PowerPoint-pr

1
Bioteknologi med faglige briller muligheder og
visioner Preben Bach Holm Institut for Genetik
og Bioteknologi Aarhus Universitet Det
Jordbrugsvidenskabelige Fakultet Forskningscenter
Flakkebjerg 4200 Slagelse Foreningen af Danske
Svinekonsulenter Nytårskuren 7. og 8. januar 2010
Vejlefjord Hotel
2
Plante-produkter
3
Den globale befolkningsudvikling
www.nhn.ou.edu
4
Det totale behov for korn- og kødprodukter
1992-2020
40 stigning
60 stigning
Korn
Kødprodukter
5
Bioethanol (biodiesel, biomasse) Fuel for the
cars food for the people
6
Klimaændring
Højere temperaturer Større skift i vejret
Abiotisk stress Tørke Oversvømmelse Høj
saltholdighed Mineral tilgænge-lighed og
toksicitet
Biotisk stress Vira Bakterier Svampe Insekter
og orme
Reduceret udbytte Lavere produkt kvalitet
7
Klima ændring
Fordobling af CO2 niveauet ved slutningen af
århundredet

• Forøget udbytte stivelse og sukre
• Forbedret vandudnyttelse
• Forbedret kvælstofudnyttelse
• Reduceret protein kvantitet og kvalitet
• Reduceret vitamin og mineral indhold

8
Thomas R. Malthus (1776-1834)
9
Ændringer i ris- og hvedeudbytte og produktion
10
Årsager til produktivitets- og udbyttestigninger
1960-2000 Fordobling af udbyttet

• Planteforædling (50)
• Sygdomsresistens
• Højere udbytte
• Plantearkitektur
• Opbevaring
• Bedre såsæd
• Viden

• Agronomi (50)
• Kunstvanding
• Gødskning
• Pesticider
• Mekanisering
• Viden

Udvidelse af det dyrkede areal 100 mill ha
(1960-2000)
11
Omkostninger og problemer

• Opbygning af højt saltindhold
• Erosion
• Forurening med pesticider
• Forurening med næringsstoffer
• Reduktion i arealerne for naturlige økosystemer
• Snævrere fødevaregrundlag
• Dårligere ernæringsmæssige egenskaber

12
Indtil nu har det været muligt for
fødevareproduktionen at holde trit med
befolkningsudviklingen. Dette skyldes

• Udvikling af nye plantesorter med bedre udbytte
  og sygdomsresistens (50)
• Udvikling af bedre dyrkningsteknologi, herunder
  anvendelse af kunstvanding, kunstgødning og
  pesticider (50)

Det vil være muligt at forøge udbytterne via
inddragelse af marginaljord og yderligere
anvendelse af kunstvanding, gødskning og
pesticider
MEN Mere af det samme vil ikke løse problemet!
13
Den nye Grønne Revolution skal være dobbelt
grøn, en Biorevolution
14
Baggrund

• Forståelsen af den genetisk basis for planters
  egenskaber udvikler sig i disse år meget hurtigt
• Dette skyldes udvikling af en række genetiske
  værktøjer og teknikker, der muliggør langt mere
  omfattende og detaljerede analyser end tidligere
• Vi vil få en omfattende viden om vore
  kulturplan-ters egenskaber indenfor områder som
• Human og animalsk ernæring
• Sygdomsresistens
• Udnyttelse af næringsstoffer
• Tolerance overfor kulde og tørke

Planteforædlere og aftageindustrien vil få en
lang række nye muligheder
15
Genetisk modificerede planter
Etik
Religion
Udviklingslande
Risiko
Globalisering
Økologi
Multinationale selskaber
Miljø
Sundhed
Patenter
Nytteværdi
16
(No Transcript)
17
(No Transcript)
18
(No Transcript)
19
EPSPS
Gensplejsning med gen for EPSPS fra Agrobakterium
eller majs, som ikke blokeres af glyphosat
20
Vinderosion i U.S.A.
21
European Corn Borer
22
Insektresistent Bt bomuld

• Miljømæsssige fordele
• Reduktion i mængden af insektmidler
• For Kina taler man om en reduktion i
  insekticidanvendelsen på 60-80

23
Virus resistent papaya
50 af USAs papaya produktion er idag GM
virus-resistent (Hawaii)
24
(No Transcript)
25
Brookes G and Barfoot P (2006) Global impact of
biotech crops Socio-economic and environmental
effect in the first ten years of commercial use.
AgbioForum 9, 139-151

• Forøget nettoindkomst for GM-dyrkerne på US 27
  milliarder
• Reduktion i pesticid forbruget på 224.000 tons
  aktivt stof
• 15 reduktion i den såkaldte Environmental
  Impact Quotient (EIQ), som er et mål for mængden
  af aktivt stof, giftighed og nedbrydnings-hastighe
  d
• Dyrkningen af GM-afgrøder har ført til en
  reduktion i udledningen af CO2 på 1 mill tons på
  grund af mindre kørsel i marken og 8 million tons
  CO2 er blevet bundet i jorden på grund af
  reduceret jordbearbejdning
• Dyrkningen af især GM-bomuld har ført til
  forøget indtjening i udviklingslandene og har
  haft positive effekter på landarbejdernes
  sundhed.

