Генетично модифіковані сорти рослин та їх використання в Україні

475
Генетично модифіковані сорти

Наука невпинно рухається вперед, не є винятком і сфера сільського господарства, де справжнім проривом стала поява генетично модифікованих (ГМ) сортів рослин. Проте це поняття і досі залишається terra incognita не тільки для пересічного українця, а й для багатьох фахівців у сфері сільського господарства і часто викликає дискусії.

ЩО ТАКЕ ГМ-РОСЛИНИ І ЯК ЇХ СТВОРЮЮТЬ?

ГМ, або трансгенні рослини – рослини, генетичний матеріал (послідовність ДНК) яких було штучно змінено.

Зрозуміло, що методи створення ГМО бувають різними, але для створення генетично модифікованих (ГМ) рослин наразі найчастіше використовують метод так званої агробактеріальної трансформації. Агробактерії – паличкоподібні бактерії, що живуть у ґрунті. Внаслідок пошкоджень вони здатні проникати до коренів, уражуючи понад 1000 видів рослин і спричиняючи утворення пухлин на корінні (так звані корончасті галли). Ця хвороба, відома під назвою бактеріальний рак коренів (зобуватість коренів, кореневий рак), характерна для багатьох сільськогосподарських культур – соняшнику, буряків, моркви, томатів, винограду, низки плодових та ягідних. Агробактерія «трансформує» клітину кореня рослини, тобто вбудовує частину своєї Ті-плазміди (невелика кільцеподібна молекула ДНК) у ядро рослинної клітини. Плазміда містить ділянку, що відповідає за синтез рослинних гормонів, а підвищений їх рівень, власне, і спричиняє появу пухлин.

Саме здатність агробактерії вбудовувати своє ДНК в ДНК рослини є ключем до створення ГМ-рослин. Спочатку плазміду «роззброюють», тобто видаляють непотрібні частини, зокрема, й ті, що відповідають за синтез фітогормонів. Їх замінюють послідовностями з певною (однією чи кількома) бажаною ознакою та селективним маркером. Останній часто є геном стійкості до певного антибіотика чи гербіциду й необхідний для ідентифікації тих клітин, які були успішно трансформовані. Такими «удосконаленими» плазмідами, які більше не спричиняють утворення пухлин і водночас містять нові послідовності, трансформують рослинні клітини. Для цього змішують агробактерії та рослинні клітини. На наступному етапі застосовують антибіотик або гербіцид, завдяки якому вибраковуються клітини, що не були успішно трансформовані. З решти клітин відтворюють цілісний організм рослини, який вже є генетично модифікованим.

Послідовності, що вбудовують у плазміду, можуть бути різними. Наприклад, створено так званий «золотий рис», що містить попередник вітаміну А і може бути дуже цінним для країн, де спостерігається дефіцит цього вітаміну. Деякі культури модифіковані таким чином, що проявляють стійкість до дії гербіцидів (кукурудза, ріпак, цукровий буряк тощо). У США вирощують картоплю, що не хворіє на фітофтороз. Методами агробактеріальної трансформації створено петунії з жовтим забарвленням квіток, блакитні та фіолетові гвоздики. Тобто простір для фантазії величезний.

Крім того, в останні роки популярності набувають методи цілеспрямованого редагування геному, зокрема, найбільш прогресивним наразі вважається технологія CRISPR/Cas9. За допомогою так званої гідової РНК в геномі визначається точне місце, а фермент Cas9 «розрізає» ланцюжок ДНК. Потім розрив може «ремонтуватися» двома способами. Перший спосіб відбувається за допомогою ферменту лігази, яка просто з’єднує кінці. Цей метод не точний і часто призводить до втрати нуклеотидів та їх перестановок, що, власне, і є метою модифікації – такий ген більше не може нормально функціонувати і «вимикається». Другий спосіб – гомологічна рекомбінація, що відбувається за наявності матриці – ДНК, яка є ідентичною до ділянки, де стався розрив. В такому разі частина нуклеотидів у місці розриву видаляються, потім матриця зшивається з кінцями розриву і надалі відбувається добудовування і відновлення ланцюга. Такий метод дуже точний, і відновлена ділянка за своєю послідовністю повністю збігається з ділянкою ДНК до розриву. Модифікація гену в такому випадку полягає в тому, що створюють матрицю, кінці якої ідентичні ланцюгу в місці розриву, а середня частина містить фрагмент, який необхідно додати в ДНК.

