ORGANISMELE MODIFICATE GENETIC/PLANTE MODIFICATE GENETIC

CARACTERIZAREA PRINCIPALELOR MODIFICARI INDUSE IN ORGANISMELE MODIFICATE GENETIC/PLANTE MODIFICATE GENETIC

INTRODUCERE

Omul s-a preocupat intotdeauna de ameliorarea si selectionarea acelor specii, vegetale sau animale, pe care le-a considerat ca raspund cel mai bine nevoilor sale de subzistenta. Procesul de transformare al plantelor salbatice in plante de cultura a inceput in urma cu aproximativ 10 000 de ani in China si Orientul Mijlociu si cu cca. 8000 de ani in Africa de Vest si Mexic. De-a lungul timpului au fost realizate numeroase modificari ale plantelor prin hibridizare si selectie, datorita incrucisarilor dintre specii inrudite, compatibile din punct de vedere sexual. Porumbul, soia, graul, orezul etc. au fost modificate genetic, incat acum nu mai pot supravietui in natura fara a fi asistate de om. Ulterior a devenit posibila si incrucisarea intre plante care in natura nu sunt compatibile, prin tehnici de cultivare in vivo/in vitro a embrionilor, prin culturi de ovare/ovule, polenizare si fertilizare in vitro. De asemenea, modificari ale plantelor au fost obtinute prin mutageneza fizica si chimica.

Totusi, exista numeroase dezavantaje ale acestor metode, considerate acum traditionale sau conventionale. Un dezavantaj major al acestor tehnici este dat faptul ca, desi, de regula, se doreste selectarea unui singur caracter, se realizeaza transferul sau recombinarea intregului genom. De asemenea, procesul de selectie si sortare a varietatilor stabile din punct de vedere genetic este adesea lent.

Aceste dezavantaje au fost inlaturate prin utilizarea tehnicilor de recombinare ADN. Termenul de organisme modificate genetic (OMG) a fost introdus pentru a descrie acele organisme al caror material genetic a fost modificat prin insertia unui segment de ADN provenit de la alte organisme. In Germania, OMG sunt organisme al caror material genetic a fost modificat intr-un mod care nu exista in natura in conditii naturale sau de recombinare naturala. Organismul modificat genetic trebuie sa fie o unitate capabila de autoreplicare sau transmitere a materialului genetic. In Statele Unite, termenul de organism modificat genetic se refera la plante si la animale care contin gene transferate de la alte specii, pentru a obtine anumite caractere, precum rezistenta la anumite pesticide si ierbicide. In Romania (conform OG nr. 49/2000), organismul modificat generic este un organism care contine o combinatie noua de material genetic, obtinut prin tehnicile biotehnologiilor moderne care ii confera noi caracteristici.

Referitor la culturi, termenul se refera la acele plante la care au fost inserate in genom una sau mai multe gene prin tehnici de transfer genic. Organismul donator al transgenei si organismul receptor pot apartine unor specii foarte indepartate filogenetic, care nu se pot incrucisa in mod natural. Acest fapt deosebeste modificarea genetica de tehnicile conventionale de ameliorare, permitand obtinerea unui material biologic performant, in masura sa eficientizeze agricultura. Tot prin tehnici specifice ingineriei genetice poate fi inactivata o gena care exista si functioneaza in mod normal intr-un organism, iar organismul in care s-a intervenit este considerat, si el, modificat genetic.

2. CE ESTE SI CE IMPLICA INGINERIA GENETICA 

Ingineria genetica - introducerea de material genetic in genomul unui organism - a devenit posibila datorita unor serii de descoperiri stiintifice printre care, descoperirea ADN-ului si creearea primei bacterii recombinate, E. coli exprimand gene de la Salmonella. Herbert Boyer a fondat prima companie care a folosit tehnologia ADN - ului recombinant, Genentech, si in 1978 a anuntat creearea unei linii de E. coli ce producea insulina umana. In 1986, s-au realizat teste in camp cu bacterii ce protejau plantele de inghet (ice-minus bacteria) de catre o companie din Oakland California, Advanced Genetic Sciences. In acelasi an, propunerea de testare in camp a unei bacterii ce determina rezistenta la daunatori de catre firma Monsanto, a fost oprita.

Exemplele de organisme modificate genetic sunt foarte diverse, si includ animale transgenice preucum soareci, pesti; plante transgenice, bacterii sau fungi. OMG se produc si sunt folosite din diverse motive; pentru producerea de enzime farmaceutice sau pentru terapia genica dar si pentru consum animal sau uman.

Microorganisme transgenice

Tehnologia de obtinere a microorganismelor transgenice exista de ani, dar a fost limitata la nivel medical. Exista bacterii modificate genetic care sunt utilizate pentru producerea de insulina folosita pentru diabetici. Bacterii modificate genetic sunt, de asemenea, utilizate in sol, pentru a facilita cresterea culturilor, sau pentru producerea de chimicale toxice pentru daunatorii culturilor. Recert cercetarile s-au mutat de la culturi la oameni. De exemplu, Streptococcus mutans este o bacterie care provoaca aparitia cariilor. Cercetatorii au modificat aceasta bacterie astfel incat produce etanol cu efect benefic asupra dintilor. Microorganisme transgenice au fost de`asemenea folosite pentru a distruge diverse tumori (boala Crohn's).

