PĚSTOVÁNÍ GENETICKY MODIFIKOVANÝCH PLODIN V ČR

Transkript

1 PĚSTOVÁNÍ GENETICKY MODIFIKOVANÝCH PLODIN V ČR koexistence různých forem zemědělství Sborník přednášek ze semináře pořádaného Ministerstvem zemědělství ČR a Českou zemědělskou univerzitou v Praze

2 OBSAH Geneticky modifikované organismy a jejich možné uplatnění v rostlinné výrobě 3 Jaroslava Ovesná Proč se pěstují geneticky modifikované plodiny - výsledky polních pokusů 14 Ladislav Kučera Vybrané agroekologické aspekty pěstování transgenních plodin 25 Josef Soukup, Josef Holec, Marie Čeřovská Geneticky modifikované organismy v ČR z hlediska zákona č. 219/2003 Sb., o oběhu osiva a sadby 34 Karel Říha Regulace GMO v České republice a Evropské unii 40 Zuzana Doubková Administrace žádostí pro geneticky modifikované potraviny a krmiva dle nařízení Evropského parlamentu a Rady č. 1829/ Martin Vošta Označování geneticky modifikovaných organismů 49 Martin Štěpánek Geneticky modifikované organismy a ekologické zemědělství 51 Martin Leibl Pravidla koexistence v rostlinné produkci 56 Marie Čeřovská

3 Geneticky modifikované organismy a jejich možné uplatnění v rostlinné výrobě GENETICKY MODIFIKOVANÉ ORGANISMY A JEJICH MOŽNÉ UPLATNĚNÍ V ROSTLINNÉ VÝROBĚ RNDr. Jaroslava Ovesná, CSc. Výzkumný ústav rostlinné výroby Abstrakt Genové inženýrství umožnilo vývoj hospodářsky významných rostlin s unikátními znaky a to způsobem, který není možný běžným křížením. Tyto geneticky modifikované rostliny mohou být v některých aspektech skutečným přínosem. Jedná se například o kukuřici odolnou vůči hmyzím škůdcům. V budoucnu se budou využívat i geneticky modifikované organismy (dále GMO) s pozměněnými vlastnostmi koncového produktu pro průmyslové využití, s lepší nutriční hodnotou nebo jako zdroje pro farmacii a medicínu. V Evropě se při uvolnění GMO do prostředí využívá princip předběžné opatrnosti. Legislativně jsou ošetřeny nároky na hodnocení případných rizik spojených s uvolněním jednotlivých GMO do prostředí a to rizika ekologická i zdravotní. Zohledňuje se jak funkce vneseného genu tak charakter příjemce. Ekologická rizika je třeba zvažovat pro každý region zvlášť a ČR podporuje projekty zaměřené na odhad možných rizik při uvolnění GMO do životního prostředí. Výsledky výzkumu se aplikují i pro tvorbu pravidel koexistence odlišných způsobů rostlinné výroby v ČR. Příkladem je projekt MZe QC Základní historická fakta Genové inženýrství umožnilo vývoj hospodářsky významných rostlin s unikátními znaky a to způsobem, který není možný běžným křížením. Postup zavádění cizorodých a rekombinantních genů se označuje jako transformace a produktem jsou geneticky modifikované organismy (dále GMO). Možnost genetických modifikací, usměrněných změn rostlinného genomu, se poprvé objevila v roce 1978, kdy bylo zjištěno, že konstantní část dědičné hmoty se předává z půdních bakterií Agrobacterium tumefaciens do dědičného základu rostlin. Rostliny jako objekt, který lze snadno regenerovat z jediné buňky ve zkumavce (in vitro), byly úspěšně transformovány již v 80. letech. Některé z nich byly dovedeny až do formy registrovaných odrůd. Tyto odrůdy se již významně uplatnily v systému rostlinné výroby. Nejznámějším příkladem je sója odolná vůči herbicidu 3

4 Geneticky modifikované organismy a jejich možné uplatnění v rostlinné výrobě Roundup, tzv. Roundup Ready sója. Nejvýznamnějšími geneticky modifikovanými (dále GM) druhy jsou obecně sója, kukuřice a bavlník a jejich plochy ve světě stále narůstají. Současné techniky biochemie a molekulární biologie umožňují identifikovat biosyntetické dráhy proteinů, obranných a detoxifikačních látek. Pomáhají objasňovat molekulární základy interakce rostliny a patogena. Rovněž je možné identifikovat geny, které kódují proteiny uvedených biosyntetických drah. Bylo tak možné izolovat geny, které podmiňují odolnost vůči herbicidům, hmyzím škůdcům nebo cytoplasmatickou sterilitu. Geny je možné izolovat z jakéhokoliv organismu, např. bakterie, a kombinovat ji ve zkumavce s regulačními úseky genu z jiného organismu, např. rostliny. Současné techniky dovolují vpravení takto upraveného genu (konstruktu) do cílové buňky a z ní odvodit celistvý organismus. Vzhledem k tomu je možné měnit některé vlastnosti daného druhu. Geneticky modifikované odrůdy vyšších rostlin První GM plodina byla uvolněna pro trh v r bylo to rajče s prodlouženou životaschopností nazvané FlavrSavr. Další, k herbicidům tolerantní a ke škůdcům rezistentní GM plodiny, hlavně sója, kukuřice, bavlník a řepka se na trhu objevily v roce v roce 2004 celková plocha, na které se pěstovaly GM odrůdy, činila km 2, což je asi dvacetinásobek zemědělské plochy v ČR. Každým rokem se tato plocha zvyšuje o více než 10%, Odrůdy odolné vůči herbicidům Od počátku zemědělství se farmáři museli potýkat s plevely na svých polích. V 19. století byly objeveny chemické látky (herbicidy), které omezují růst plevelů. Některé herbicidy zamezují růstu všech rostlin, jiné zabraňují růstu jen omezeného počtu rostlinných druhů. Určité rostliny jsou schopny přeměňovat (metabolizovat) díky svým enzymům některé herbicidy na neúčinné látky, další disponují enzymem, který je k účinku daného herbicidu necitlivý, další prostě herbicid nepřijmou. Podobně mohou na aplikaci herbicidů reagovat i některé mikroorganismy. Na podobném principu fungují i GM odrůdy vyšších rostlin tolerantní k herbicidům. Do jejich genomu byl vpraven gen, jehož produkt - enzym určitý herbicid metabolizuje nebo je ho schopen tolerovat. Dnes existuje řada herbicid tolerantních vyšších rostlin, do kterých byl přenesen gen 4

