Geenimuuntelun vaikutus maatalouteen ja ympäristöön

Irma Saloniemi

Onko luonnon kannalta kestävä maatalous edes tavoitteena?

• Tehotuotannon lajikkeet – on jalostettu tuhlaamaan lannoitteita ja vettä– ovat alttiita tuholaisille ja huonoja kilpailijoita

• Äärelliset luonnonvarat– fosforin loppu häämöttää– typpilannoitteiden valmistus vaatii paljon energiaa

• Maatalouden ympäristöongelmat– ravinteiden valuminen vesistöihin– haitalliset torjunta-aineet– biodiversiteetti

GMO-ratkaisuja maatalouden ongelmiin

• Tuotantomäärien kasvattaminen GMO-lajikkeilla– helpompaa kemiallista rikantorjuntaa (erit.

glyfosaatti): akuutit haitat muita torjunta-aineita (herbisidejä) pienempiä

– täsmälajikkeita pahimpia hyönteistuhoojia vastaan (Bt-lajikkeet): vähennys hyönteismyrkkyjen käytössä

– virusresistenttien erikoiskasvien kehittäminen• Viljelijän työ helpottuu, kun torjunta-aineiden

levityskerrat vähenevät ja tuleennuttamisen voi yhdistää torjuntaan

• (Suorakylvö helppoa herbisideillä)

yhteensä viljelyssä v. 2010 noin 150 miljoonaa hehtaaria

HT-maissista

muiden osuus alle 1 %

EU tilanne 30.11.2012

viljelytuonti/teoll

rehu/ruoka viljely muu

YHTEENSÄ 5 32 41 21 63peruna (tärkkelys) 1 1 1 2 2maissi (HT, Bt) 3 18 28 12 24 (kuivuus, etanoli) 0 0 0 0 2puuvilla (HT, Bt) 0 6 6 2 16soija (HT, Bt) 0 2 3 1 6 (HT,rasvahappo, Bt) 0 0 0 0 5sokerijuurikas (HT) 0 0 1 2 2rapsi (HT, Bt, steriilisyys) 0 3 2 2 4riisi (HT) 0 0 0 0 1neilikka (väri) 1 2 0 0 1

GMO luvat GMO hakemukset

93 hyväksyttyä tai käsittelyssä olevaa hakemustanäistä 8 ei sisällä HT tai Bt geenejä ja 5 jotain muuta HT tai Bt lisäksi

Mutta…• Siirtogeeniset kasvit eivät ole ominaisuuksiltaan

ylivertaisia muihin tehoviljelyn kasveihin verrattuna– vertailukokeissa satoisuus ei ylitä muita lajikkeita– kaikki tehotuotannon lajikkeiden ongelmat (esim. huono

tuholaisten sieto ja kilpailukyky) • Bt-geenit eivät poista hyönteismyrkkyjen tarvetta

– pääasialliset tuhohyönteisen eliminoiminen saa muut lajit lisääntymään => Bt lajikkeet yhteydessä täytyy käyttää myös hyönteismyrkkyjä

• Rikantorjunta-aineita sietävien viljelykasvien edut näkyvät vain, kun torjunta-ainetta käytetään eli kemikaalien käyttö ei vähene– herbisidiä sietävien rikkakantojen nopea kasvu aiheuttaa suuria ongelmia maataloudelle– rikantorjunta-aineiden aiheuttamat ongelmat– suorakylvön haitat tutkimatta

Muuntogeenisten kasvit aiheuttavat uusia ongelmia

• Rinnakkaiselon (perinteinen ja gm-maatalous, luomu) ongelmat• Vastustuskyvyn (hyönteiset, rikkakasvit) murtuminen• Siirrettyjen geenien siirtyminen rikkakasveihin• Siirrettyjen geenien siirtyminen villikasveihin• Vaikutukset muille eliöille• Vaikutukset biodiversiteettiin

Miten siirtogeenit liikkuvat

• siemenet– kuljetukset, työkalut, varastointi– karkulaiset pellosta– siemenpankki -> risteymät, karkulaiset, siemenpankki

• siitepöly– risteytyminen saman pellon rikkakasvien kanssa– risteytyminen viljelykasvien kanssa (etäisyys riippuu lajista

• risteymä voi lisääntyä itsepölytteisesti tai risteytymällä villikasvien kanssa – molemmilla tavoilla geeni voi säilyä ja levitä– luonnonvalinta määrää lopulta säilyykö siirtynyt geeni, mutta

tähän voi kulua hyvin paljon aikaa

Pää kylmänä – mikä on kannattavaa• Muuntogeeniset kasvit - kuten tavanomaiset

– tarvitaan jatkuvasti uusia lajikkeita– kehittäminen on kallista– kapea geneettiseen tausta aiheuttaa ongelmia

• Mistä rahat kokonaan uudenlaisten kasvien jalostamiseen?– valoisa pitkä kesä vs. kostea, pimeä ja kolea talvi - muualla ei ole

saatavana meille sopivia uusia lajikkeita – lannoitteiden ja veden rajallisuus – tehokas käyttö ehkäisisi myös

ympäristöongelmia– jalostus uusien tuotantomenetelmien tarpeisiin (luomu)

• Miten kehitysmaissa voidaan tukea ruoantuotantoa niiden omista lähtökohdista?– köyhyys, ravinnon yksipuolisuus– luonnonarvojen kunnioitus, tuotantomenetelmien kehittäminen– laittoman GM-ruoan valvonta

Maatalous on kriisissä

• Sadon määrä kasvaa teollistuneissa maissa– keskittyvä tehomaatalous aiheuttaa ongelmia

maatalousmaalle, ympäristölle ja viljelijöille • Varautumattomuus muutoksiin– kuluttajien tarpeet ja ilmastonmuutos – viljelykasvien kapea geneettinen perimä

• Globaalit ongelmat – ruuan riittävyys, globaalien toimijoiden valta,

yksipuolinen apu kehittyville maille

Rinnakkaiselo

• EU-säädökset: 0.9% tekee erän muuntogeeniseksi• Sekoittuminen käsittelyn, kuljetusten ja

varastoinnin yhteydessä• Leviäminen jääntikasvien ja siemenpankin kautta• Leviäminen siitepölyn kautta muihin lajikkeisiin,

naapuriin, ei-gm, luomu• Kantasiemenen ja siemenviljelysten puhtaus• Vahinkojen korvaaminen

Suomessa risteytymiskykyisiä lajipareja

• rypsi (B. rapa spp. oleifera)• rapsi (B. napus spp. oleofera)• kaura (A. sativa)• vehnä (Triticum aestivum)• sokerijuurikas (Beta)• porkkana• omena• puut• apilat (Trifolium)• nurmikasvit (Festuca, Lolium,

Agrostis)

• peltokaali (B.r. spp sylvestris)• muut ristikukkaiset• hukkakaura (A. fatua)• pukinv. (Aegilops cylinrica)• villijuurikas (rantaj.)• rikkaporkkana• metsäomena• puut• apilat (Trifolium)• nurmikasvit (Festuca, Lolium,

Agrostis)

villiviljelty

Escape of transgenic plants

• Crop seeds may get lost to field edges, equipments etc.• Escapees may survive and spread• Seeds remain in the seed bank

• The fate of a GM-plant depends on fitness of the plant – crop plants are not good competitors– transgenes may have effects on fitnes– Modifications may have side effects on other traits

• Most resistance and stress characters may be advantageous for their carriers• Most crop genes lower fitness

Hybridization and introgression of GMOs

• Crop plants regularly cross with plants in near-by fields• Crop-to-crop gene flow is a serious problem – minimum

separation distances are needed for producing even pure traditional seed

• Nearly all cultivated plants hybridize with wild relatives at least in some parts of the world

• New hybrids may have lowered fitness• Effect of pollination method

– Hybrids in cross-pollinated plants are more common – All self-pollinating species sometimes cross, but self-pollinated next-

generation hybrids may have higher fitness

Self-pollinated Cross-pollinated

• wheat, barley, oat, rice• soya, peas, beans• oilseed rape (B.napus)

• cotton• tomato• salad• strawberry

• rye, maize+• sunflower+• olive *, palms(*)• turnip rape (B.rapa) • cabbage+• potato*, sweet potato*• sugar cane+• carrot+• melons+• grape*, fruit trees*used as *clone, +hybrid

Introgression to wild plants

• A hybrid may produce viable seeds– the progeny may be able to backcross to wild plants– self-pollinate

• This may happen for many generations• In this way the transferred gene may introgress to the wild

population• Natural selection and chance determine the frequency of the

transgene in later generations• Hybrids between crops and wild plants may have low fitness

to begin with, but in later generations natural selection may produce competitive GM-individuals

Wild relatives for crops in Finland

• turnip rape (B. rapa spp. oleofera, rypsi)

• rape (B. napus spp. oleofera, rapsi)

• oat (A. sativa)• beets (Beta vulgaris, sokeri- ja

punajuurikas)• carrot (Daucus)

• clovers (Trifolium)

• grasses (Festuca, Lolium)

• trees (Betula, Pinus)

• several brassicas, esp. B. rapa spp. campestris (peltokaali)

• wild oat (A. fatua, hukkakaura)• Beta vulgaris (villijuurikas) • Daucus carota spp. carota

(rikkaporkkana)

• clovers (Trifolium)• grasses (Festuca, Lolium)• trees (Betula, Pinus)

Brassica

• Transgenic (3 herbicides) rape seed (B. napus) problems in Canada– Problems with transgenic weeds (B. rapa)

(Warwick et al 2008, Molecular Ecology 17: 1387-1395)

– Seed purity: contamination of conventional seed lots

• Different species, different ploidy levels, hybrids have low fitness

• B. napus mainly self-pollinated• Persistence of hybrid individuals has been

shown for years in the wild without herbicide use

Agrostis

• Several wild Agrostis (rölli) species• A. stolonifera is widely used in golf courses• Outcrossing, wind-pollinated• Stolons and seeds, weedy• Glyphosate resistant A. stolonifera escaped from a GM-field

study in Oregon to three wild Agrostis species • Documented persistence for at last 4 years

Amaranthus palmeri Conyza canadensis