sou · GOB3103d1 · 2001-01-01 00:00:00 — På motsvarande sätt väntas resultat från kartläggningen av ris, som har en relativt liten arvsmassa, förenkla det fortsatta arbetet med andra sädesslag. Genkartor och kunskap om genernas exakta utseende väntas få väl så stor betydelse för traditionell växtförädling som vid genteknisk förändring. pågår uppbyggnad av genkartor för flera husdjur. Mycket arbete återstår innan alla gener är identifi- erade. Arvsmassan hos olika däggdjur visar emellertid stora likheter och på så sätt kan forskningen om människans gener komma djurforskningen till godo och tvärtom. Sannolikt kommer DNA-tester att bli allt viktigare vid urval av avelsdjur. Testerna kan användas antingen för att identifiera bärare av önskade anlag eller för att påvisa gener som man av något skäl inte vill föra över till nästa generation. Sådana tillämpningar av gentekniken innebär inte någon introduktion av främmande gener. Det handlar i stället om en ny metod att välja ut avelsdjur på basis av den ärftliga variation som uppkommit på naturlig väg. De gene- tiska markörerna kan också användas för att fastställa släktskapet mellan olika raser och för att identifiera raser som är viktiga att bevara med hänsyn till den genetiska variationen. Liksom hos de landlevande husdjuren används gentekniska metoder för att kartlägga fiskars arvsmassa. Genetiska markörer kan bland annat användas för att analysera sammansättningen i Jord- och skogsbruk m.m. fiskbestånd där det finns utplanterad fisk tillsammans med lokalt anpassade fiskstammar (och , 1993). I har denna teknik fått relativt stor användning för att övervaka och förhindra utfiskning av naturliga bestånd. Kartläggningen kommer också få betydelse inom konventionell fiskförädling. Även för skogsträd pågår en genetisk kartläggning. kemi samt KTH samarbetar i ett projekt för att kartlägga arvsmassan hos poppel.1 I pågår ett liknande projekt med en sydstatstall. Syftet är att få kunskap om arvsmassans uppbyggnad och hur generna reglerar olika egenskaper. Man vill också hitta markörer för viktiga egenskaper och isolera specifika gener. Liksom för jordbruksväxter väntas den genetiska kartläggningen leda till att den traditionella skogsträds- förädlingen blir effektivare genom markörstyrt urval av föräldra- plantor. hoppas man kunna identifiera gener som kan vara intressanta att föra över med hjälp av genteknik. Traditionell förädling av skogsträd försvåras av att träd har lång livscykel. En säker bedömning av egenskaperna kan göras först när plantorna uppnått en tredjedel av tiden till avverkning. Ett attrak- tivt alternativ till försök av detta slag är att ta prov på späda plantor och undersöka om de har gener för egenskaper man strävar efter. Med tillgång till lämpliga markörer skulle detta kunna bli möjligt. arbetar med att utveckla tekniken så att man kan påskynda förädlingsarbetet. En svårighet är emellertid att egenskaper som stresstolerans, till- växthastighet och vedsammansättning är kvantitativa egenskaper, som regleras av ett stort antal gener. Många av dem är ännu inte identifierade. En annan svårighet är att markörernas värde endast kan bedömas sedan träden vuxit upp, vilket kan ta , särskilt i länder som där barrträden avverkas efter 60 till . Därför används träd med kortare livscykel för att utveckla metodi- ken, som till exempel eucalyptusträd, som kan avverkas . Dessutom är de kommersiellt intressanta. Gener kan överföras mellan arter utan genteknik Äldre tiders växtförädling innebar som regel att man använde den genetiska variationen inom arten. Korsningar mellan olika arter var oftast resultatlösa eller ledde till avkomma med försämrad vitalitet eller fortplantningsförmåga. Det finns dock undantag där man 1 kemi (1998). Jord- och skogsbruk m.m. lyckats bredda basen för förädlingsarbetet genom att föra in gener från andra arter. För vete har man till exempel lyckats använda korsningsmetodik för att överföra genetiskt material från andra arter. Dagens brödvete