológiai tevékenység lehetőségeit ma már lényegesen befolyásolja az a tény, hogy nagy számban és jelentős kapacitással működnek az országban nemesítési és agrokémiai világcégek. Így jelen van több amerikai cég is, akik vezető szerepet játszanak a géntechnológiai fejlesztésekben. A világcégekkel kialakítandó kapcsolat több szempontból is kínál kiaknázható lehetőségeket. Megfelelő feltételrendszer kidolgozása alapot adhat a kölcsönös előnyökre épülő együttműködésekhez, és így lehetővé válhat, hogy a hazai nemesítők felhasználhassák a csúcstechnológiát jelentő géneket. Ezek jelenléte az új, korszerű fajtákban alapfeltétel lehet a jövőbeni fajtaminősítések során. Másik oldalról támogatandó lenne, hogy a világcégek építsenek a hazai kutatási, fejlesztési kapacitásokra, a magyar nemesítők tevékenységére. A kölcsönös előnyökre alapozott együttműködések kedvező helyzetet jelenthetnek nemcsak az európai versenyben, hanem a piac megszerzésében világszerte.

E könyv anyagának összeállításakor megdöbbentő tapasztalatot jelentett, hogy milyen nagyszámú tudományos közlemény használja a géntechnológiai módszereket mind új tudományos felismerések, mind nemesítési célú gyakorlati eredmények elérése érdekében. Nem lehet nem észrevenni, hogy egy igen jelentős technológiai forradalom tanúi, részesei vagyunk, amely minden bizonnyal hatást gyakorol a következő évezred emberének mindennapjaira. Mint minden emberi próbálkozás, ez a technológia is hordozhat magában kockázatot, de ez nem jelenti azt, hogy ne éljünk az előnyök adta lehetőségekkel, és természetesen minden lehetséges eszközzel a problémák elkerülésére kell törekednünk. Csak kiterjedt alapkutatással, a növények életfolymatainak megismerésével lehet biztonságossá tenni a géntechnológia felhasználásával előállított termékeket. Egy fejlődési spirál kezdetén vagyunk, és állandó erőfeszítést igényel mindenegyes újabb fok megtétele. Ma még nehezen jósolható meg, hogy miként érvényesül a géntechnológia szerepvállalása az élelemiszert túltermelő fejlett világ, illetve az éhínség súlytotta fejlődő világ országainak mezőgazdaságában. Mindenesetre súlyos mulasztás lenne, ha a magyar mezőgazdaság és fejlesztéspolitika nem készülne fel az új technológiák bevezetésével összefüggő kihívásokra. A kutatói közösség eddig is törekedett a módszerek bevezetésével újdonságértékű eredményekkel ezt a felkészülést segíteni és a versenyképességet biztosítani.