5 Geneticky modifikované organismy a jejich možné uplatnění v rostlinné výrobě z bakterií nebo jiných tolerantních rostlin. Nejznámějším případem je bezesporu navození odolnosti k herbicidu glyfosátu, který je složkou přípravku Roundup. Ten ovlivňuje enzym, který se účastní syntézy aromatických aminokyselin. Člověk takový enzym nemá, proto herbicid účinkuje jen na rostliny. První herbicid rezistentní rostlina byla vyvinuta již v r Jednalo se o tabák, odolný právě k Roundupu. Dalším příkladem je vnesení genu pro enzym fosfinotricin-acetyl transferázu (PAT), který zamezuje účinku herbicidu glufosinát, který je součástí přípravku Liberty nebo Basta. V současné době existuje řada herbicid rezistentních odrůd, které jsou používány v evropském a zejména světovém zemědělství (viz tab.1). Odolnost hospodářsky významných druhů rostlin k herbicidům a její široká aplikace v zemědělství je však zejména evropskou veřejností vnímána negativně a pro uvolnění GM odrůd do prostředí a do oběhu platí přísné regulace. Předností těchto GM tolerantních odrůd jsou nižší vstupy na ošetřování ploch. Tab. 1 - Příklady GM plodin tolerantních k herbicidům. Aktivní složka herbicidu Chlorsulfuron Isoxazol Oxynil Sulfonamid Odrůdy odolné k hmyzím škůdcům: plodina cukrová řepa, slunečnice kukuřice, řepka, sója bavlník, řepka řepka Vývoj GM plodin odolných k hmyzím škůdcům se zdál být ideálním vstupem a příspěvkem nových technologií k rozvoji rostlinné výroby. Každoroční ztráty zemědělství jsou díky škůdcům enormní. Zemědělci využívají k hubení škůdců účinné chemikálie. V 50.letech to bylo nechvalně známé DDT. To je nyní nahrazeno toxinem z bakterie Bacillus thuringiensis, který se používá ve formě postřiku. v zemědělství se využívá tzv. integrovaný systém ochrany rostlin, který zahrnuje biologickou ochranu rostlin v kombinaci se správně zvolenými osevními postupy, udržováním půdy apod. Byla vyvinuta řada postupů, které zabraňují napadání rostlinné produkce škůdci. Biotechnologie umožnila vyvinout rostliny, které odolávají hmyzu řádu Lepidoptera. Rostliny samy exprimují gen, který zabezpečuje produkci Bt toxinu. Gen byl přenesen z bakterií do kukuřice nebo brambor. Nyní je tento typ transgenních materiálů používán 5

6 Geneticky modifikované organismy a jejich možné uplatnění v rostlinné výrobě ve velkém rozsahu v USA nebo v Číně. Jsou výhodné zejména v oblastech, kde je napadení hmyzími škůdci více než významné. Navíc, Bt odrůdy trpí méně napadením plísněmi - houbami r. Fusarium. Při použití Bt plodin je nezbytné přesně dodržovat osevní postupy a další praktiky. Je totiž třeba zabránit možnému vzniku odolných škůdců. Proto se využívají obsevy nemodifikovanou plodinou a monitoruje se možný výskyt odolných škůdců. Proto má technologie i dosti silnou opozici. GMO druhé a třetí generace Dnes se v principu rozlišují skupiny GMO podle jejich využití. Lze rozlišit tři základní skupiny GM rostlin. První generace GM rostlin zahrnuje GM odrůdy, které jsou výhodné z hlediska zemědělské produkce (odolnost k herbicidům, odolnost ke škůdcům, ale i odolnost vůči virovým chorobám). Byly již zahájeny práce na vývoji odrůd s lepší tolerancí k suchu nebo účinnější utilizací živin. Takové GMO jsou přínosem zejména pro prvovýrobu. Druhá generace je typická změnou složení koncového produktu (lepší složení proteinů, změněné složení olejů, vyšší obsah vitaminů). Takovým příkladem je např. tzv. zlatá rýže s vyšším obsahem vitaminu A. Třetí generace by měla nalézt uplatnění ve farmaceutickém průmyslu a zdravotnictví (např. tzv. jedlé vakcíny, výroba některých ko- -faktorů, enzymů apod.). Uvedené GMO by měly umožnit efektivní uplatnění zemědělské produkce pro alternativní využití. GM rostliny mohou sloužit jako zdroje cenných surovin, mohou detoxifikovat zamořené plochy a předpokládá se jejich významné uplatnění ve farmaceutické výrobě. Uvolňování GM plodin do životního prostředí a do oběhu Pochopitelně každá nová technologie přináší i určitá rizika a genetické inženýrství nemůže být výjimkou. Hlavním a široce diskutovaným problémem je možnost ovlivnění životního prostředí a zejména biologické rozmanitosti (biodiversity). I když v řadě případů se zatím obavy nepotvrdily, přesto jsou odhady možných rizik při žádosti o uvolnění do prostředí uváděny. Možnosti případného zdravotního rizika jsou také seriózně zvažovány, i když dosud žádný případ zdravotních problémů při konzumaci geneticky modifikovaných potravin nebyl nikde ve světě prokázán, protože z tohoto hlediska jsou GM plodiny před uvolněním pro spotřebu velmi pečlivě testovány. 6

7 Geneticky modifikované organismy a jejich možné uplatnění v rostlinné výrobě Výzkum a používání GMO jsou u nás legislativně velmi dobře ošetřeny. Legislativa vychází z direktivy Evropského Parlamentu a Rady EU č. 18/2001/EC ze dne 21. března 2001 o záměrném uvolňování geneticky modifikovaných organismů do životního prostředí a o zrušení směrnice Rady č. 90/220/EEC a její Přílohy II, která uvádí podrobnější prováděcí pokyny pro její realizaci. Direktiva je základním předpisem EU v oblasti nakládání s GMO. Dle této směrnice byly převážně v 90.letech minulého století schváleny a uvedeny na trh v EU některé GM rostliny s odlišným využitím. Všechna dosud vydaná povolení pro uvádění na trh podle této směrnice se týkají dovozu GMO, pouze některá povolují dovoz i pěstování GM plodin v EU (viz tab. č. 2). Tab.č. 2 GM plodiny schválené v EU dle příslušných směrnic. GMO, produkt použití notifikátor, stát tabák tolerantní k herbicidu bromoxynil řepka olejka tolerantní k herbicidu glufosinátu amonnému, hybridní (MS1Bn x RF1Bn) sojové boby tolerantní k herbicidu glyfosátu čekanka částečně tolerantní k herbicidu glufosinátu amonnému, s pylovou sterilitou kukuřice s kombinovanou modifikací pro rezistenci vůči hmyzu (Bt endotoxin) a toleranci k herbicidu glufosinátu amonnému (Bt-176) řepka olejka tolerantní k herbicidu glufosinátu amonnému, hybridní (MS1 x RF1) nespecifikováno pěstování pro výrobu osiva, nikoli potravin nebo krmiv dovoz a zpracování pouze šlechtitelské účely včetně pěstování včetně pěstování SEITA Francie Plant Genetic Systems Británie Monsanto Británie Bejo-Zaden Nizozemsko Ciba-Geigy Francie Plant Genetic Systems Francie rozhodnutí EK, příp. člen. státu 94/385/EC 96/158/EC 96/281/EC 96/424/EC 97/98/EC 97/392/EC ale nevydáno konečné povolení ve Francii 7