innehåller således bitar av arvsmassa från både råg och kvickrot, vilket medför ökad resistens mot bladrost. En ny teknik för överföring av genetiskt material mellan olika arter är somatisk hybridisering, som är en cellbiologisk teknik där celler från olika växter smälts samman i provrör. Från de samman- smälta cellerna kan man få fram nya plantor med gener från båda föräldraplantorna även när de inte kan korsas med varandra på naturlig väg. Inom samma växtfamilj kan metoden användas för att skapa hybrider som kombinerar ursprungsarternas totala arvs- massor. Mellan arter från olika familjer är det normalt bara möjligt att överföra enstaka gener genom somatisk hybridisering. Försök att använda tekniken för att överföra gener mellan växter och djur har varit resultatlösa. Gentekniken innebär nya möjligheter och ökad precision Gentekniken har gett växtförädlingen nya möjligheter att flytta gener av tänkbart intresse mellan arter. I princip är det möjligt att flytta gener mellan vilka arter som helst på ett sätt som vanligtvis inte kan ske i naturen. Gentekniken kan användas för att tillföra, förstärka, hämma eller eliminera egenskaper. Förädlaren vet vilket material som överförs och kan analysera den förändrade växten och ta reda på var i arvsmassan genen introducerats. Genteknik på jordbruksväxter har en betydande potential Storskalig odling av gentekniskt förändrade grödor har förekommit . Fördelarna med tekniken förefaller stora. Genteknisk förändring kan användas för att påverka såväl skördens kvantitet som dess kvalitet. De sorter som finns på marknaden är i de flesta fall toleranta mot vissa ogräsbekämpningsmedel eller resistenta mot vissa insekter. Det pågår en utveckling av växter, som är resistenta mot torka, frost mögelsvampar och virus och sådana som kan producera skräddarsydda råvaror för till exempel bioplaster, förändrad fettsyrasammansättning i vegetabiliska oljor och förändrad stärkelsesammansättning. Det utvecklas också växter med bättre Jord- och skogsbruk m.m. näringsvärde, minskad halt allergener och naturliga gifter, ökad tillväxthastighet, avkastning och hållbarhet samt ändrad smak, form och utseende. av de genförändrade växterna i kommersiell odling är utvecklade för att öka arealavkastningen. Produkter som har bättre kvalitet och högre saluvärde väntas emellertid få allt större betydelse . kan den nya tekniken öppna nya möjligheter för jordbru- ket. Forskning pågår för att med hjälp av genteknisk förändring göra det möjligt att övergå från att odla bulkprodukter till att odla nischgrödor som skräddarsytts för industrins eller konsumenternas behov. En motsvarande utveckling kan väntas inom skogsnäringen. Andra typer av nischprodukter utvecklas inom den ekologiska odlingen, där gentekniskt förändrade organismer inte får före- komma. Växtförädlingsföretagens bas är fortfarande den klassiska växt- förädlingen. De gentekniska metoderna innebär emellertid att arbetet kan bli mera precist, att tempot i förädlingsarbetet kan öka och att tillgången på gener som är möjliga att föra in i förädlings- programmen blir större. Det torde till exempel bli möjligt att påverka sädesslagens sjukdomsresistens och härdighet mot torka och frost genom att föra över gener från vilda gräsarter. Gentekni- ken kan dock ännu så länge bara användas för att förändra enkla egenskaper som styrs av ett litet antal gener. För mer komplicerade egenskaper, som kvävefixering, kan traditionell förädling vara ett bättre alternativ. De gentekniska metoderna utvecklas emellertid snabbt. Gener förs över med genkanon eller bakterier Genteknisk förändring av växter sker som regel med hjälp av så kallad genkanon eller med bakterier som tillhör släktet Agrobacte- rium. Med genkanonen skjuts små metallpartiklar, som täckts med DNA, in i en cellsuspension med hjälp av komprimerat helium. En liten del av det tillförda genetiska materialet kommer i enstaka fall att frigöras i växtcellernas kärna och därefter integreras i arvsmas- san. Från sådana celler