16.04.2009 1 TRANSGĒNI UN ĢMO ZINĀTNE UN TĀS PIELIETOJUMS
16.04.20091
TRANSGĒNI UN ĢMO ZINĀTNE UN TĀS PIELIETOJUMS
LEKCIJU SARAKSTS
16.04.2009
2
Datums Lekcijas temats
12.02.2009 Ievadlekcija. Augu filoģenētiskās grupas un to analīze izmantojot molekulāros marķierus
19.02.2009 Augu genomu struktūra un dinamika
26.02.2009 Augu genomu struktūra un dinamika.
05.03.2009Molekulāro marķieru tehnoloģijas un to pielietojums genoma kartēšanā. Kartēšana augos izmantojot eksperimentālas un dabiskas populācijas
12.03.2009 Kartēšana eksperimentālās un dabiskās populācijās izmantojot molekulāros marķierus.
19.03.2009Molekulārie marķieri augu selekcijā. Augu - augu patogēnu molekulārā ģenētika un bioloģija
26.03.2009Augu - augu patogēnu molekulārā ģenētika un bioloģija. Augu abiotiskā stresa izturības ģenētiskā regulācija
02.04.2009 Seminārs. Augu genoma struktūra un molekulārie marķieri
09.04.2009 Lieldienu brīvdienas
16.04.2009
Transgēno augu iegūšana.Transgēno augu pielietojums fundamentālajā zinātnē. Ģenētiski modificēti kultūraugi. Latvijas un ES likumdošana ĢMO kultūraugu līdzāspastāvēšanas un ierobežotas izmantošanas jomās
23.04.2009 Lekcija nenotiks
30.04.2009 Augu molekulārās ģenētikas perspektīvas. ES tehnoloģiskās platformas
07.05.2009 Seminārs. Ģenētiski modificēti organismi
14.05.2009 Eksāmens
21.05.2009 Kurss beidzies
ĢENĒTISKĀ MODIFIKĀCIJA
16.04.2009
3
Saskaņā ar 15.11.2007 pieņemto Latvijas Republikas Ģenētiski modificēto organismu aprites likumu, ĢMO tiek definēts kā „...jebkurš dzīvs organisms ar jaunu ģenētiskā materiāla kombināciju, kura iegūta, izmantojot likumā noteiktās ģenētiskās modifikācijas metodes”.
„a) nukleīnskābju rekombinācijas metodes – jaunu ģenētiskā materiāla kombināciju veidošana, ārpus organisma ar dažādiem līdzekļiem ievadot nukleīnskābju fragmentus vīrusā, baktēriju plazmīdā vai citā vektorsistēmā, kā arī tādu nukleīnskābju nogādāšana šūnās, kuras tajās neveidojas dabiski, taču spēj turpināt vairošanos,
b) metodes, kas saistītas ar ārpus organisma izveidotā ģenētiskā materiāla tiešu ievadīšanu organismā, tai skaitā ar mikroinjekciju, makroinjekciju, mikroinkapsulāciju,
c) šūnu un protoplastu sapludināšanas vai hibridizācijas metodes – šūnu veidošana ar jaunām ģenētiskā materiāla kombinācijām, sapludinot divas vai vairākas šūnas no sistemātiski attālām organismu grupām un izmantojot paņēmienus, kas nav sastopami dabā”
HORIZONTĀLĀ GĒNU PĀRNESE DABĀ
16.04.2009
4
Horizontālā gēnu pārnese dabā (it īpaši starp mikroorganismiem) ir plaši izplatīta
http://www.nature.com/nrmicro/focus/genetransfer/index.html
GĒNU INŽENIERIJA
16.04.2009
5
“Genetic engineers don't make new genes, they rearrange existing ones” Thomas E. Lovejoy
GI PAMATĀ ESOŠIE ATKLĀJUMI
16.04.2009
6