З кожним роком кількість культур, на яких проводять дослідження та випробування із застосуванням CRISPR/Cas9, зростає. Зокрема, цим методом вже модифіковані кукурудза, соя, пшениця, томати, соняшник, які мають підвищену врожайність; печериці, що менше темніють при механічному травмуванні; рижій із підвищеним вмістом олії в насінні тощо.

ЧИ ПОШИРЕНІ ГМ-РОСЛИНИ У СВІТІ?

За даними Міжнародної служби з моніторингу застосування агробіотехнологій (International Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications, ISAAA), станом на 2018 рік посівами та насадженнями ГМ-рослин зайнято 191,7 млн га у 26 країнах світу. Безперечно, лідером світового вирощування ГМ-культур є США; площі, зайняті ГМ-рослинами в цій країні, становлять 75 млн га. До п’ятірки країн-лідерів (станом на 2017 р.) входять також Бразилія, Аргентина, Канада та Індія.

Генетично мидифіковані сорти-2За обсягами найбільше у світі вирощують ГМ-сою, на другому місці – кукурудза, на третьому – бавовник. Іншими ГМ-культурами, які комерційно вирощують у різних країнах, є ріпак, цукровий буряк, люцерна, папая, картопля, техаський гарбуз, баклажан, цукрова тростина, яблуня. При цьому для частини з них зареєстровано 1–3 генетичні модифікації (наприклад, петунії, троянди), а для деяких – десятки й навіть сотні (наприклад, соя – 42, бавовник – 63, кукурудза – 231).

ЯКА НЕБЕЗПЕКА КРИЄТЬСЯ В ГМ-РОСЛИНАХ?

Жодних науково обґрунтованих даних, які б свідчили про пряму шкоду ГМО для здоров’я людини, немає. Теоретично продукти харчування на основі ГМ-рослин могли б бути шкідливими, якщо «вбудувати» в рослину послідовності ДНК, що відповідатимуть за синтез завідомо небезпечної сполуки (наприклад, яка може спричиняти алергію). Проте саме «чужерідна» ДНК, так само як і ДНК, що міститься в кожній рослинній клітині, в шлунково-кишковому тракті людини розщеплюється на «маленькі цеглинки» – нуклеотиди, які є універсальними для всіх живих істот і які потім організм людини використовує для відтворення власного ДНК при поділі клітин, а тому є цілком безпечною. Зазначимо, що продукти харчування на основі ГМО, які пройшли перевірку на безпечність, дозволені Єврокомісією.

Якщо ж говорити про вплив на довкілля, то тут все ж існують певні ризики. Насамперед вони пов’язані з побоюваннями, що внаслідок гібридизаційних процесів гени можуть «втекти». Наприклад, при вирощуванні ГМ-жита воно потенційно може гібридизувати з диким житом (Secale sylvestre Host.), що досить часто зростає як бур’ян у лісостеповій та степовій зонах України, і таким чином «передавати» йому модифіковані гени. Наслідки такого процесу в майбутньому можуть бути непередбачуваними.

Читати по темі: Технология выращивания ГМ-сои

Або ж інший приклад – вівсюг (Avena fatua L.), що може вільно схрещуватися з вівсом посівним (Avena sativa L.). В такому випадку вівсюг може набути нових особливостей, скажімо, стійкості до гербіциду.

Крім того, існують деякі побоювання, що гени стійкості до антибіотиків можуть перейти до патогенних бактерій, які набудуть стійкості до цих препаратів, і лікування ними людей чи тварин буде неефективним. Це ж стосується і близького розташування культур, наприклад, модифікованого та звичайного сортів гречки. Останній може «забруднитися» модифікованими генами, якщо поля будуть розташовані поряд. При цьому вирощування великої кількості сільськогосподарських культур видається безпечним, оскільки вони або є самозапильними, або розмножуються вегетативно, або ж не мають «близьких родичів», з якими могли б гібридизувати, на певній території.