kan man odla fram en ny gentekniskt för- ändrad växt, där alla celler innehåller och uttrycker tillfört DNA. Tekniken kan användas för förändring av alla växter. Förändring med hjälp av Agrobacterium innebär att gener förs över från bakterie till växt med hjälp av en process som förekom- mer i naturen och som innebär att DNA från ett litet DNA-frag- Jord- och skogsbruk m.m. ment (en plasmid) i bakterien förs in i växtens celler. Genom att konstruera syntetiska plasmider, som innehåller de gener man öns- kar uttrycka, det vill säga få att fungera i växten, kan mekanismen användas för att föra över främmande DNA. Listan över växter som förändrats på detta vis upptar över hundra olika arter och ökar ständigt. Metoden är emellertid i huvudsak begränsad till agrobak- teriernas naturliga värdväxter, de tvåhjärtbladiga växterna (till exempel tobak, potatis, tomat). Enhjärtbladiga växter, som majs, ris och vete, har i vissa fall kunnat förändras med Agrobacterium, men för dessa växter används oftast genkanon. Gener kan slås på och stängas av För att den överförda genen skall uttryckas på avsett sätt, måste den förses med en lämplig kontrollsekvens, en promotor, som skall reglera genens aktivitet. Vissa promotorer är alltid aktiva, medan andra bara fungerar i vissa växtdelar eller under vissa stadier av växtens utveckling. De kan också ha olika styrka, det vill säga olika grad av aktivitet. Ofta är ett starkt uttryck av genen i hela växten fördelaktigt, till exempel om man vill göra växten tolerant mot ogräsbekämpningsmedel. I andra fall är ett sådant uttryck inte nödvändigt eller önskvärt. Till exempel kan en förändring av fettsyrainnehållet i frön eller stärkelsesammansättningen i potatis med fördel styras av en promotor som endast är aktiv i fröet respektive rotknölarna. Det finns dessutom kontrollsekvenser som är inducerbara, det vill säga där den överförda genen under normala förhållanden är inaktiv, men där den kan aktiveras för att till exempel synkronisera växtens blomning så att det går att styra när det är dags att skörda. Vid all överföring av främmande gener är det nödvändigt att använda markörer för att skilja de celler där överföringen lyckats från dem där den inte lyckats. Utan markör skulle chansen att hitta en som lyckats bland de icke-förändrade, i princip vara obefintlig. Som markör används ofta en gen som ger resistens mot antibiotika. Gener som ger tolerans mot ogräsbekämpningsmedel eller höga salt- eller sockerhalter kan också användas. Genom att utsätta cel- lerna för till exempel ett antibiotikum inaktiveras celler som inte Jord- och skogsbruk m.m. tagit upp markören, medan celler som gjort det växer mera nor- malt. Det finns metoder för att eliminera tillförda markörer sedan de fyllt sin funktion. Metoder av detta slag är eftersträvansvärda ur växtförädlingsföretagens synvinkel, eftersom växtsorter med kvar- varande markörer kan försvåra selektionen av nya gener i framti- den. Metoden kan emellertid inte användas för grödor där för- ökningen sker vegetativt, till exempel för potatis. Bakvända gener för att ta bort oönskade egenskaper Genom att sätta in en gen baklänges (eng. anti-sense) i kromo- somer, kan man få ett försvagat uttryck eftersom den bakvända genen motverkar genens normala funktion. Det kan resultera i en förlorad eller reducerad egenskap. Ett krav för god effekt är att den bakvända genen är helt eller nästan helt identisk med den gen vars uttryck skall elimineras eller minskas. Det innebär som regel att man måste isolera den gen som skall förändras, från den aktuella växten. Exempelvis har tomater med fördröjd mognad utvecklats med bakvända gener. Odlingen av gentekniskt förändrade växter ökar – men utvecklingen kan brytas Odling av gentekniskt förändrade växter upptar endast en begrän- sad del av jordens odlade areal, som totalt är cirka 1,5 miljarder hektar. Tendensen är dock stigande. Odlingen av gentekniskt för- ändrade växter ökade till 27,8 mil- joner hektar och år 1999.2 