8 Geneticky modifikované organismy a jejich možné uplatnění v rostlinné výrobě řepka olejka tolerantní k herbicidu glufosinátu amonnému, hybridní (MS1 x RF2) karafiáty se změněnou barvou květu řepka olejka tolerantní k herbicidu glufosinátu amonnému, jarní (Topas 19/2) kukuřice s kombinovanou modifikací pro rezistenci vůči hmyzu (Bt endotoxin) a toleranci k herbicidu glufosinátu amonnému (linie Bt 11) kukuřice tolerantní vůči herbicidu glufosinátu amonnému (linie T 25) kukuřice rezistentní vůči hmyzu (Bt endotoxin) (linie MON 810) karafiáty s prodlouženou trvanlivostí včetně pěstování dovoz a zpracování dovoz a zpracování včetně pěstování včetně pěstování Plant Genetic Systems Francie Florigene Nizozemsko AgrEvo Británie Novartis Británie AgrEvo Francie Monsanto Francie Florigene Nizozemsko 97/393/EC ale nevydáno konečné povolení ve Francii 1997 a 1998, povolení člen. státu 98/291/EC 98/292/EC 98/293/EC 98/294/EC 1998, povolení člen. státu Odhady nových typů GMO s využitím v EU- příklady (podle Institutu perspektivních studií při JRC EU Sevilla, 2003) do roku 2007: kukuřice odolná k herbicidům a hmyzu, brambory a sója s modifikovanými škroby a proteiny, plody s řízeným zráním do roku 2011: pšenice odolná k houbovým chorobám, plodiny odolné k virovým chorobám, plodiny s modifikovanými oleji po roce 2011: plodiny odolné vůči stresům, plodiny pro produkci molekul (molecular farming), modifikované obsahy ligninu ve škrobech 8

9 Geneticky modifikované organismy a jejich možné uplatnění v rostlinné výrobě Rizika při uvolňování GMO do prostředí Před uvolněním GMO do prostředí a do oběhu se zvažují možné interakce s ekosystémy a zdravím člověka. Účinky GMO na životní prostředí a zdraví lidí a zvířat by mohly být přímé a nepřímé, okamžité a opožděné. Přímými účinky se rozumí prvotní účinky na lidské zdraví nebo na životní prostředí, které jsou výsledkem působení GMO a neprojevují se příčinným řetězcem dalších událostí. Nepřímými účinky se rozumí účinky na lidské zdraví nebo životní prostředí, které se projeví příčinných řetězcem dalších událostí, jako např. interakcí s dalšími organismy, přenosem genetického materiálu nebo změnami v používání nebo nakládání. Pozorování nepřímých účinků může být časově opožděno. Proto se vyžaduje u GMO, které byly uvolněny do prostředí, tzv. monitoring. Při uvolňování GMO do prostředí je třeba hodnotit riziko, které souvisí s rostlinným druhem, který byl upraven jeho přirozená invazivita, schopnost přežívat v prostředí apod. a také s typem vneseného transgenu. Nežádoucí jsou např. geny, jejichž produkty degradují antibiotika, geny, které by zvyšovaly invazivitu druhu apod. Při odhadu rizika se zvažuje celá řada aspektů: GM plodiny by mohly pronikat do přírodních a zemědělských ekosystémů. GM plodiny by se mohly křížit s dalšími druhy a zvyšovat jejich plevelný charakter. GM plodin by mohly přispívat k horizontálnímu šíření transgenů. GM plodiny by mohly mít sekundární ekologické dopady. GM plodiny by mohly vést ke vzniku nových škůdců a nových onemocnění plodin. GM rostliny by mohly mít vliv na biodiverzitu. GM plodiny by mohly ovlivňovat genetickou čistotu dalších plodin. Významná je pravděpodobně hybridizace s planými příbuznými druhy, která provází produkci a šlechtění kulturních rostlin. Rovněž je třeba zvažovat rozdílné regionální podmínky. Každá země podle Cartagenského protokolu musí ověřit možnosti interakce případných GM odrůd podle místních podmínek s agro-ekosystémy. V ČR probíhá výzkum v souladu s mezinárodními závazky republiky za podpory MZe ČR (projekty NAZV ČR QC 0056, QC 1362) a Ministerstva životního prostředí (projekty VÚRV, VŠCHT, UMBR České Budějovice). 9

10 Geneticky modifikované organismy a jejich možné uplatnění v rostlinné výrobě Základní výsledky řešení projektu MZe ČR NAZV 1362 Lze předpokládat, že mimo GMO uvedených v tabulce 2 (uvolněných podle direktivy 90/1999/EEC se v ČR v prostředí budou vyskytovat GM formy brambor, lnu, hrachu a pšenice. Podklady pro odhad rizika při uvolnění transgeního lnu do životního prostředí v podmínkách ČR (majitel výsledků Agritec Šumperk) V rámci projektu byly ověřovány možnosti úniku transgenu do agro- -ekosystému nekontrolovaným přenosem pylu z GM lnu do netransgenního lnu setého přenosem pylu z GM lnu na Linum flavum, který jako jediný z planě rostoucích druhů na území ČR má stejný počet chromozómů jako len setý, při nekontrolovaném uvolňování semen při manipulaci se zralými rostlinami a osivem a při likvidaci odpadu po zpracování zralého GM lnu. Bylo zjištěno, že v podmínkách ČR dochází u L. usitatissimum k cizosprášení. Nebylo potvrzeno, že v podmínkách ČR může dojít k přenosu pylu z L. usitatissimum na L. flavum a ke vzniku fertilního potomstva. Semeno lnu z výdrolu, které zůstalo po sklizni na pozemku, a semeno ve zbytcích po zpracování rostlin lnu si neuchovalo ve sledovaných podmínkách klíčivost do dalších let. Podklady pro odhad rizika při uvolnění transgeního hrachu do životního prostředí v podmínkách ČR (majitel výsledků Agritec Šumperk) V rámci projektu byly ověřovány možnosti úniku transgenu do agro- -ekosystému. Výsledky polního testování potvrdily, že podíl cizosprášení je u kulturního hrachu extrémně nízký. Z monitorovaných druhů hmyzu nelze zcela vyloučit potenciální možnost přenosu pylu s následným opylením pozdnějších jedinců zejména v případě zrnokaza hrachového (Bruchus pisorum). Podle LOENNIGA (1985) by předpokladu, že u původních hrachů byl přenos pylu zprostředkováván hmyzem, odpovídalo i morfologické uspořádání květu. Z výsledků vyplývá, že GM hrách představuje z hlediska úniku pylu zanedbatelné až nulové ekologické riziko a poměrně malá prostorová izolace umožní bezproblémovou koexistenci pěstování GM hrachu a nemodi- 10

11 Geneticky modifikované organismy a jejich možné uplatnění v rostlinné výrobě fikovaného hrachu (standardní versus ekologické zemědělství). Tato situace by se mohla změnit, pokud by se genetickou transformací dramaticky změnila biologie kvetení a mechanismus opylování hrachu (morfologie květu, zvýšení podílu cizosprášení aj.). Podklady pro odhad rizika při uvolnění transgení pšenice do životního prostředí v podmínkách ČR (majitel výsledků VURV Praha a Botanický ústav AV ČR Průhonice, vědecký článek v tisku). Bylo předpokládáno modelové řešení odhadu míry rizika při uvolnění GM odrůd pšenice do prostředí a do oběhu s ohledem na vytrvalé příbuzné druhy. Bylo prokázáno, že v ČR se na řadě lokalit vyskytuje E. intermedia, které může sloužit jako můstek pro přenos transgenu z T. aestivum do E. repens (pýr plazivý). Možnost takové přenosu byla potvrzena i v rámci řešení projektu technikami molekulární biologie. v lokalitách s výskytem E. intermedium by zřejmě nebylo vhodné doporučovat pěstování GM forem pšenice zejména herbicid rezistentních. Podklady pro odhad rizika při uvolnění transgeního bramboru do životního prostředí v podmínkách ČR (majitel výsledků VURV Praha a JU České Budějovice) Jsou k disposici data o riziku spojeném s pěstováním GM brambor v ČR: přetrvávání transgenních brambor v podmínkách ČR za povětrnostních podmínek minulých let je minimální, přenos transgenů prostřednictvím pylu do netrasgenních odrůd je v podmínkách ČR málo pravděpodobný, při dodržení správné agrotechniky riziko poškození životního prostředí limituje k nule, jsou k dispozici data pro pozdější porovnání ovlivnění populací hmyzu pěstováním GM brambor (např. s Bt endotoxinem). Rizika přenosu transgenů do plevelných druhů a možnost vzniku plevelů odolných k herbicidům (majitel výsledků VÚRV Praha a BU AV ČR Průhonice) Na našem území byl prokázán nejvyšší počet plevelů včetně výskytu plošného s rezistencí vůči triazinům. Riziko toku genů z vybraných plodin 11