Virusurile modificate genetic pot fi de asemenea folosite, in viitor, pentru terapie genica. Terapia genica a fost folosita pentru a trata imunodeficiente severe. Terapia genica a fost de asemenea utilizata cu succes pentru a trata boli genetice grave precum distrofia musculara, fibroza chistica.

Animale transgenice

Animalele transgenice sunt folosite ca modele experimentale pentru descoperirea functiilor unor gene sau pentru testarea unor produse biomedicale. Alte aplicatii includ producerea de hormoni umani, cum ar fi insulina.

Plantele transgenice au fost obtinute pentru diferite scopuri: rezistenta la daunatori, erbicide sau conditii dificile de mediu, cresterea productivitatii,etc.

Pentru modificarea genetica a plantelor este nevoie de:

"gene de interes"

- metode care sa permita patrunderea si integrarea transgenelor in nucleul celulei care va fi la originea unei noi plante;

- selectia plantelor la care transgena se exprima la un nivel adecvat scopului urmarit (toleranta la erbicid, rezistenta la daunatori, etc.).

Prin urmare, transgeneza presupune parcurgerea a trei etape:     
-identificarea, izolarea si clonarea "genelor de interes";
-transferul "genelor de interes" la plantele de cultura;
- selectia plantelor care exprima, la un nivel optim, caracterul transferat si testarea acestora in camp pentru evaluarea stabilitatii expresiei transgenei in timp, in conditii naturale.
Prin tehnicile de inginerie genetica, materialul genetic de interes este transferat de la organismul donor la cel acceptor, in scopul obtinerii de organisme cu caracteristici noiutile.
      Tehnicile de recombinare sunt urmatoarele:
1) tehnici de recombinare a acizilor nucleici, care implica formarea de noi combinatii ale materialului genetic, prin insertia moleculelor de acizi nucleici (obtinute prin diferite tehnici in afara unui organism) intr-un virus, plasmida bacteriana sau alt sistem vector si incorporarea acestora intr-un organism gazda, in care nu exista in mod normal, dar care este capabil sa continue propagarea;
2) tehnici care implica introducerea directa, intr-un organism, a materialului ereditar obtinut in afara unui organism, incluzand macro-injectia si micro-incapsularea;
3) fuziune celulara (incluzand fuziunea de protoplasti) sau tehnici de hibridizare, in care celulele vii cu noi combinatii de material genetic ereditar sunt formate prin fuziunea a doua sau mai multe celule, prin metode care nu au loc in mod natural.
     Tehnicile care nu sunt considerate a produce modificari genetice, cu conditia ca ele sa nu implice utilizarea moleculelor recombinate de acizi nucleici sau organisme modificate genetic, sunt urmatoarele:
(1)fertilizare in vitro;
(2) procese naturale, precum: conjugare, transductie, transformare;
(3) inducere a poliploidiei.
      Pentru realizarea procesului, materialul genetic, care urmeaza a fi transferat, trebuie sa contina:
1) gena care codifica proprietatea de interes (de exemplu, rezistenta la seceta sau umiditate excesiva sau rezistenta la noi agenti chimici, precum ierbicidele de sinteza);
2) un promotor de initiere a activitatii genei de interes, cei mai multi promotori utilizati fiind derivati din Cauliflower Mosaic Virus (CaMv), asa numitul promotor 35S;
3) Un semnal terminator pentru activitatea genei de interes, straine, cel mai frecvent utilizat fiind semnalul terminator derivat de la Agrobacterium tumefaciens, apartinand genei de sinteza a nopalinei (NOS; nopaline syntase gene), asa numitul terminator sau NOS 3';
4) o gena marker, cel mai adesea gena pentru rezistenta la antibiotice, in vederea selectarii celulelor transformate.
      Deoarece insertia genei de interes in ADN-ul gazdei se face randomic, exista riscul intreruperii functionalitatii altor gene esentiale pentru viata organismului primitor (Bergelson, 1998). Selectia celulelor transformate se face cu antibioticele Kanamicin sau Gentamycin si Neomycin, care au actiune toxica asupra celulelor netransformate.

