مهندسی ژنتیک و امنیت غذایی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی-سازمان تحقیقات آموزش و ترویج کشاورزی

2 دانشجوی دکتری دانشگاه گیلان

3 استاد پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی-سازمان تحقیقات آموزش و ترویج کشاورزی

چکیده

امنیت غذایی یکی از مهمترین چالش‌های بشر برای مقابله با تهدیدهای تغییر اقلیم و رشد جمعیت است. سرمایه‌گذاری در پژوهش‌های کشاورزی به‌ویژه تنوع ژنتیکی، پروژه‌های توالی‌یابی کامل ژنگان4، شناسایی ژن‌های مهم زراعی و دیگر نوآوری‌های علمی در زمینه زیست‌فناوری گیاهی می‌تواند  ابزاری قدرتمند برای مقابله با این چالش در نظر گرفته شود. در طول تاریخ، کشاورزان با گزینش بهترین محصول خود برای کشت سال آتی، ناخودآگاه به بهبود ژنتیک محصول کمک کرده‌اند. بهنژادگران سنتی نیز با استفاده از دانش ژنتیک به موفقیت‌هایی در بهبود کمی و کیفی محصول‌های زراعی دست‌یافته‌اند ولی "روش‌های سنتی بهنژادی گیاهان‌" با محدودیت‌هایی مواجه است. مهندسی ‌ژنتیک ابزاری مکمل، اما قدرتمند است که می‌تواند جهت رفع این محدودیت‌ها به بهنژادگران کمک کند و سریع‌ترین فناوری مورد پذیرش در تاریخ کشاورزی به‌شمار می‌آید. پیشرفت‌های اخیر در مهندسی ‌ژنتیک مانند ظهور و کاربر کریسپر-کس‌59 و تلن6 برای ویرایش ژنگان و ژن درایو7، انقلاب جدیدی در تحول‌های موجود ایجاد کرده است. این فناوری‌ها می‌توانند برای اصلاح موجودها بدون باقی‌گذاشتن ژن انتقالی (تراژن8) در محصول پایانی مورد استفاده قرار گیرند. از این‌رو، روش‌های نظارتی کمتری در کشورهای مختلف در مورد محصول آن‌ها اعمال می‌شود. از سوی دیگر "زیست‌شناسی مصنوعی9" فرصتی است برای طراحی مسیرهای متابولیکی برای تولید محصول‌هایی که هرگز پیش از این وجود نداشته یا تولید نشده است. افزایش تقاضا و بازار برای این محصول‌ها موفقیت این فناوری‌های روبه رشد را در تولید مواد غذایی و صنعتی در سال‌های آینده تضمین می‌کند. در این مقاله، به بررسی این فناوری‌ها، برنامه‌های کاربردی آن‌ها برای دستیابی به امنیت غذایی، رعایت ایمنی‌زیستی، چشم‌انداز‌های آینده و چالش‌های پیش‌رو خواهیم پرداخت.