Розробляються також нові технології трансформації, які унеможливлять перенесення трансгенів. Одним із перспективних напрямів видається трансформація не ядерної ДНК, а хлоропластної. Пилок переважної більшості рослин пластиду не містить, а тому «забруднення» інших рослин модифікованим матеріалом у такому випадку неможливе.

ЯК ЗАКОНОДАВЧО РЕГУЛЮЄТЬСЯ СТВОРЕННЯ ТА ВИРОЩУВАННЯ ГМ КУЛЬТУР?

Дослідження і використання ГМО, в тому числі й ГМ-рослин, регулюється Законом України «Про державну систему біобезпеки при створенні, випробуванні, транспортуванні та використанні генетично модифікованих організмів». Він був прийнятий ще в 2007 році, але, попри це, на сьогодні в Україні немає жодної офіційно зареєстрованої ГМ-рослини. Також ще не створена мережа випробувальних лабораторій, передбачена законодавством.

Хоча визначення генетичної модифікації з біологічної точки зору принаймні наразі видається чітким, з юридичної точки зору виникає багато дискусійних питань. Зокрема, у США під контроль Міністерства сільського господарства (United States Department of Agriculture, USDA) як ГМО потрапляють сорти, створені на основі агробактеріальної трансформації, але не на основі CRISPR/Cas9, оскільки вони не мають привнесеної чужорідної ДНК або така ДНК перенесена від близькоспорідненого родича і могла б виявитись у геномі і шляхом класичної селекції внаслідок схрещування. Водночас у Європейському Союзі поняття ГМО в законодавстві було визначено ще до появи технік цілеспрямованого редагування геному, в тому числі CRISPR/Cas9, і, відповідно, будь-яка зміна геному генно-інженерними методами, принаймні наразі, вважається генетичною модифікацією. Українське законодавство визначає ГМО як «будь-який організм, у якому генетичний матеріал був змінений за допомогою штучних прийомів переносу генів, які не відбуваються у природних умовах». З такого визначення випливає, що сорти, створені на основі агробактеріальної трансформації, підпадають під дію закону, оскільки передбачають перенесення генів у геном рослини за участю плазміди агробактерії. Але у деяких випадках модифікацій на основі CRISPR/Cas9, коли відбувається редагування геному без внесення генетичного матеріалу ззовні, а, наприклад, спостерігається «вимкнення» гену, така модифікація не підпадає під визначення ГМО згідно з законом.

Українським законодавством передбачено більшість ризиків від використання ГМО, описаних нами вище. Згідно з законом, вирощування ГМ-рослин у «відкритій системі» (тобто при контакті з навколишнім природним середовищем, наприклад, при вирощуванні на полях) можливе лише після проведення державної реєстрації. Така реєстрація передбачає, що ГМО є безпечним для людини, сільськогосподарських рослин і тварин, інших живих організмів, у тому числі не спричиняє негативного впливу на їхній геном (послідовності ДНК). Хоч існують деякі побоювання, що певна інформація про ГМО може бути конфіденційною і громадськість не буде ознайомлена з можливими ризиками, проте, згідно з законом, дані щодо його впливу на здоров’я людини та довкілля мають бути відкритими і загальнодоступними.

Генетично модифіковані сорти рослин повільно наближаються до впровадження в Україні. Посіви таких сортів набувають дедалі більшого поширення у світі, подобається нам це чи ні. Отже, потрібно відкинути всі упередження і водночас бути озброєними інформацією про ГМ-рослини, їхні переваги та потенційні ризики.

Вікторія Мартинюк, канд. біол. наук, головний спеціаліст відділу нагляду в насінництві та розсадництві управління фітосанітарної безпеки Головного управління Держпродспоживслужби в Рівненській області

Опубліковано в журналі “Агроном”, 2019

Найсвіжіші матеріали читайте в журналі «Агроном». Слідкуйте за головними агрономічними новинами на нашій сторінці у Facebook та каналі в Telegram