3. TEHNICI DE MODIFICARE GENETICA

      3.1 TRANSFECTIE CU Agrobacterium tumefaciens. A. tumefaciens este o bacterie care se gaseste in sol. Cateva tulpini ataca plantele, si au capacitatea de a transfera un segment de material genetic in acestea si produc tumori. In tesutul tumoral, A. tumefaciens poate trai si produce noi nutrienti (opine). Opinele sunt produsi de condensare ai unui aminoacid si a unui acid cetonic sau al unui aminoacid si al unui glucid. Exemple de opine sunt nopalina (arginina + alfa-cetoglutaraldehida) si octopina (arginina + piruvat). Cateva tulpini de A. tumefaciens prezinta si ADN plasmidial cu dimensiuni ce variaza intre 200 si 800 k.p.b. (kilo perechi de baze). Aceste plasmide sunt responsabile pentru activitatea tumorala si, de aceea, sunt numite "plasmide inductoare de tumori" [Tumor inducing Plasmids [Ti-plasmids)]. Acestea contin gene pentru metabolismul opinelor, recunoasterea celulelor lezate si gene pentru mobilizarea si transferul T-ADN. T - ADN-ul (transfer-ADN) este partea plasmidelor-Ti care este transferata la planta si este limitata de o repetitie de 25 p.b. (p.b. = perechi de baze azotate) la extremitatea stanga (Left Border; LB) si de o repetitie de 25 p.b. la extremitatea dreapta (Right Border; RB), acestea fiind secventa de recunoastere pentru T-ADN. Transferul T-ADN are loc doar in celule vegetale lezate. Anumiti compusi, precum acetosyringon, care sunt eliberati din celula lezata, actioneaza ca semnal de recunoastere pentru A. tumefaciens in vederea legarii la celulele lezate. Acesti compusi se gasesc, in principal, in dicotiledonate si doar putini exista in monocotiledonate. Acest fapt explica de ce Agrobacterium poate fi utilizat doar in putine cazuri ale modificarii genetice pentru monocotiledonate. Prin adaugarea acetosyringon-ului, chiar si mucegaiurile si monocotiledonatele pot fi modificate cu A. Tumefaciens. Tehnicile speciale fac posibila modificarea plasmidelor-Ti si T-ADN, pentru a evita producerea de fitohormoni responsabili pentru activitatea tumorala, genele de sinteza a opinelor au fost eliminate si au fost introduse genele de rezistenta la antibioticele Neomycin si Kanamycin. Sistemul de transport binar utilizeaza o plasmida mica cu regiunea vir si o plasmida mica cu extremitatile LB si RB ale unui plasmid din E.coli.     

3.2 TEHNICA "SHOT-GUN" (PUSCA DE VANATOARE). Aceasta tehnica este asa numita "transformare biolistica", dezvoltata de Sanford, in 1987. Cerealele nu sunt potrivite pentru a fi modificate prin transfectie cu Agrobacterium tumefaciens, iar regenerarea plantelor, ai caror pereti celulari au fost digerati enzimatic, este foarte dificila. A fost construit un dispozitiv pentru a "impusca" celulele cu particule mici de aur sau tungsten. Aceste particule pot fi acoperite cu material ADN si sunt atat de mici incat ele penetra celulele fara pericolul de a le distruge. Dispozitivul a utilizat puterea pustii si mai tarziu puterea heliului comprimat. Viteza acestor particule este de patru ori mai mare decat cea a sunetului. Aceasta metoda este mai putin laborioasa decat cea cu A. tumefaciens. ADN care se intentioneaza a fi introdus in celula gazda nu este asa de complex ca cel de la Agrobacterium si, in acest fel, pot fi introduce mai mult de 10 gene diferite in acelasi timp. Transformarea biolistica poate fi utilizata pentru toate clasele de plante, bacterii, mucegaiuri, alge si animale.      

3.3 TRANSFORMAREA PROTOPLASTILOR. Protoplastii sunt asa numitele "celule fara pereti celulari". Aceasta metoda utilizeaza enzimele pectinaze si celulaze, pentru a digera peretii celulari ai tesutului vegetal.       Vectorii utilizati sunt similari cu cei din metoda "shot-gun". Transferul ADN la gazda este facut cu ajutorul polietilenglicolului si socurilor electrice scurte. Aceasta este asa numita electroporare. Selectia protoplastilor transformati este foarte dificila cu aceasta metoda.  Pentru a evita posibila rezistenta a bacteriilor la aceste antibiotice s-a incercat inlocuirea genei de rezistenta cu gena responsabila pentru producerea izopentiltransferazei, care induce un nou loc de "impuscare" a plantei in vederea transformarii.   

4. PLANTE MODIFICATE GENETIC (PMG)

Primele culturi de plante modificate genetic au fost realizate in China, in anul 1992. Au fost cultivate pe o suprafata de 8000 de hectare plante de tutun si castravete rezistente la virusul mozaicului tutunului. Oficial, China a inceput sa cultive plante transgenice din anul 1996. In SUA, prima planta modificata genetic a fost tomata Flavr Savr care a fost introdusa in cultura incepand cu anul 1994. In anul 1996 numarul tarilor cultivatoare de plante transgenice ajunsese la 6: SUA, China, Canada, Australia si Mexic, totul intinzandu-se pe o suprafata de 1,7 milioane de hectare. Iar in anul 2005, 21 de tari cultivau plante modificate genetic pe o suprafata totala de aproape 90 milioane de hectare.