کلیدواژه‌ها

1-     افراز، ف.، ب. قره‌یاضی، ن. خوش خلق سیما، ه. لطف الهیان، س. ع. حسینی و ا. نعمتی. 1387. ارزیابی تاثیر برنج تراریخته مقاوم به آفات طارم مولایی بر رشد، پارامترهای شیمیایی خون و سلامت جوجه های گوشتی تجارتی. فصل‌نامه ایمنی زیستی         16-9:(2)1.
2-     جوان، ی. 1389. پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی کشاورزی گرایش بیوتکنولوژی -تأثیر کشت برنج طارم مولایی تراریخته مقاوم به آفات بر میکروفلور خاک- دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم تحقیقات تهران.
3. Abbott, A. 2016. GM-crop papers spark probe. Nature 529: 268–269, doi: 10. 1038/nature. 2016.19183
4. Altpeter, F., N.M. Springer, L.E. Bartley, A.E. Blechl, T.P. Brutnell, V. Citovsky and et al. 2016. Advancing crop transformation in the era of genome editing. The Plant Cell 28(7): 1510-1520.
5. Anonymous. 2010. A Decade of EU-Funded GMO Research 2001-2010. European Commission, Brussels.
6. Anonymous. 2010. Ec report on "a decade of eu-funded gmo research" describes "tailored" bioenergy crop research project. Retriverd from http://www.isaaa.org/kc/cropbiotechupdate/article/default.asp?ID=7082.
7. Baum, J.A., T. Bogaert, W. Clinton, G.R. Heck, P. Feldmann, O. Ilagan and et al. 2007. Control of coleopteran insect pests through RNA interference. Nature Biotechnol. 25(11):1322.
8. Blancke S, F.V. Breusegem, G.D. Jaeger, J. Braeckman and M.V. Montagu. 2015. Fatal attraction: the intuitive appeal of GMO opposition. Trends Plant Sci. 20(4):414-418.
9. Brooks, G. and P. Barfoot. 2016. Environmental impacts of genetically modified (GM) crop use 1996-2014: Impacts on pesticide use and carbon emissions. GM Crops Food. J. 7(2): 84-116.
10. Conko, G., D.L. Kershen, H. Miller and W.A. Parrott. 2016. A risk-based approach to the regulation of genetically engineered organisms. Nature Biotechnol. 34(5):493-503.
11. De Maagd, R.A., D. Bosch and W. Stiekema. 1999. Bacillus thuringiensis toxin-mediated insect resistance in plants. Trends Plant Sci. 4(1):9-13.
12. DeFrancesco, L. 2013. How safe does transgenic food need to be? Nature Biotechnol. 31: 794-802.
13. Fesenko, E. and R. Edwards. 2014. Plant synthetic biology: a new platform for industrial biotechnology. J. Exper. Bot. 65(8):1927-1937.
14. James C 2016. Global Status of Commercialized Biotech/GM Crops: 2016. ISAAA Brief 52, ISBN: 978-1-892456-66-4.
15. James C 2017. Global Status of Commercialized Biotech/GM Crops: 2017. ISAAA Brief 53, ISBN: 978-1-892456-6-4.
16. Jouanin, L., Bonadé-Bottino, M., Girard, C., Morrot, G., & Giband, M. 1998. Transgenic plants for insect resistance. Plant Sci. 131(1): 1-11.
17. Key S, Ma J, Drake P. 2008. Genetically modified plants and human health. J. R. Soc. Med. 2008: 101: 290–298. DOI 10.1258/jrsm.2008.070372.
18. Klumper W, Qaim M. 2014. A Meta-Analysis of the Impacts of Genetically Modified Crops. PLOS One 9: (11) e111629.
19. Kyndt T, Quispe D, Zhai H, Jarret R, Ghislain M, Liu Q, and et al. 2015. The genome of cultivated sweet potato contains Agrobacterium T-DNAs with expressed genes: An example of a naturally transgenic food crop. Proc. Nat. Acad. Sci. 112(18): 5844-5849.
20. Nogue, F., K. Mara, C., J.M. Casacuberta. 2016. Genome engineering and plant breeding: Impact on trait discovery and development. Plant Cell Rep. 35(7): 1475-1486.
21. Nicolia, A. A. Manzo, F. Veronesi, D. Rosellini. 2013. An overview of the last 10 years of genetically engineered crop safety research. Crit. Rev. Biotechnol. 1549-7801. DOI: 10.3109/07388551.2013.823595.
22. Panchin, A.Y. and A.I. Tuzhikov. 2016. Published GMO studies find no evidence of harm when corrected for multiple comparisons. Critical Reviews in Biotechnology, DOI: 10.3109/07388551.2015.1130684. http://dx.doi.org/10.3109/07388551.2015.1130684.
23. Ramon, M., Y. Devos, A. Lanzoni, Y. Liu. A. Gomes, A. Gennaro and E.Waigmann. 2014. RNAi‐based GM plants: food for thought for risk assessors. Plant Biotechnol. J. 12(9): 1271-1273.
24. Seralini, G.E., E. Clair, R. Mensage, S. Gress, N. Defarge, M. Malatesta, D. Hennequin and J.S. de Vendomois. 2012. RETRACTED: Long term toxicity of a Roundup herbicide and a Roundup-tolerant genetically modified maize. Food and Chemical Toxicity. J. 50(11): 4221-4231.
25. Sisterson, M.S., R.W. Biggs, N.M. Manhardt, Y. Carrière T.J. Dennehy and B.E. Tabashnik. 2007. Effects of transgenic Bt cotton on insecticide use and abundance of two generalist predators. Entomologia Experim. Appl. 124(3): 305-311.
26. Smith, C.M. 2005. Plant resistance to artropode, molecular and conventional approachspringer, Dordrecht, Springer, Dordrecht, The Netherlands.
27. Thies, J.E. and M.H. Devare. 2007. An ecological assessment of transgenic crops.  J. Development Studies 43(1): 97-129.
28. Van Eenennaam, A.L. and A.E. Young. 2014. Prevalence and impacts of genetically engineered feedstuffs on livestock populations. J. Animal Sci. 92(10): 4255-4278.