Restrikcijas endonukleāžu atklāšana un aktivitātes pētījumi
Pamatā ir Werner Arber 60-to gadu pētījumi par baktēriju restrikcijas - modifikācijas sistēmām (1978. gada Nobela prēmija)
GI PAMATĀ ESOŠIE ATKLĀJUMI
16.04.2009
7
Mertz un Davis 1972. gadā raksturo restrikcijas fermentu no Escherichia coli celma R, kuru nosauc par EcoRI, kas pazīst palindromisku secību G*AATTC un šķeļot veido 4 nukleotīdu pārkares
Hamilton O. Smith 1970. gadā apraksta pirmo restrikcijas fermentu no Haemophilus influenzae - HindII un tā saitspecifiskumu. HindII šķeļ DNS secību GTPy*PuAC
16.04.2009
8GI PAMATĀ ESOŠIE
ATKLĀJUMI
Walter Gilbert Frederick Sanger Paul Berg
1980. gada Nobela prēmija ķīmijā par nukleīnskābju secības noteikšanas metožu izstrādi un rekombinanto
DNS tehnoloģiju attīstību(http://www.nobel.se/laureates/chemistry-1980.html)
ĢMO VĒSTURE
16.04.2009
9
Pirmie ĢMO – ģenētiski modificēti vīrusi un mikroorganismi
Pērtiķu onkovīrusa SV40 DNS fragmentu ievietošana (ligēšana) bakteriofāgā un klonēšana Escherichia coli (Pauls Bergs)
Rekombinantā DNS (rDNS), plazmīdas u.t.t.
ĢMO VĒSTURE – ASILOMARAS
KONFERENCES
16.04.2009
10
1975. gada Asilomaras (ASV) konference par rekombinanto DNS tehnoloģijas drošību
Izstrādā drošības kritērijus un principus
- rDNS un to saturošo vīrusu, mikroorganismu un eikariotisko šūnu kultūru izplatības vidē kontrole jāiekļauj eksperimenta plānošanā
- kontroles pasākumiem jāatbilst sagaidāmajiem eksperimenta riskiem
Bioloģiskie kontroles pasākumi – vidē vairoties nespējīgas baktērijas; plazmīdas, kas replicējas tikai noteiktā saimniekorganismā
Fiziskie kontroles pasākumi - lamināri, boksi, negatīvā spiediena telpas, kultūru un laboratorijas materiālu sterilizācija, laba mikrobioloģiskā prakse
ĢMO VĒSTURE
16.04.2009
11
Dr. Luis Herrera-Estrella 1984. g. saņēma Ph.D. no Ģentes universitātes, Beļģijā
Doktorantūras laikā tika izstrādāts darbs, kurā tika pirmo reizi iegūti transgēni augi, kas saturēja antibiotiku rezistences gēnu no baktērijas
A. Caplan, L. Herrera-Estrella, D. Inzé, E. Van Haute, M. Van Montagu, J. Schell, P. Zambryski (1983) Introduction of genetic material into plant cells. Science, 222: 815 – 821
AGROBACTERIUM IZRAISĪTĀS PANGAS
16.04.2009
12
16.04.2009
13
16.04.2009
14
16.04.2009
15
http://www.bio.davidson.edu/people/kabernd/seminar/2002/method/dsmeth/ds.htm
Phenolics Produced by Wounded Plant cell
PLANT CELL
AGROBACTERIUM
VirA VirG
Phenolics detected by the VirA/VirG two component sensor system.
Vir Gene expression induced
T-DNA
Vir D1 & D2 cut T-DNA at right and left borders.
VirD2 attaches to exposed 5I end
VIP1 associates with the complex to target it to the nucleusVIP2 associates the complex to transcriptionally active DNAT-DNA integrates into plant DNA
and gall production is initiated.
Gall Formation!