Situatia globala a culturilor de PMG, in 2005 (Clive James, 2005)

Soia toleranta la glifosat, cu denumirea comerciala soia Roundup Ready, este principala planta modificata genetic cultivata in SUA, Argentina, Brazilia, Canada, Mexic, Uruguay si Africa de Sud (chiar si Romania pana in 2006, inclusiv). Se estimeaza ca peste 60% din produsele alimentare procesate in tarile industralizate contin ingrediente derivate din soia Roundup Ready (RR). In culturi comerciale se mai afla porumb rezistent la sfredelitorul tulpinilor, porumb rezistent la viermele radacinilor si porumb rezistent la erbicidele pe baza de glifosat, precum si porumbul tolerant la glifosat si rezistent la sfredelitor.

In afara de soia si porumb alte plante modificate genetic sunt rapita si bumbacul. Bumbacul a fost modificat pentru a i se conferi rezistenta la daunatori si/sau toleranta la erbicide. India a aprobat incepand cu 2002 cultivarea bumbacului rezistent la viermii capsulelor (Bt). Din anul 2005, in Iran a fost introdus in cultura orez modificat genetic pentru a rezista atacului unor insecte.

Pe suprafete mici, sunt cultivate garoafe modificate genetic in Australia, din 1996; Japonia, din 1997; Spania si Olanda, din 1999; Ecuador, din 1998 si Columbia din 2000. De asemenea, se mai cultiva tutun rezistent la erbicide in Franta.

Exista si alte produse ale transgenezei care din diferite motive nu se cultiva: cartoful rezistent la gandacul de Colorado si la virusul rasucirii frunzelor, tomatele rezistente la atacurile unor daunatori si cu procesul de coacere modificat, sfecla de zahar Roundup Ready.

Plantele transgenice au dobandit in urma modificarilor anumite caractere care fac cultura lor mai usoara si mai profitabila pentru fermieri:

Toleranta la erbicide

Rezistenta la insecte

Rezistenta la virusuri

4.1 Plante transgenice tolerante la erbicide

Erbicidele sunt folosite in mod obisnuit in agricultura productiva, iar eficacitatea acestora este deseori determinata de capacitatea lor de a distruge buruienile crescute in campurile de cultura si de toleranta culturii de baza fata de erbicidul aplicat. Daca cultura de baza nu este toleranta la erbicid, acesta, fie va diminua productivitatea culturii respective, fie o va distruge. Daca erbicidul nu este suficient de puternic, acesta va permite cresterea multor buruieni in campul de cultura, fapt ce va determina micsorarea productivitatii culturii de baza.

Erbicidele distrug plantele, blocand activitatea unor enzimesau altor molecule implicate intr-o serie de procese vitale cum ar fi: sinteza aminoacizilor esentiali, fotosinteza, dezvoltare,etc. De regula, substantele active cu actiune erbicida se obtin prin sinteza si se identifica prin screening, prin aplicarea pe plante de cultura, iar cele care omoara sau afecteaza plantele de cultura sunt eliminate. Se estimeaza ca pentru identificarea unui compus chimic cu actiune erbicida trebuie testate peste 20000 de molecule. Din aceasta cauza, a devenit mai atractiva obtinerea unor plante de cultura rezistente la erbicide.

Pentru obtinerea plantelor rezistente la erbicide, pot fi utilizate atat metodele clasice cat si biotehnologii (selectia in vitro si recombinarea genetica). Tehnicile clasice de ameliorare au fost aplicate pentru a transfera la Brassica campestris si B. napus rezistenta la atrazin, aparuta in mod spontan la buruieni inrudite. La soia au fost obtinute varietati tolerante la metribuzin sau la sulfonuluree stropind culturile cu erbicide si folosind plantele supravietuitoare ca material initial intr-un program de ameliorare.

Prin inginerie genetica pot fi obtinute plante tolerante la erbicidele totale, care rermit renuntarea la tratamentele cu produse specifice, aplicabile cu restrictii severe. Plantele modificate genetic in acest scop sunt tolerante fata de erbicidele in cauza, dar, in rest sunt echivalente cu liniile parentale nemodificate. Se afla, deja, in culturi comerciale plante tolerante la glifosat, la glufosinatul de amoniu, la sulfoniluree, etc.

Pentru obtinerea plantelor rezistente la erbicide, pot fi utilizate atat metode clasice cat si biotehnologii (selectia in vitro si transgeneza). sunt utilizate mai multe strategii:

. supraexpresia proteinei tinta, astfel incat excesul sa asigure desfasurarea caii metabolice esentiale prin integrarea mai multor copii ale genei care codifica tinta si /sau utilizarea unui promotor puternic;

. inlocuirea proteinei tinta sensibile la actiunea erbicida cu o versiune mutanta, rezistenta, prin incorporarea in genom a unei gene mutante, identificata si izolata in prealabil;

. introducerea unui sistem de degradare a erbicidului care este convertit intr-un produs mai putin toxic.

Genele utilizate pentru plante transgenice tolerante la erbicide au fost izolate de la o gama larga de specii, pornind de la plante pana la bacterii (Petunia hybrida, Zea mays, Arabidopsis thaliana, Streptomyces hygroscopicus, Agrobacterium tumefaciens, etc.).