Utveck- lingen pekar mot att allt fler typer av gentekniskt förändrade växter kommer att odlas i allt flera länder på allt större arealer. Den totala världsmarknaden för genförändrade grödor var cirka 2,2 miljarder USD. beräknas den växa till 3 miljarder USD, till 8 miljarder USD, och till 25 miljarder USD.3 Om detta sker riskerar växtförädlingsföretag, som inte till- ägnar sig den nya tekniken, att tappa i konkurrenskraft, att slås ut från de stora och lönsamma marknaderna och bli hänvisade till att utveckla utsäde för växtslag och områden som är ointressanta för 2The for the Aquisition of Agri-biotech (ISAAA). Jord- och skogsbruk m.m. de dominerande företagen. Bland bönder växer emellertid oron för att de europeiska konsumenternas motstånd mot gentek- niskt förändrade jordbruksprodukter – tillsammans med de allt vanligare kraven på särhållning och märkning – kan leda till att de tappar viktiga exportmarknader och att det blir mindre lönsamt att odla genförändrade grödor. svarade för av den totala odlingen globalt av gentekniskt förändrade grödor, för , för och för . Austra- lien, , , , och svarade tillsammans för . De viktigaste grödorna var soja- bönor, som odlades på av den totala arealen för gene- tiskt förändrade växter (genetically modified organisms, GMO, majs (), bomull () och raps (). Potatis, squash och papaya svarade för av den totala arealen. De vanligaste förändringarna gällde tolerans mot ogräsbekämpnings- medel (av arealen), insektsresistens () och en kombination av tolerans mot ogräsbekämpningsmedel och insekts- resistens ().4 leder när det gäller att utveckla och använda gentekniskt förändrade grödor. Det finns därför anledning att studera utveck- lingen där mera i detalj. hade 6 057 ansök- ningar om tillstånd för fältförsök (5 021) eller utsläpp på markna- den (1 036) lämnats in till de amerikanska myndigheterna. Av dessa hade 4 583 respektive 898 godkänts, medan 277 respektive 124 underkänts eller dragits tillbaka. Övriga var under behandling. De vanligaste grödorna var majs, potatis, tomat, sojaböna och bomull. Bland andra grödor kan nämnas tobak, raps, ris, vete, sockerbetor, gurkor, meloner, äpplen, päron och jordgubbar. De flesta ansökningarna gällde tolerans mot ogräsbekämpningsmedel, insektsresistens, olika produktegenskaper, virusresistens och svampresistens. var , Pioneer, AgrEvo, Du , DeKalb och Calgene.5 5Animal and (). Jord- och skogsbruk m.m. Blygsam odling inom EU Inom EU har den kommersiella odlingen av gentekniskt föränd- rade grödor varit mycket blygsam. odlades insekts- resistent majs i , i och på en mindre areal i . hade 12 grödor blivit godkända för utsläpp på marknaden. Ytterligare 15, varav en är SvalöfWeibulls gentekniskt förändrade potatis, hade passerat den första granskningen och befann sig i olika stadier av beslutsproces- sen enligt direktiv /220/EEG.6 Till hade totalt 1 587 ansökningar om fältförsök med gentekniskt förändrade grö- dor lämnats in inom EU. Flest ansökningar hade lämnats in i (469), (264), (190), (181) och (117). De vanligaste arterna var majs (416), raps (326), sockerbeta (231), potatis (178) och tomater (70).7 I har sammanlagt 78 ansökningar om fältförsök med gentekniskt förändrade lantbruks- växter lämnats in, varav 76 beviljats och två avslagits av . Av de godkända ansökningarna gällde 33 raps, 26 potatis, 16 sockerbetor, 1 rybs och 1 försök med äppelgrundstam- mar som på genteknisk väg fått förbättrad rotbildningsförmåga. De två avslagen gällde raps som var resistent mot svamp och ett ogräs- bekämpningsmedel. Den sammanlagda arealen för fältförsök i Sve- rige var totalt , varav utgjordes av försök med potatis.8 Nya möjligheter för jordbruket har jordbruket blivit allt effektivare. Nya meto- der och nya växtsorter har förbättrat såväl skördarnas storlek som livsmedlens kvalitet. har kraven på lönsamhet inneburit att jordbruket blivit allt mera storskaligt. En metod som fått stor betydelse är att bekämpa skadeorganismer med kemiska preparat. Ett alternativ till det alltmer industrialiserade lantbruket är det ekologiska, som bedrivs utan handelsgödsel och bekämpnings- medel. Denna produktion ökar och bedrivs på allt större enheter. Merpriset för produkterna och lägre kostnader för insatsmedel gör det ekologiska lantbruket ekonomiskt intressant. Gentekniskt för- ändrade organismer får inte användas inom detta lantbruk. Jord- och skogsbruk m.m. För det traditionella jordbruket kan gentekniken innebära en väg till ökad lönsamhet. Risker finns dock att miljön påverkas negativt och att odlingen av äldre sortmaterial försvinner. Andra risker är att utsädesproduktionen koncentreras till ett fåtal stora företag och att möjliga vinster uteblir på grund av minskad efterfrågan från konsumenternas sida. Bättre lönsamhet kan fås genom ökad arealavkastning (främst genom minskade skördeförluster), högre kvalitet, minskad arbets- insats, minskade kostnader för drivmedel och minskad förbrukning av bekämpningsmedel. Ett exempel är att i var avkastningen i genomsnitt högre vid odling av genförändrade majs än vid odlingar av den konventionella motsvarigheten – trots att mindre mängd kemiska medel används för att bekämpa insekter.9 minskade angreppen av mögelsvampar. Anledningen är att den gentekniskt förändrade är resistent mot angrepp från majsmott. Kemisk bekämpning av majsmott är såväl dyr som ineffektiv, eftersom larverna snabbt tränger in i majsstjälkarnas inre, där de inte är åtkomliga för kemikalier som anbringas på växternas yta. Odling av gentekniskt förändrade, herbicidtoleranta grödor har inneburit att mängden aktiv substans för kemisk ogräsbekämpning har minskat vid såväl kommersiell odling som vid försöksodlingar av grödor. Normalt reduceras förbrukningen av kemikalier med 20–jämfört med gängse metoder med likvärdig eller högre avkastning och med likvärdigt eller bättre resultat vad bekämpningsresultatet beträffar. Enligt uppgifter från såväl de amerikanska myndigheterna (USDA) som tillverkaren av ogräsbe- kämpningsmedel, och oberoende studier (, 1997) förekommer emellertid betydande variationer från plats till plats och från gröda till gröda. Sojabönor, som är toleranta mot ogräsbekämpningsmedlet glyfosat, kan odlas i kombination med reducerad jordbearbetning, så kallad conservation tillage. Det är en metod som minskar ero- sionen och risken för markpackning. Metoden innebär minskad plöjning och mekanisk ogräsbekämpning, åtgärder som oftast krävs vid användning av andra ogräsbekämpningsmedel. Härigenom kan dieselolja, motsvarande en årlig förbrukning på i genomsnitt per hektar, sparas. Om herbicidtoleranta sojabönor odlas innebär metoden dessutom en tidsbesparing för odlaren , om arealen är 100 hektar.10 10Censervation Technology Information Center, West Lafayette, IN. Jord- och skogsbruk m.m. Gentekniskt modifierade grödor kan också leda till besparingar genom minskad förbrukning av bekämpningsmedel. inne- bar odling av gentekniskt förändrade grödor att lönsamheten för bönder totalt förbättrades med cirka 315 miljoner USD. I var den totala förtjänsten i jordbrukarledet drygt 50 miljoner dollar.11 kan den nya tekniken öppna nya möjligheter för jordbru- ket. Forskning pågår för att med hjälp av genteknisk förändring göra det möjligt att odla nischgrödor som skräddarsytts för indust- rins och konsumenternas behov. En motsvarande utveckling kan väntas inom skogsnäringen. Besparingen kan dock variera år beroende på behovet av att bekämpa skadeinsekter. Fördelar för industrin – om marknaden vill För industrin kan gentekniken ha många intressanta tillämpningar. Tänkbara möjligheter är tillgång till bättre råvaror, minskade pro- duktionskostnader och möjlighet att utveckla nya, högkvalitativa produkter. Berörd industri är i första hand växtförädlings- företagen, kemiföretagen (som alltmer har gått in på växtföräd- lingens område), livsmedelsindustrin, skogsindustrin och annan industri baserad på förnybara råvaror. En fortsatt utveckling kan vidare innebära att nya, kunskapsintensiva