12 Geneticky modifikované organismy a jejich možné uplatnění v rostlinné výrobě do planých a nově introdukovaných druhů nehrozí, neboť rezistence vůči triazinům u všech dosud u nás prokázaných plevelů je podmíněna změnami v chloroplastové DNA a přenáší se pouze po mateřské linii. Byla prokázána rezistence vůči sulfonylmočovinám a imazapyru podmíněná změnami v jaderné DNA u cizího expanzivního plevele Kochia scoparia, nepředpokládáme možnost křížení s žádnou plodinou ani plevelem. Na vybraných lokalitách intenzivně ošetřovaných herbicidy a s výskytem introdukovaných druhů (železnice) je mapován výskyt rezistentních a zavlečených plevelů s podezřením na rezistenci. Plevele s rezistencí vůči glyphosatu nebyly na našem území prokázány. Nebyl prokázán ani výskyt rezistentních plevelů Papaver rhoeas a Lactuca sativa. Odhad rizika vzniku plevelů rezistentních k herbicidům v souvislosti s využívání technologií nutných k ošetřování porostů GM odrůd s odolností k herbicidům (majitel výsledků VÚRV Praha) V ČR byl zjištěn výskyt 12 plevelů rezistentních vůči atrazinu, mutace byla potvrzena u Solanum nigrum - substituce glycinu za serin v poloze 264 aminokyselinového řetězce proteinu Dl fotosystému II. u Kochia scoparia rezistentní vůči imazapyru a sulfonylmočovinám potvrzena mutace v kodónu 574 genu acetolaktát syntázy, záměna leucinu za tryptofan. Monitorován je výskyt plevelů s podezřením na rezistenci na území ČR. Testovány jsou plevele na rezistenci ve vytipovaných lokalitách každoročně ošetřovaných stejnou účinnou látkou a sledovány změny plevelných společenstev na těchto lokalitách. Kukuřice nebyla předmětem studia. Příbuzné plané druhy v ČR neexistují a zrna kukuřice v přírodních a polních podmínkách nepřečkávají zimu. Jediné nebezpečí, které tato kukuřice představuje, je nebezpečí sprášení s ekologicky pěstovanými odrůdami kukuřice a z toho vyplývající možnost příměsi GMO v ekologicky pěstovaných odrůdách. Složitější je situace u řepky, která má na našem území řadu příbuzných plevelných druhů. 12

13 Geneticky modifikované organismy a jejich možné uplatnění v rostlinné výrobě Závěry: Konečné závěry bude možno učinit až v širších souvislostech se zohledněním koexistence odlišných způsobů rostlinné výroby. z pohledu jednotlivých GM plodin vyplývá, že pěstování GM kukuřice tolerantní k herbicidu Roundup je ekologicky vhodnější, než pěstování konvenční kukuřice a její ošetřování běžně užívaným herbicidem (Atrazin). Naopak, pěstování GM řepky a řepy, tolerantních k herbicidu Liberty, je ekologicky méně vhodné, než pěstování konvenčních plodin. Studie připouštějí, že by se tyto GM plodiny mohly pěstovat v omezeném rozsahu, ale nebylo by dobré, aby se na určitém území staly převládajícími. Poděkování: Příspěvek byl připraven jako PUV projektu MZe ČR QC1362. Na vývoji výsledků se podíleli VÚRV Praha (RNDr. J.Ovesná, CSc., Ing.L.Kučera, CSc., RNDr. D.Chodová, CSc.), Agritec Šumperk s.r.o. (RNDr.M.Griga, CSc., ing.e.tejklová, CSc.), BU AV ČR (RNDr.F.Krahulec, CSc.), JU České Budějovice (Doc. Ing.J.Diviš, CSc., Doc. E.Dolanská CSc., Doc. RNDr. M.Ondřej, CSc.) Kontakt na autora příspěvku: RNDr. Jaroslava Ovesná, CSc. Výzkumný ústav rostlinné výroby, Drnovská 507, Praha 6 Ruzyně ovesna@vurv.cz, tel

14 Proč se pěstují geneticky modifikované plodiny - výsledky polních pokusů PROČ SE PĚSTUJÍ GENETICKY MODIFIKOVANÉ PLODINY - VÝSLEDKY POLNÍCH POKUSŮ Ing. Ladislav Kučera, CSc. Výzkumný ústav rostlinné výroby Abstrakt Podpora vývoje a zavádění nových technologií v řadě vyspělých zemí i zemí rozvojových se projevila v prudkém nárůstu praktického využití biotechnologických metod a postupů genetického inženýrství v agrárním sektoru. Vývoj a využití geneticky modifikovaných organismů je toho dokladem. Lze konstatovat, že v posledních letech je zaznamenáván jeden z nejrychlejších trendů růstu pěstebních ploch geneticky modifikovaných plodin v globálním měřítku. Prezentované výsledky projektu NAZV QC 0056 dokumentují cílenou experimentální bázi, nejen pro posouzení biologické bezpečnosti, ale i pro sestavení pokynů pro pěstitele geneticky modifikovaných odrůd tak, jak vyžaduje doporučení Komise EU. Přehled současného stavu pěstování GM plodin FAO (Food and Agricultural organization of UN) se ve své květnové zprávě z roku 2004 ( staví k uplatnění geneticky modifikovaných (dále GM) - transgenních rostlin (GMO) v zemědělství positivně, ale samozřejmě oprávněně zdůrazňuje, že Biotechnologické zemědělství není universálním lékem na problémy současného zemědělství. To ostatně vyplývá již ze samotného názvu zprávy The gene revolution: great potential for the poor, but no panacea (Genová revoluce: naděje pro chudé, ale ne všelék). Biotechnologie by tedy měla doplňovat dosavadní zemědělské přístupy, ale ne je nahrazovat. V současné době je v rámci uvolňování geneticky modifikovaných vyšších rostlin do životního prostředí přibližně 260 hlavních znaků, které jsou modifikovány. Zahrnují jak morfologické tak i biochemické změny, které mají za cíl zvýšit užitnou hodnotu nových odrůd kulturních rostlin pro pěstitele, ale i pro konečného spotřebitele. Rostoucí počet experimentů je doprovázen i rostoucím počtem GM odrůd uvolňovaných i pro účely pěstování v polních podmínkách. 14