4.1.1 Plante de cultura tolerante la glifosat

Plantele tolerante la glifosat obtinute de Compania Monsanto sunt comercializate sub denumirea de Roundup Ready (RR). Atunci cand sunt cultivate, varietatile RR permit aplicarea erbicidului total pe baza de glifosat. Glifosatul (N-[fosfonometil]glicina) este un erbicid cu spectru larg ce actioneaza ca inhibitor al enzimei plastidiene 5-enolpiruvilsikimat-3-fosfat sintaza (5-enolpyruvyl shokimate-3-phosphat synthase EPSPS),esentiala in calea sikimatului din biosinteza aminoacizilor aromatici (fenil alanina, tirozina, triptofan). Glifosatul supreseaza cresterea celulelor si determina moartea plantelor. Au fost descrise mai multe mecanisme care confera rezistenta la la glifosat. Supraexpresia genei EPSPS de la petunia, pusa sub controlul promotorului 35 S; expresia unor forme mutante pentru EPSPS-aroA de la Salmonella typhmurium si E. coli, au conferit tutunului rezistenta la glifosat; o gena naturala de la A. tumefaciens tulpina CP4 fuzionata cu secventa pentru peptida transit, provenita de la gena pentru EPSPS de la Arabidopsis, pentru directionarea enzimei spre cloroplaste, a conferit toleranta la glifosat rapitei, soiei, porumbului si bumbacului; descompunerea glifosatului in glioxilat si acidul aminometilfosfonic de catre enzima glifosat oxidoreducraza codificata de o gena bacteriana -gox- a conferit mai multor plante cultivate toleranta la glifosat. La rapita RR toleranta a fost obtinuta cu ajutorul a doua gene linkate pe un singur AND-T.

In cazul soiei RR, organismul receptor este o varietate comerciala de soia (Glycine max (L) Merrill) foarte bine adaptata la zonele nord americane de productie a soiei. Varietatea transformata este Asgrow A5403, din grupa V de maturitate.

Vectorul folosit pentru transformare este codificat PV-GMGT04, provenit de la E. coli. A fost introdus in varietatea de soia A5403(Asgrow Seed Co.) prin metoda accelerarii particulelor. Plasmidul PV-GMGT04 contine gena EPSPS ce determina toleranta la glifosat, gena gus pentru producerea de -glucuronidaza si gena nptII pentru rezistenta la antibiotice. Desi initial sunt doua situsuri de integrare,unul pentru gena gus si unul pentru gena EPSPS in generatia sexuala urmatoare linia GTS 40-3-2

contine doar gena pentru toleranta la glifosat.

Organismele donor ale secventelor de nucleotide transferate:

Functiile introduse

1. Gena CP4 EPSPS a fost introdusa pentru a se permite utilizarea glifosatului ca erbicid selectiv in culturile de soia. EPSPS este o enzima din calea de biosinteza a aminoacizilor aromatici la plante (inclusiv soia) si microroganisme. Enzima EPSPS provenita de la Agrobacterium sp. tulpina CP4 este in mod natural foarte toleranta la glifosat, comparativ cu cele mai multe EPSPS tolerante la glifosat, ea are o eficienta catalitica mare. Tratamentul cu glifosat nu afecteaza plantele de soia care exprima CP4 EPSPS, deoarece continua functionare a enzimei asigura plantei compusi aromatici. Functia genei CP4 EPSPS este reglata de promotorul CAMV E35Sprovenit de la virusul conopidei si de terminatorul T nos da la Agrobacterium tumefaciens.

2. Secventa care codifica peptida de tranzit pentru cloroplast provenita de la petunie a fost fuzionata la extremitatea 5' a genei CP4 EPSPS.

Peptida faciliteaza translatarea enzimei in cloroplaste, unde secventa tranzit este clivata si degradata, rezultand proteina CP4 EPSPS matura.

4.1.2 Plante tolerante la glufosinatul de amoniu (fosfinotricin

Fosfinotricinul este ingredientul activ al mai multor erbicide cu spectru larg de actiune: Basta ^TM, Ignite^TM, Lyberty ^TM. Fosfinotricinul este un inhibitor competitiv al enzimei glutamin sintetaza, care determina catalizarea amidonului in acid glutamic. Inhibarea glutamin sintetazei determina acumularea unor niveluri toxice de amoniu si, in final, moartea plantei. Pentru a obtine plante tolerante a fost introdus un sistem de degradare al erbicidului care poate fi astfel convertit intr-un produs mai putin toxic.

Fosfinotricinul rezulta din descompunerea unui antibiotic trepeptid - bialofos, sintetizat de unele specii de Streptomyces. Bacteriile care sintetizeaza acest antibiotic poseda si sistemul care le protejeaza. Streptomyces hygroscopicus poseda gena bar iar S. viridochromogenes, gena pat, care codifica enzima fosfinotricin N-acetil transferaza care acetileaza gruparile amino libere ale PPT. Forma acetilata a fosfinotricinului nu se mai poate lega de glutamin sintetaza si nu o mai poate inactiva. Prin transferul acestor gene la plante li s-a conferit toleranta la fosfinotricin.