26
Monsanto Forskning og udvikling
2006 pipeline Gen identifik-ation Proof of concept Fase 2 Fase 3 Fase 4
2. Gen. Insekt- og herbicidresistens
Tørketolerant majs, sojabønner og bomuld
Majs og sojabønner med højere udbytte
Højværdi majs og sojabønner
Fodermajs med balanceret proteinsammensætning
Sojabønner med bedre proteinsammensætning
Sojabønner med olier der giver færre transfedtsyrer
Sojabønner der laver omega-3 fedtsyrer
27
Mars og Venus
Amerikansk lovgivning Bestemt af plantens
ka-raktertræk
Europæisk lovgivning Bestemt af den anvend-te
forædlingsteknik
28

• Forbedring af
• Fosfatudnyttelsen
• Aminosyre sammensætningen
• Fordøjelsen af cellevægge
• Fordøjelse af stivelse

Reduceret N og P udledning til omgivelserne
29
Fytinsyre

• Fytinsyre er generelt set ufordøjeligt for
  enmavede dyr.

• Fytinsyre er den vigtigste antinutritionelle
  komponent og hæmmer biotilgænge-ligheden af især
  zink, kob-ber, calcium og jern.

• Fytinsyre hæmmer biotil-gængeligheden af
  amino-syrer/ protein og stivelse

30
Fytase
Al konventionel svinefoder er idag tilsat fytase
31
Byg/hvede
Majs
Fordøjeligt fosfor, g/kg foder
Tilsætning af mikrobiel fytase (FTU/kg)
Johansen og Poulsen 2003
32
Transformation af byg og hvede

• Der er udviklet GM-sorter af sojabønner, lucerne
  og raps, der er ligeså effektive til at nedbryde
  fytinsyren som tilsat fytase
• Syngenta har udviklet GM-majs, der laver så
  store mængder fytase, at majskernerne kan bruges
  som additiv
• Vi har udviklet en række hvede og byg GM-linier,
  der producerer store mængder af fytase, herunder
  varmestabile fytaser
• Vi er ved at karakterisere byggens og hvedens
  egne fytasegener og vil bruge dem til udvikling
  af såvel konven-tionelle som gensplejsede byg og
  hvede prototyper

Guldpartikel bombardment
Byg og hvede transformation
Umodne embryoer
Promoter type
Regeneration af transgene planter på Bialaphos
Konstitutiv
Endosperm specifik
Småplanter regeneret fra kallus
Molekylær og biokemiske analyser af afkom
33
Problemer vedrørende byg og hvedes
aminosyresam- mensætning for anvendelse som
svinefoder

• Byg- og hvedekerner har et lavt indhold af
  essentielle aminosyrer, i særdeleshed lysin,
  threonin, methionin, leucin, valin og isoleucin
  (histidin og tryptophan).
• Byg og hvede anvendt til svinefoder må derfor
  tilsæt-tes soja- eller rapsprotein, fiskemel
  eller industrielt fremstillede aminosyrer.
• Byg- og hvedekerner indeholder et for højt
  indhold af aminosyrerne glutamin og prolin. Disse
  kan ikke udnyttes fuldt ud af enmavede dyr, og
  den uudnyttede kvælstof udskilles og giver et
  unødvendigt højt kvælstofindhold i urinen.

34
Aminosyre sammensætning i forskelligt foder af
total aminosyre indhold
Kilde S. Boisen
35
B
Bygkernens proteiner
B-, C-, D- og g-hordein
Meget dårlig aminosyreprofil (- svovl)
C
Hordein
Dårlig aminosyreprofil (svovl)
B
g
D
Albumin
God aminosyre sammen-sætning
Glutelin
Globulin
36
B
Bygkernens proteiner
B-, C-, D- og g-hordein
Meget dårlig aminosyreprofil (- svovl)
C
Dårlig aminosyreprofil (svovl)
B
g
D
Albumin
God aminosyre sammen-sætning
Glutelin
Globulin
37
ændring i aminosyreindhold i GM byg
GM 2
GM 1
38
Reduktion af ikke-essentielle aminosyrer i korn
(fx 30 pct. reduktion ved genteknologi)
Hvede
Protein, 9,8
Ikke-essentielle aminosyrer, g/kg 49
Reduktion, 30 pct. 15
Heraf fordøjeligt, g/kg korn 14
Heraf g N/kg korn 2,2
Reduceret N-udledning pr. slagtesvin, g 300
Norm udledning pr. slagtesvin 3,3 kg N
Reduktion i pct. 9
Kilde Danske slagterier
39
Transgenese
Alle gener i alle organismer
Samme art
Konventionel forædling
Genetisk modifikation
Ny sort
Ny sort
40
Cisgenese
Alle gener i alle organismer
Samme art
Konvention forædling
Genetisk modifikation
Ny sort
Ny sort
41
Tak for opmærksomheden