verksamheter växer fram. Exempelvis kan produktion av läkemedelssubstanser i växter, inklusive mänskliga hormoner och antikroppar, bli av intresse för läkemedelsindustrin. För kemikalieföretagen var den moderna bioteknikens insteg inom växtförädlingen till en början ett hot. De nya metoderna öppnade möjligheter att skräddarsy växter på ett sådant sätt att behovet av växtskyddskemikalier minskade. Företagen riskerade därmed att mista sin marknad och det blev nödvändigt att utveckla kompetens inom växtförädling och genteknik för att kunna anpassa sig till och dra fördel av den kommande utvecklingen. Således har flera stora kemiföretag gått in i växtförädlings- branschen för att kunna bevara och befästa sin position på marknaden, ofta genom att köpa upp växtförädlingsföretag. Exempel på detta är samarbetet mellan och och DuPonts köp av . Detta har lett till att utsädesbranschen är på väg att genomgå samma koncentration och strukturrationalisering som redan skett i många Jord- och skogsbruk m.m. Alltmer av resurserna inriktas mot de mest lönsamma grödorna och marknaderna, medan marginella grödor och områden, som norra delen av , blir mindre intressanta. Förädlingsindustrin kan dra fördel av den nya tekniken genom att få råvaror som, redan i växten, har skräddarsytts för avsett ändamål. Ett exempel på detta är genförändrad potatis som utvecklats av . Denna potatis odlas endast för industriellt bruk. Andra exempel är tomater med högre torrsub- stanshalt (sparar energi vid tillverkning av tomatpuré), växter som producerar oljor som optimerats för olika tekniska ändamål, korn som optimerats för öltillverkning och träd med förändrad cellu- losafiberstruktur eller lignin med ökad extraherbarhet. Men gentekniken är bara intressant för industrin om de gentek- niskt framställda produkterna accepteras av marknaden. Opinionen bland allmänhet och politiker i har fått den europeiska industrin att tveka inför att göra motsvarande satsningar. och handelskedjor riskerar såväl good-will som marknadsandelar om de planerar att producera eller sälja livsmedel från gentekniskt förändrade grödor. Detta kan innebära försämrad konkurrensförmåga för den europeiska livsmedels- industrin och att företag som vill delta i den fortsatta utvecklingen väljer att förlägga hela eller delar av sin verksamhet utanför . En knapp tredjedel av jordens isfria landyta, 4–4,5 miljarder hektar, är bevuxen med skog. Den svenska skogsarealen är , varav är produktiv skogsmark. Skogen är en viktig naturresurs som levererar bränsle, byggnadsmaterial och råvara till pappersindustrin och annan kemisk industri. Jordens skogsareal minskar dock snabbt. väntas användningen av skogsråvara för olika ändamål öka. För att undvika att jordens skogsområden krymper ytterligare i jakten på skogsråvara, måste den biologiska produktiviteten i skogarna öka betydligt. Gentekni- ken kan här få stor betydelse vid förädling av skogsträd. Jord- och skogsbruk m.m. Klonskogsbruk ger ökad avkastning Föryngringen av den svenska skogen sker till betydande del på naturlig väg. På större delen av skogsarealen sker den dock genom plantering, varvid plantorna oftast är fröförökade. Vid fröför- ökning används som regel frö från fröplantager eller från så kallade plusträd, det vill säga träd med lämpliga egenskaper. Inom skogs- trädsförädlingen bedrivs arbete för att höja kvaliteten på frömateri- alet. Vid såväl naturlig föryngring som fröförökning handlar det om sexuellt förökade plantor. Alla plantor får då en unik genupp- sättning som sannolikt aldrig funnits tidigare och som aldrig kom- mer att uppstå på nytt . När man får fram träd som upp- visar särskilt goda egenskaper för en viss användning eller som är särskilt väl anpassade till en viss miljö, kan det vara effektivt att föröka dem vegetativt, det vill säga med sticklingar eller med någon annan metod för könlös förökning. På det sättet kan man fram- ställa ett stort antal individer, en klon, med samma anlagsuppsätt- ning som ursprungsplantan.