4.1.3 Plante tolerante la sulfoniluree

Mai multe clase de erbicide, inclusiv sulfonilureice, imidazoline, triazolopirimidine, au ca tinta enzima acetolactat sintaza (ALS) din calea de biosinteza a aminoacizilor ramificati din cloroplaste. Este codificata de gene nucleare care pot suferi mutatii ce determina sinteza unor enzime rezistente la unul sau mai multe erbicide care au drept tinta aceasta enzima. In general, formele rezistente la erbicide se deosebesc prin unul sau doi aminoacizi de forma nativa. Formele mutante ale genei care codifica ALS au fost izolate de la mai multe specii de plante. Gena mutanta csr-1 de la Arabidopsis a fost utilizata mai ales ca marker de selectie.

4.1.4 Plante tolerante la bromoxinil

Erbicidele oxinil, bromoxinil si ioxinil sunt inhibitori ai fotosistemului II de transport de electroni care este activ numai la dicotiledonate. Enzima nitrilaza, codificata de gena bnx de la Klebsiella pneumoniae subspecia ozanaenae hidrolizeaza bromoxinilul in acid 3,5-dibromo-dihidroxibenzoic si amoniu. Gena bnx, transferata la plantele de tutun, bumbac rapita, le-a conferit toleranta la bromoxinil.

4.2 Plantele rezistente la insecte sunt obtinute prin insertia de gene care provin de la Bacillus thuringiensis, o bacterie comuna din sol. In conditii nefavorabile aceasta bacterie formeaza spori, dar si niste cristale care contin una sau cateva proteine.Aceste proteine cunoscute sub denumirea de proteine Bt sau proteine CRY si de delta endotoxine, sunt foarte toxice pentru anumite insecte. Locul in care actioneaya este intestinul acestora. In general, insectele ingera cristalele odata cu sporii bacterieni. Fiecare tulpina bacteriana produce, insa proteine care sunt toxice numai pentru un numar limitat de specii de insecte. Cele mai multe tulpini produc proteine care omoara larvele lepidopterelor. Au fost identificate si tulpini care produc proteine toxice pentru larvele dipterelor si coleopterelor sau tulpini ce produc proteine toxice pentru larvele hymenopterelor si pentru nematode.

Gena cryIAb, izolata de la Bacillus thuringiensis ssp. kurstaki, confera porumbului rezistenta la sfredelitorul european al tulpinilor. Gena cryIAc izolata tot de la Bacillus thuringiensis ssp. kurstaki, confera bumbacului rezistenta la viermele capsulelor (Heliothis virescens, Pectinophora gosszpiella, Helicoverpa zea, Spodoprera sp.). Gena cry3BbI, izolata de la Bacillus thuringiensis ssp. kumamotoensis confera porumbului rezistenta la viermele radacinilor (Diabrotica virgifera), iar gena cry3A, izolata de la Bacillus thuringiensis ssp. tenebrionis, confera cartofului rezistenta la gandacul de Colorado (Leptinotarsa decemlineata). Proteinele cu actiune insecticida produse de Bacillus thuringiensis actioneaza selectiv, fiind inofensive pentru organismele care nu poseda receptori specifici lor. De altfel, bacteria Bacillus thuringiensis este folosita de fermierii care practica agricultura organica tocmai pentru ca actionand selectiv, nu afecteaza entomofauna utila, omul, alte mamifere, pestii, pasarile, pestii.

Plante devenite rezistente la atacul unor daunatori specifici in urma includerii in genomul lor a unor gene provenite de la subspecii de Bacillus thuringiensis care codifica proteine insecticid, denumite plante Bt, se afla deja in culturi comerciale, iar strategia de combatere a daunatorilor prin intermediul delta-endotoxinelor sintetizate de aceste plante este cunoscuta sub denumirea de tehnologia Bt.

Porumbului Mon 810, a fost produs de firma Monsanto Canada INC. si este rezistent la sfredelitorul european al tulpinilor (Ostrinia nubialis). Mon 810 a fost obtinut din genotipul Hi-II prin transformare biolistica cu o mixtura de plasmide; PV-ZMBK07 si PV-ZMGt10. Plasmidul PV-ZMBK07 contine gena cryIA(b), iar plasmidul PV-ZMGt10 contine genele CP4EPSPS si gox. Ambele plasmide contin de asemenea gena nptII aflata sub controlul promotorului bacterian si o origine a replicarii dintr-un plasmid pUC necesara pentru replicarea plasmidului in E. coli. Cei doi vectori sunt introdusi prin metoda biolistica in culturi de celule vegetale. Celulele transformate cu toleranta la glifosat sunt selectate si cultivate pe medii de cultura pentru regenerarea plantelor(Armstrong si colab. 1991).

Analizele moleculare au indicat ca, doar elementele plasmidului PV-ZMBK07 au fost integrate in genom, respectiv promotorul,CaMV 35S, secventa leader hsp70 si gena cryIA(b). Terminatorul T nos, prezent in plasmidul PV-ZMBK07 nu a fost integrat in genom (bats,2003).