15 Proč se pěstují geneticky modifikované plodiny - výsledky polních pokusů Podpora vývoje a zavádění nových technologií v řadě vyspělých zemí i zemí rozvojových se projevila v prudkém nárůstu praktického využití biotechnologických metod a postupů genetického inženýrství v agrárním sektoru. Vývoj a využití GMO je toho dokladem. Lze konstatovat, že v posledních letech je zaznamenáván jeden z nejrychlejších trendů růstu pěstebních ploch GM plodin v globálním měřítku. Ze zprávy instituce International Service for the Acquisition of Agri- -Biotech Application (ISAAA) se dozvíme, že celosvětově plochy transgenních (t.j. geneticky modifikovaných) plodin v r vzrostly o 20 % ve srovnání s r a dosáhly již 81 milionů hektarů a jsou pěstovány 8,25 miliony farmářů v 17 zemích (proti 6 milionům farmářů v 16 zemích v r. 2002). Zhruba 99 % transgenních plodin je pěstováno v 14 zemích (s více než ha GM). Na prvém místě jsou to USA s 47,6 miliony hektarů (59 % celosvětové plochy GM plodin), následuje Argentina s 16,2 miliony hektarů (20 %), Kanada se 5,4 miliony hektarů (6 %), Brazilie se 5 miliony hektarů (6 %), Čína se 3,7 miliony hektarů (5 %), Paraguay s 1,2 mil. ha (2%), Indie s 0,5 mil ha (1%) a Jihoafrická republika s 0.5 miliony hektarů (1 %) a dále Uruguay, Austrálie, Rumunsko, Mexiko, Španělsko a Filipíny. v EU má významnější plochy oseté transgenními plodinami jen Španělsko s ha Bt-kuřice ( ha v r. 2002). Důležité je si také uvědomit, že celosvětově obdělávané plochy transgenních plodin připadají z valné části na čtyři významné komodity. Transgenní sója zaujímá 60 % pěstebních ploch transgenních plodin (48.4 milionů hektarů) a okolo 56 % světové produkce. Transgenní bavlník zaujímá 28 % plochy (32 milionu hektarů). Na třetím místě je transgenní kukuřice pěstovaná na 14 % ploch transgenních odrůd (19,3 milionu hektarů). Čtveřici nejpěstovanějších transgenních plodin uzavírá řepka (19 % plochy, 23 miliony hektarů GM odrůd). Podle předpovědi ISAAA plochy pěstovaných transgenních plodin přesáhnou 100 milionů hektarů během následujících pěti let a rozšíří se do dalších zemí. Trend zvyšování zájmu společností zavádět GM odrůdy do výrobní praxe lze dokumentovat i z přehledů žádostí o uvolnění na trh, či na povolení experimentů s GM plodinami (viz následující tabulky). 15

16 Proč se pěstují geneticky modifikované plodiny - výsledky polních pokusů Tab. 1 Seznam žádostí podaných podle nařízení (EC) 1829/200 a posuzovaných EFSA: Číslo přihlášky EFSA-GMO- -UK EFSA-GMO- -NL EFSA-GMO- -DE EFSA-GMO- -UK Platná přihláška Kontrola úplnosti podkladů, EFSA EFSA-GMO- -UK EFSA-GMO- -UK EFSA-GMO- -BE EFSA-GMO- -UK EFSA-GMO- -UK EFSA-GMO- -UK Event/Druh NK603 x MON810 Kukuřice 1507 kukuřice MON863 x MON810 kukuřice Rýže LLRÝŽE x NK603 kukuřice MON863 x NK603 kukuřice MON863 x MON810 x NK603 kukuřice H7-1 Sugar Řepa MON 531 x MON 1445 Bavlna MON a MON x MON 1445 Bavlna Nová/přeformulovaná přihláška Určení oblasti použití Nová přihláška Potravina, krmivo Přepracovaná přihláška (původně podaná podle Článku 4 Nařízení (EC) No 258/97) Potravina Nová přihláška Potravina, krmivo Nová přihláška Potravina, krmivo Nová přihláška Potravina, krmivo Nová přihláška Potravina, krmivo Nová přihláška Potravina, krmivo Nová přihláška Potravina, krmivo Nová přihláška Potravina, krmivo Nová přihláška Potravina, krmivo Současný stav Kontrola úplnosti podkladů, EFSA Platná přihláška Platná přihláška Platná přihláška Platná přihláška Kontrola úplnosti podkladů, EFSA Kontrola úplnosti podkladů, EFSA Kontrola úplnosti podkladů, EFSA 16

17 Proč se pěstují geneticky modifikované plodiny - výsledky polních pokusů Tab. 2 Uvolnění GP do životního prostředí podle Směrnice 2001/18/EC projektů nahlášených po (od počet nahlášených experimentů v rámci EU činil 210) Číslo přihlášky Stát Zveřejněno Název instituce nebo firmy B/PL/05/ CON Polsko 01/04/2005 Pioneer Hi-Bred Services GmbH Název projektu Testing of genetically modified maize tolerant to glyphosate herbicide B/CZ/05/642 Česká rep. 31/03/2005 BASF (Czech) spol. s r.o. B/DK/05/01 Dánsko 31/03/2005 DLF-Trifolium Dansk Planteforćdling v. Vibeke Meyer B/FR/05/04.01 Francie 31/03/2005 Monsanto Agriculture Francie S.A.S B/FR/05/04.02 Francie 31/03/2005 Monsanto Agriculture Francie S.A.S Release into the environment of genetically modified potatoes with an altered starch composition GENETICALLY MODIFIED ROUND UP READY FODDER BEET (A5/15) IN DANISH FIELD TRI- ALS Five year field trials programme ( ) for development of genetically modified maize MON protected against Corn Root Worm (Diabrotica virgifera) and tolerant to glyphosate Five year field trials programme ( ) for development of genetically modified maize MON x MON 810 protected against certain Coleopteran and Lepidopteran insects and tolerant to B/ES/05/14 Španělsko 18/03/2005 Instituto Valenciano de Investigaciones Agrarias glyphosate herbicide. B/ES/05/12-CON Španělsko 18/03/2005 Dow AgroSciences Testing of coleopteran and lepidopteran insect resistant and two herbicide tolerant maize hybrids. Environmental impact assessment of transgenic grapevines and plums on the diversity and dynamics of virus populations. 17

18 Proč se pěstují geneticky modifikované plodiny - výsledky polních pokusů B/ES/05/15 Španělsko 18/03/2005 PIONEER HI-BRED ŠPANĚLSKOS.L. Testing of genetically modified maize resistant to certain Coleopteran insects and tolerant to herbicides. B/ES/05/16 Španělsko 18/03/2005 PIONEER HI-BRED ŠPANĚLSKOS.L. Testing of maize varieties resistant to certain Lepidopteran and Coleopteran insects and tolerant to a herbicide. B/ES/05/17 Španělsko 18/03/2005 PIONEER HI-BRED ŠPANĚLSKOS.L. Testing of maize resistant to certain Coleopteran and Lepidopteran insects and tolerant to herbicides. B/ES/05/18 Španělsko 18/03/2005 PIONEER HI-BRED ŠPANĚLSKOS.L. Testing of maize varieties resistant to certain Coleopteran insects and tolerant to a herbicide. B/ES/05/19-CON Španělsko 18/03/2005 PIONEER HI-BRED Testing of maize tolerant to glyphosate herbicide. ŠPANĚLSKOS.L. B/ES/05/20-CON Španělsko 18/03/2005 PIONEER HI-BRED Testing of maize tolerant to glyphosate herbicide. ŠPANĚLSKOS.L. B/ES/05/21 Španělsko 18/03/2005 Syngenta Seeds SA Field trials of maize resistant to insects. Event Bt11Španělsko B/DE/04/161 Německo 18/03/2005 Institute of Environmental Research (Bioeties logy V) against the Western corn root worm Diabrotica Biosafety research of new transgenic Bt-maize varilogy virgifera: development and evaluation of monitoring methods B/ES/05/02 Španělsko 03/03/2005 PIONEER HI-BRED ŠPANĚLSKOS.L. Testing of 1507 maize varieties resistant to certain Lepidopteran insects and tolerant to glufosinate-ammonium herbicide. B/ES/05/03 Španělsko 03/03/2005 PIONEER HI-BRED ŠPANĚLSKOS.L. Testing of NK603 maize varieties tolerant to glyphosate herbicide. B/ES/05/04 Španělsko 03/03/2005 PIONEER HI-BRED ŠPANĚLSKOS.L. Testing of genetically modified maize resistant to certain Lepidopteran insects and tolerant to two herbicides. 18

19 Proč se pěstují geneticky modifikované plodiny - výsledky polních pokusů B/ES/05/05 Španělsko 03/03/2005 PIONEER HI-BRED ŠPANĚLSKOS.L. Testing of maize varieties tolerant to glyphosate herbicide and resistant to certain Lepidopteran insects. B/ES/05/06-CON Španělsko 03/03/2005 Dow AgroSciences Official trials for registration of maize varieties resistant to certain Lepidopteran insect pests. B/ES/05/07 Španělsko 03/03/2005 PIONEER HI-BRED ŠPANĚLSKOS.L. Testing of 1507 maize varieties resistant to certain Lepidopteran insects and tolerant to glufosinate-ammonium herbicide. B/ES/05/08 Španělsko 03/03/2005 PIONEER HI-BRED ŠPANĚLSKOS.L. Testing of NK603 maize varieties tolerant to glyphosate herbicide. B/ES/05/10 Španělsko 03/03/2005 PIONEER HI-BRED ŠPANĚLSKOS.L. Testing of genetically modified maize resistant to certain Lepidopteran insects and tolerant to two herbicides. B/ES/05/11 Španělsko 03/03/2005 Procase Semillas Preliminary trials with maize varieties resistant to B/NL/04/02 Nizozemí 24/02/2005 Plant Research International - Dept. Genetics and Breeding certain Lepidopteran insect pests. Evaluation of non-flowering genetically modified apple trees with increased resistance to fungi in the field. Remark NL: This is a continuation of permit B/NL/02/03. B/NL/04/04 Nizozemí 24/02/2005 AVEBE Multiplication and field testing of transgenic potatoes altered in their carbohydrate metabolism, resulting in amylose-free tubers. B/FR/05/02.02 Francie 23/02/2005 Biogemma Testage de maďs génétiquement modifiés tolérants ŕ un herbicide B/FR/05/02.03 Francie 23/02/2005 Biogemma Field experimentation of a genetically modified corn with improved photosynthesis performances under drought conditions 19

20 Proč se pěstují geneticky modifikované plodiny - výsledky polních pokusů B/FR/05/03.01 Francie 23/02/2005 Pioneer Genetique Sarl Testing of genetically modified maize resistant to certain Coleopteran and Lepidopteran insects and tolerant to two herbicides (59122x1507xNK603 maize) B/FR/05/03.02 Francie 23/02/2005 Pioneer Genetique Sarl Testing of genetically modified maize resistant to certain Coleopteran insects and tolerant to two herbicides (59122xNK603 maize) B/FR/05/03.03 Francie 23/02/2005 Pioneer Genetique Sarl Testing of maize tolerant to glyphosate herbicide B/FR/05/03.04 Francie 23/02/2005 Meristem Therapeutics Pluriannuals field experimentations of genetically modified maize expressing monoclonal antibodies B/HU/05/01/1 Maďarsko 16/02/2005 Pioneer Hi-Bred Maďarsko Ltd. B/HU/05/01/2 Maďarsko 16/02/2005 Pioneer Hi-Bred Maďarsko Ltd. B/HU/05/01/3 Maďarsko 16/02/2005 Pioneer Hi-Bred Maďarsko Ltd. RM2 and RM3 for medical uses in cancerology. Trial program for the testing of 1507 genetically modified maize varieties resistant to certain Lepidopteran insects and tolerant to glufosinate-ammonium herbicide Program of field agronomic trials and registration trials with NK603 maize varieties tolerant to glyphosate herbicide Program of field agronomic trials and registration trials with NK603xMON810 maize varieties tolerant to glyphosate herbicide and resistant to certain lepidopteran insects B/FI/05/1MB Finsko 16/02/2005 University of Joensuu Environmental risks of birch genetically modified to B/DE/04/158 Německo 16/02/2005 Institute of Plant Genetics and Crop Plant Research (IPK) be sterile. Aimed increase of protein content of fodder pea by changing of planta own gene expression 20

21 Proč se pěstují geneticky modifikované plodiny - výsledky polních pokusů B/PL/05/02-01 Polsko 16/02/2005 Pioneer Hi-Bred Services GmbH B/DE/04/160 Německo 04/02/2005 Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung Gatersleben (IPK) Trialing of 1507 maize varieties. Evaluation of transgenic potato as bioreactor for production of recombinant spider silk under field conditions B/FR/05/01.01 Francie 27/01/2005 Biogemma Field experimentation of a genetically modified maize. Functional validation of a gene involved in nitrogen efficiency and grain filling. B/FR/05/01.02 Francie 27/01/2005 Pioneer Genetique Sarl Testing of 1507 maize varieties B/FR/05/01.03 Francie 27/01/2005 Pioneer Genetique Sarl Testing of NK603 maize varieties B/FR/05/01.04 Francie 27/01/2005 Pioneer Genetique Sarl Testing of genetically modified maize resistant to certain Lepidopteran insects and tolerant to two herbicides (1507xNK603 maize) B/FR/05/01.05 Francie 27/01/2005 Pioneer Genetique Sarl Testing of genetically modified maize tolerant to an herbicide and resistant to certain Lepidopteran insects (NK603xMON810 maize) B/FR/05/02.01 Francie 27/01/2005 Meristem Therapeutics Pluriannuals field experimentations of genetically modified corn expressing a gastric lipase for medical B/SE/05/450 Švédsko 20/01/2005 Plant Science Švédsko AB B/HU/04/12 Maďarsko 19/01/2005 Dow AgroSciences Maďarsko Kft. uses. Potato with improved resistance to Phytophthora Field trial program of genetically modified corn hybrids containing resistance to certain Coleopteran and Lepidopteran insects and tolerance to two herbicides. 21