4.3 Rezistenta la maladii de natura virala este conferita, in general, de gene care codifica proteina invelisului viral, gene izolate de la virusurile care genereaza respectivele maladii (virusul mozaicului, virusul petelor inelare).

5. POTENTIALE EFECTE ADVERSE ALE ORGANISMELOR MODIFICATE GENETIC

Organismele modificate genetic sunt, de cativa ani, subiectul unor dezbateri aprinse, pe de o parte din motive etice, iar pe de alta parte din motive legate de riscul utilizarii si consumarii lor. Desigur, tehnicile de manipulare genetica prezinta la prima vedere unele avantaje. Dar aceste avantaje sunt suficient de consistente pentru a ne determina sa le acceptam fara rezerve? Este foarte dificil de a evalua efectele pozitive ale biotehnologiilor asupra oamenilor, pe de o parte , iar pe de alta parte, efectele negative si riscurile.

Oricum ar fi, societatea trebuie informata in viziunea ambelor aspecte si la modul cel mai obiectiv. Acest lucru necesita o observare atenta a fenomenului, bazata pe studiul efectelor pe termen lung.

Din momentul inceperii in laborator a primelor manipulari experimentale si pana la introducerea pe piata a unui soi modificat genetic se parcurg, in medie, zece ani. In tot acest timp, cercetarile se deruleaza cu costuri extrem de ridicate iar investitorul doreste sa si castige din aceasta afacere.

In anul 1992, FDA (U.S.food and Drug Administration) a elaborat o procedura standard pe care cultivatorii de plante transgenice trebuie sa o parcurga inaintea comercializarii produsului lor. Aceasta procedura implica elaborarea unor studii privind securitatea biologica a respectivul produs care sa fie depusa la FDA cu 120 de zile inaintea comercializarii. Dar aceste studii, care ar trebui sa fie rezultatul unei testari pe termen lung a impactului pe care produsul modificat genetic il are asupra omului si a mediului inconjurator, se dovedesc a fi, de cele mai multe ori, ineficiente si multe aspecte sunt, cu buna stiinta sau nu, ignorate sau nedezvaluite.

Ca urmare a presiunilor consumatorilor, care considera imprecise tehnicile de inginerie genetica, consiliul CE a emis directive care se refera la obtinerea, utilizarea, eliberarea deliberata in mediu si comercializarea OMG si a alimentelor modificate genetic.
      In Directiva nr. 18/2001/CEE sunt mentionate potentialele efecte adverse ale eliberarii OMG in mediu, acestea fiind reprezentate de: aparitia bolilor umane (efecte toxice sau alergice); boli la animale si plante (efecte toxice si alergice); efecte negative asupra dinamicii si diversitatii genetice a populatiilor de specii din mediu; diminuarea rezistentei la patogeni, facilitand diseminarea bolilor infectioase si/sau crearea de noi rezervoare sau vectori; compromiterea tratamentului profilactic sau terapeutic vegetal, veterinar sau uman, de exemplu prin transferul de gene care confera rezistenta la antibioticele utilizate in medicina umana si veterinara; efecte asupra ciclului biogeochimic, in particular prin reciclarea carbonului si azotului, prin modificarea descompunerii in sol a materialului organic.
      Aceasta Directiva stabileste ca introducerea organismelor modificate genetic in mediu, trebuie sa fie facuta respectand principiul " pas cu pas". Un principiu general pentru evaluarea riscului asupra mediului este analiza "efectelor cumulative pe termen lung" care se refera la efectele cumulate ale consecintelor OMG asupra sanatatii oamenilor si asupra mediului. Evaluarea riscului de mediu trebuie realizata pentru a identifica necesitatea managementului riscului si daca exista, sa fie utilizate cele mai potrivite metode deprevenire.
      Actiunea preventiva se bazeaza pe respectarea principiilor etice recunoscute in Statele Membre ale UE, protectia sanatatii oamenilor si a mediului necesitand atentie deosebita pentru controlul riscurilor derivate din introducerea deliberata in mediu a organismelor modificate genetic.

6. PROBLEME ESENTIALE DIN PUNCT DE VEDERE ETIC

Securitatea alimentatiei, mediului si OMG sunt strans legate in mintea consumatorilor, care, prin cumparaturile lor, vor influenta, in mod semnificativ, deciziile cu privire la viitorul acestei tehnologii. Preocuparile consumatorilor pot fi grupate in urmatoarele 6 categorii:

1) Siguranta sanitara a alimentelor
      Preocuparile consumatorilor in legatura cu OMG se refera, in principal, la siguranta sanitara a alimentelor. Date fiind problemele ridicate de anumite marfuri alimentare care nu sunt transgenice, cum ar fi problemele alergenilor, reziduurile de pesticide, ale contaminarilor microbiologice si, in ultimul timp, encefalopatia spongiforma bovina (BSE, boala "vacii nebune") si maladiile care afecteaza oamenii, consumatorii, uneori, au dubii in privinta sigurantei sanitare a marfurilor alimentare obtinute prin utilizarea noilor tehnologii.