22 Proč se pěstují geneticky modifikované plodiny - výsledky polních pokusů Z uvedeného přehledu je zřejmé, že v nejbližší budoucnosti lze očekávat další prudký nárůst pěstování GM plodin i v rámci EU a pravděpodobně i v ČR. Výhled budoucích aplikací a rozšiřování pěstebních ploch GM plodin bude následně vyžadovat kooperaci pěstitelů a uživatelů GM, tak aby byla zajištěna jejich koexistence s ostatními systémy zemědělské produkce. V zásadě musí mít zemědělci možnost pěstovat ten typ zemědělských plodin, který si zvolili, ať už jsou to GM plodiny, konvenční nebo ekologické plodiny. Žádný z těchto typů zemědělského hospodaření by neměl být v EU vyloučen. Koexistence znamená schopnost zemědělců vybrat si mezi výrobou konvenční, ekologickou nebo založenou na GM plodinách, při dodržování všech zákonných povinností značení a standardů čistoty. Podle postupu daného směrnicí 2001/18/EC, povolení uvolňování do životního prostředí musí předcházet rozsáhlé hodnocení zdravotního a environmentálního rizika. Výsledkem hodnocení rizika může být jeden z těchto závěrů: je zjištěno nezvládnutelné riziko pro životní prostředí nebo zdraví. V těchto případech se povolení neuděluje, není zjištěno žádné riziko pro životní prostředí nebo zdraví. v těchto případech se povolení uděluje, aniž by byla vyžadována další opatření kromě těch, která jsou výslovně stanovena zákonem, rizika jsou zjištěna, ale mohou být zvládnuta odpovídajícími opatřeními (například fyzickou izolací a/nebo dohledem). v tomto případě je v povolení obsažena povinnost uplatňovat opatření ke zvládnutí rizika. Jestliže je zjištěno riziko pro životní prostředí a nebo zdraví až poté, co bylo vydáno povolení, může být zahájeno řízení k ukončení platnosti povolení nebo ke změně jeho podmínek v souladu s ochrannou doložkou podle článku 23 směrnice (2001/18/EC). Vybrané základní výsledky řešení projektu MZe ČR NAZV QC0056 Zlepšování kvality a bezpečnosti potravin, hodnocení užitku a rizik geneticky modifikovaných organismů patří mezi dlouhodobé strategické směry výzkumu ve VÚRV. Základním principem je poskytnout vědecky podložené údaje nezbytné při hodnocení rizik spojených s uvolňováním GMO do životního prostředí a do výrobní praxe. 22

23 Proč se pěstují geneticky modifikované plodiny - výsledky polních pokusů Jak nahlížet na možné uvolnění GM pšenice do prostředí je otázkou, kterou měl napomoci vyřešit i projekt Ministerstva zemědělství České Republiky NAZV QC 0056 Vývoj metod pro identifikaci a monitorování transgenů v rostlinných materiálech a odvozených produktech. Cílem projektu bylo, kromě jiných dat, poskytnout vědecky podložené údaje o dálkovém přenosu pylu a podílu cizosprášení u pšenice pro potřeby posouzení biologické bezpečnosti a pro návrh pěstebních opatření při uvolňování GM odrůd pšenice v České republice. Východiska při posuzování rizik: Pohled na uvolňování GM odrůd musí být nestranný a podložený odpovídajícími vědecky podloženými daty. Významné místo v procesu zavádění GM odrůd do provozní pěstitelské praxe je spatřováno v zajištění rovnocennosti pěstebních systémů. Přítomnost semen GM odrůd v osivu konvenčních odrůd je jedním z významných faktorů rozhodujících o akceptovatelnosti partie osiva, ale následně často předurčuje i obchodní uplatnění sklizeného produktu. Přítomnost GM v osivech a sádi zemědělských plodin je v současnosti podrobena nařízením EU Regulation (EC) N 1829/2003. Pro tuto oblast byly již v roce 2001 navrženy příslušné limity Vědeckým výborem pro rostliny EU (The opinion of the Scientific Committee of Plants (SCP) viz Pro posouzení míry dálkového přenosu pylu a cizoprášení u pšenice byl navržen experiment s monitorováním přenosu genů z donorové do recipientní odrůdy založený na netransgenních odrůdách s vhodnými morfologickými znaky, odrůda Košútka (Triticum aestivum L. var. ferrugineum (ALEF.) MANSF.) červenoklasá a osinatá jako donor, odrůdy Astella a Rexia (Triticum aestivum L. var. lutescens (ALEF.) MANSF.), obě bílé holice, jako recipientní odrůdy. Na části pokusných ploch byl aplikován gametocid Genesis, který eliminuje produkci vitálního pylu u ošetřených rostlin a tím je umožňuje oplození kvítků klasu pylem z donorových rostlin. Dálkový přenos pylu a míra cizosprášení byla vyhodnocena jako podíl rostlin s dominantním markerem v potomstvech rostlin sklizených v definovaných vzdálenostech od zdroje pylu. Údaje z parcel neošetřených gametocidem poskytly odhad realizovaného cizosprášení v podmínkách kompetice s fertilním pylem recipientních rostlin. z výsledků je zřejmé, že dolet vitálního pylu, schopného opylení 23

24 Proč se pěstují geneticky modifikované plodiny - výsledky polních pokusů i oplození, je možno dokumentovat i na vzdálenost 100m, v závislosti na orientaci recipientních ploch vzhledem ke zdroji pylu. Úroveň cizosprášení je však vzhledem ke kompetici s pylem uvolňovaným v klasech recipientních rostlin velmi nízká a významně se uplatňuje jen v bezprostřední blízkosti zdroje pylu. Odhad rizika přenosu transgenů do netransgenních odrůd řepky a planých plevelných příbuzných druhů vyskytujících se v ekosystémech ČR prostřednictvím pylu V rámci řešení byly získány zcela původní výsledky studia vybraných otázek biologické bezpečnosti zavádění transgenních odrůd řepky do pěstební praxe. Hodnoceno bylo především riziko přenosu transgenů do netransgenních odrůd řepky a planých plevelných příbuzných druhů. V průběhu celého řešení nebyly na sledovaných lokalitách zaznamenány výskyty spontánních hybridů řepky s planými plevelnými druhy, které by mohly umožnit vyhodnocení horizontálního přenosu genů. Je však nepochybné, že skutečnost, že nebyly zaznamenány případy hybridů, nelze chápat jako absolutní potvrzení nemožnosti horizontálního přenosu genů z B.napus do příbuzných planých druhů. Závěr Je nepochybné, že výsledky projektu poskytnou potřebné údaje nejen pro posouzení biologické bezpečnosti, ale i pro sestavení pokynů pro pěstitele GM odrůd, tak jak vyžaduje doporučení Komise EU. Poděkování Příspěvek byl připraven jako PUV projektu MZe ČR QC0056. Na vývoji výsledků se podíleli VÚRV Praha, Agritec Šumperk s.r.o., Monsanto ČR s.r.o. Kontakt na autora článku: Ing. Ladislav Kučera, CSc. Výzkumný ústav rostlinné výroby, Drnovská Praha 6 Ruzyně kuceral@vurv.cz, tel

25 Vybrané agroekologické aspekty pěstování transgenních plodin VYBRANÉ AGROEKOLOGICKÉ ASPEKTY PĚSTOVÁNÍ TRANSGENNÍCH PLODIN Doc. Ing. Josef Soukup, CSc.; Ing. Josef Holec; Ing. Marie Čeřovská Česká zemědělská univerzita v Praze Abstrakt Příspěvek se zabývá některými agroekologickými aspekty pěstování transgenních (geneticky modifikovaných) plodin, z nichž v souvislosti s připravovanými pravidly koexistence je nejvýznamnější přenos genů (gene-flow) v rámci příbuzenského komplexu kulturních planě rostoucích a plevelných forem rostlin. V článku jsou shrnuty dosavadní poznatky o tomto procesu a uvedeny některé příklady možných důsledků, se kterými je nutno při pěstování transgenních plodin počítat a přizpůsobit jim technologické postupy. Úvod Geneticky modifikovaným (transgenním) plodinám je věnována již od počátku devadesátých let minulého století rozsáhlá pozornost, která zahrnuje různé aspekty jejich používání. Vesměs, jako u každé nově zaváděné technologie, se diskutují především otázky, které jsou atraktivní pro širší okruh obyvatelstva, jako jsou např. zdravotní a ekologická rizika. Otázkám strukturálního i funkčního ovlivnění agroekosystémů byla donedávna věnována pozornost podstatně menší. První soustavnější studie se v Evropě objevují až koncem devadesátých let minulého století a zejména na počátku tohoto století, až po mnohaletém zavedení geneticky modifikovaných (GM) plodin do pěstitelské praxe v řadě mimoevropských zemí. Hnacím motorem pro uskutečnění těchto studií byla mimo jiné i potřeba získání věrohodných údajů pro rozhodovací procesy státních orgánů při povolování geneticky modifikovaných organismů (GMO). Vznikají komplexní výzkumné projekty, které si kladou za úkol provést syntézu široké škály dosavadních poznatků z oblasti biologie, genetiky, ekologie a dalších věd a aplikovat je na modelové případy procesů probíhajících v agroekosystémech. Jedním z nich je i mezinárodní projekt nazvaný SIGMEA Sustainable Introduction of GMOs into European Agriculture, na jehož řešení se v ČR podílejí Česká zemědělská univerzita v Praze a Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích. 25

26 Vybrané agroekologické aspekty pěstování transgenních plodin Transgenní plodiny z pohledu domestikace Agroekosystémy fungují sice na stejných obecných principech jako jiné ekologické soustavy, avšak jejich struktura i funkce jsou do značné míry podřízeny potřebám člověka a odrážejí technickou úroveň výrobních prostředků a dobové požadavky společnosti. Z ekologického hlediska lze chápat agroekosystémy jako výsledek koevoluce přírodních a společensko- -ekonomických systémů. Jedním z nutných procesů provázejících zemědělství již od jeho vzniku je získávání a vytváření vhodných typů produkčních organismů s vlastnostmi, které odpovídají dobovým požadavkům. Proces domestikace byl zahájen před cca tis. lety a do současné doby vznikla umělou, řízenou evolucí řada organismů, které jsou často velmi vzdálené od původních kmenových forem jak morfologicky, tak i fyziologicky a geneticky. Podle úrovně poznání a technických prostředků byly používány různé postupy, počínaje jednoduchou selekcí vhodných genotypů, přes záměrné křížení rozšiřující genetickou základnu o požadované vlastnosti, až po metody využívající ke zvýšení genetické variability či dokonce počtu chromozomů chemických či mutagenních prostředků. Jako vývojově podmíněnou etapu domestikačního procesu proto musíme hodnotit i vznik a zavádění geneticky modifikovaných plodin, jako kvalitativně novou alternativu tvorby produkčních organismů. Oproti dříve používaným postupům umožnily genetické modifikace vybavit kulturní rostliny vlastnostmi, které by byly konvenčními cestami obtížně dosažitelné nebo nemožné získat. První generace transgenních plodin disponovaly vlastnostmi užitečnými pro zemědělce (rezistence k chorobám či škůdcům,...), další generace již přicházejí s modifikacemi přímo využitelnými spotřebitelem (změny obsahových látek, trvanlivosti, aj.) V dlouhodobém procesu domestikace je období, ve kterém GM plodiny vznikaly a byly zavedeny, historicky velmi krátké. Biotechnologie proces natolik urychlily, že skokově předstihl relevantní socio-ekonomické prostředí a vyvolává bouřlivé diskuse, zda tento způsob vytváření plodin a hospodářských zvířat akceptovat či nikoliv. Zvláště nepřijatelné je pro mnohé vnesení cizorodé genetické informace do živých organismů, které jsou schopné reprodukce a mohou ji v menší či větší míře vertikálně i horizontálně přenášet. Ekologické důsledky mohou být v některých případech obtížně odhadnutelné. Námitky odpůrců GM plodin proti jejich pěstování jsou v tomto ohledu do značné míry oprávněné, neboť se jedná o uměle 26

27 Vybrané agroekologické aspekty pěstování transgenních plodin vytvořené živé organismy, jejichž chování v prostředí nelze experimentálními metodami s vyčerpávající vypovídací schopností ověřit a pozorovací metody není buď možné uplatnit např. z důvodu velkého rizika, nebo jsou zdlouhavé či omezené na úzké případové studie. Ekologická rizika jsou také proto jedním z nejčastějších předmětů výzkumu v oblasti hodnocení rizik GMO, ať již z hlediska potravních vazeb organismů nebo jiných vzájemných vztahů v ekosystémech. V souvislosti s nyní diskutovanou koexistencí plodin či plodinových systémů (z angl. crop coexistence) v našem zemědělství je potřeba zdůraznit, že se nejedná o pravidla, která by měla zajistit bezpečnost produktů nebo omezovat rizika pěstování tyto otázky musejí být na současné úrovni poznání dokladovány již při procesu schvalování daného organismu pro uvádění do prostředí či do oběhu. Pojem koexistence, ve smyslu v jakém jsou pravidla nyní zaváděna, má výrobně-ekonomickou povahu a cílem je umožnit svobodnou volbu pěstitelského systému (s GM plodinami, konvenčního či ekologického), aniž by docházelo ke kontaminaci produkce cizorodým materiálem nad stanovenou mez, která je vyjádřením určitého spotřebitelského požadavku. Tato hranice může být proto velmi variabilní v různých oblastech světa a nelze ji v žádném případě chápat jako hranici zaručující bezpečnost potraviny, nýbrž pouze jakousi konvenci. Na rozdíl od stanovených hranic kontaminace by měla být konkrétní pravidla pro pěstování GM plodin technicky zdůvodněna a musejí se tudíž opírat o dosavadní studie především z oboru agroekologie. Nejvíce problémů s kontaminací produkce vyplývá ze skutečnosti, že většina zemědělských plodin je součástí komplexu domestikovaných (kulturních), plevelných a planých forem, v jehož rámci může docházet k přenosu genetické informace a následnému šíření a perzistenci transgenů, a proto je této problematice věnována pozornost v následujících oddílech. Přenos genů v příbuzenském komplexu Pro pěstitele mají při pěstování transgenních plodin ve volném prostředí význam především rizika vznikající v důsledku přenosu genů (angl. gene-flow) mezi příbuznými rostlinami a následná perzistence transgenů v prostředí agroekosystému, případně i mimo něj. Šíření transgenů má jednak prostorovou a jednak časovou dimenzi. Prostorové šíření je způsobeno přenosem pylu či diaspor do okolí, perzistence v čase je způsobena zejména dlouhověkostí celých organismů či jejich diaspor. K cizosprášení, hyb- 27