2) Impact asupra mediului
      O alta preocupare a publicului este posibilitatea ca OMG sa perturbe echilibrul naturii. OMG sunt produse netraditionale, a caror diseminare poate duce la o modificare a ecosistemelor, care nu va corespunde neaparat obiectivelor cercetate. Unii se tem si ca incrucisarile cu populatia salbatica pot provoca o "poluare genetica".
      O alta problema care se ridica si pentru organismele nemodificate genetic, este de a sti daca testele de prediseminare (in special, daca ele nu sunt limitate la incercari de laborator sau la simulari pe computer) constituie o protectie adecvata pentru mediu daca este necesara o monitorizare ulterioara.
      Amploarea monitorizarii OMG post-eliberare in mediu, necesara protejarii ecosistemelor, in special, in ceea ce priveste speciile cu durata lunga de viata, cum ar fi copacii, devine o problema atat etica, cat si tehnica.

 3) Riscuri si avantaje percepute
      Atunci cand isi exprima opinia cu privire la OMG, consumatorii compara avantajele aduse de noua tehnologie cu riscurile sale. Dat fiind ca, practic, nici un OMG vegetal sau animal existent sau disponibil, pe termen scurt nu prezinta avantaje evidente pentru consumatori, acestia se intreaba de ce trebuie sa-si asume riscuri. Se spune ca consumatorii isi asuma riscuri, in timp ce producatorii sau furnizorii obtin avantaje.

 4) Transparenta
      Esta interesul legitim si dreptul consumatorului de a obtine informatii privind OMG utilizate in agricultura. In primul rand, este vorba de a reglementa modul de difuzare a informatiilor pertinente si de comunicare a riscurilor conexe intr-o maniera transparenta.
      Analiza stiintifica a riscurilor permite expertilor sa ia decizii pentru a reduce cat mai mult posibil riscurile la care ar putea fi expus sistemul de aprovizionare alimentara si mediul. Totusi, consumatorii si-ar putea dori o si mai mare transparenta pentru a-si proteja dreptul de a nu se pronunta decat in cunostinta de cauza. Un mijloc mentionat, adeseori, pentru protejarea acestor drepturi este etichetarea produselor, indiferent daca ele sunt transgenice sau nu.

5)Responsabilitate

      Consumatorii isi pot dori sa participle mai mult la dezbaterile locale, nationale si internationale si sa-si exprime parerea asupra politicii care trebuie urmata. In prezent, publicul nu are acces decat la foarte putine tribune unde sa discute gama larga de probleme legate de OMG. Astfel, cei care se intereseaza, in mod special, de un anumit aspect al OMG, de exemplu, impactul acestora asupra mediului, pot, in mod logic, sa caute sa-si puna in valoare preocuparile lor intr-o tribuna constituita in acest scop, de exemplu, pentru studiul etichetarii. Una dintre problemele conexe este de a sti cum sa se asigure transparenta activitatilor sectorului privat in fata tribunelor publice si, in consecinta, cum sa fie fortate organismele din sectorul public si privat sa dea socoteala pentru actiunile lor.

 6) Echitate
      Pana in prezent, utilizarea OMG in agricultura a fost axata, inainte de toate, pe reducerea costurilor la nivelul exploatarii agricole, in principal, in tarile in curs de dezvoltare. Fiecare societate poseda norme etice care recunosc importanta procedarii in asa fel incat cei ce nu-si pot satisface nevoile alimentare fundamentale sa aiba acces la mijloacele adecvate satisfacerii acestor nevoi.
     Analiza etica poate examina in ce masura societatile, colectivitatile si particularii se achita de responsabilitatea lor morala de a veghea ca cresterea economica sa nu se traduca prin cresterea diferentelor intre saraci (majoritari) si bogati (minoritari). Daca sunt integrate, in mod adecvat, cu celelalte tehnologii, in scopul producerii de alimente si de alte produse si servicii agricole, OMG, la fel ca si celelalte biotehnologii, pot contribui, in mod semnificativ, la satisfacerea, pe viitor, a necesitatilor populatiei umane. Astfel, se pune in mod stringent, problema cunoasterii faptului daca dezvoltarea si utilizarea OMG in agricultura pot fi orientate catre ameliorarea nutritiei si sanatatii consumatorilor saraci, in special, in tarile in curs de dezvoltare

7. BIBLIOGRAFIE:

1. Agbios, Inc, 2002, The safetz of GM feeds. Agriculture and biotechnologz Strategies (Canada), www.agbios.com

2. Elena Marcela Badea, Paun Ion Otiman,2006, Plante modificate genetic in cultura

3. Chassy, BM, 2002, Food safety assessement of current and future plant biotechnology products. In Biotehnologz and Safetzy Assement (ed: Thomas JA, Fuchs RL,),Third Editions, Academic Press

4. M Querci, M Mazzara, 2006, The analysis of food samples for the presence of genetically modified organisms

Genetically modified organism, https://en.wikipedia.org/wiki/GMO