Formation of T-complex
Bacterial Plasmid
Formation of T-Pilus
http://arabidopsis.info/students/agrobacterium/mechanism.html16.04.2009
16
16.04.2009
17
Agrobacterium & Morgellons Disease, A GM Connection? http://www.globalresearch.ca/index.php?context=va&aid=9891
16.04.2009
18
TRANSFORMĒJAMIE AUDI
16.04.2009
19
Ex planta embriji
Ex planta somatiskās šūnas, tai skaitā protoplasti
In planta Agrobacterium transformācija
Clough and Bent (1998) Floral dip: a simplified method for Agrobacterium-mediated transformation of Arabidopsis thaliana. Plant J, 16:735
16.04.2009
20
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/ab/Transformation_with_Agrobacterium.JPG
T-DNS VEKTORI
16.04.2009
21
Ti-plazmīdas
Binārās vektoru sistēmas – nekaitīga Agrobacterium Ti-plazmīda, kas nodrošina T-DNS pārnesi augā un atsevišķa T-DNS plazmīda, kas satur tikai T-DNS rajonus, kas nepieciešami pārnesei un kura parasti tiek konstruēta E. coli
“Double cassette” vektori – T-DNS plazmīdas, kas satur divus T-DNS rajonus – vienu ar interesējošo gēnu, otru ar selektīvu marķieru. Abas T-DNS integrēsies auga genoma dažādās vietās un transgēno augu pēcnācējiem skaldoties būs iespējams iegūt augus, kas satur interesējošo gēnu, bet ne selektīvo marķieri
http://cshprotocols.cshlp.org/cgi/content/full/2006/30/pdb.ip29
PCAMBIA T-DNS VEKTORI
16.04.2009
22
http://www.cambia.org/daisy/bios/585.html
•Augsts kopiju skaits E.coli •pVS1 replikons stabilai replikācijai Agrobacterium •Nelieli izmēri, 7-12 kb, atkarībā no plazmīdas •Restrikcijas saiti plazmīdas modifikācijai un polilinkeris svešās DNS insercijai•Baktēriju selekcija ar hloramfenikolu vai kanamicīnu •Augu selekcija ar higromicīnu B vai kanamicīnu •Iespēja veidot proteīnu “fusion” ar gusA reportiergēnu
TRANSFORMĀCIJAS METODES
16.04.2009
23
Agrobaktēriju transformācija
Balistiskā bombardēšana (gene gun)
TRANSGĒNĀS LABORATORIJAS LĪNIJAS UN SELEKCIJAS LĪNIJAS
16.04.2009
24
Laboratorijas līnijas, kuras izmanto transgēnu iegūšanai ir viegli transformējamas, bet bieži vien nekur nederīgas kā selekcijas materiāls
Trangēnu pārnes selekcijas līnijās atkrustošanas ceļā
Skat. animāciju...
http://citnews.unl.edu/hscroptechnology/html/animationOut.cgi?anim_name=BackcrossBreeding.swf
16.04.2009
25
ĢM LAUKSAIMNIECĪBĀ – VĒSTURE
16.04.2009
26
Pirmie ĢM kultūraugi parādījās ???. Piemēram, tomāti? U.c.
1998. gadā Lielbritānijā zinātnieks Arpad Pusztai ar Friends of Earth palīdzību izplata zinātniskajā literatūrā nepublicētu pētījumu par žurku barošanu ar ĢM kartupeļiem, kas saturēja lektīnu (aglutinīnu) no sniegpulkstenītes Galanthus nivalis (GNA)
http://www.ncbe.reading.ac.uk/ncbe/gmfood/menu.html
http://www.rowett.ac.uk/gmo/
16.04.2009
27
http://www.gmo-compass.org
16.04.2009
28
http://www.gmo-compass.org
16.04.2009
29
http://www.gmo-compass.org
16.04.2009
30
Soja Kokvilna
http://www.gmo-compass.org
16.04.2009
31
http://www.gmo-compass.org
KOMERCIALIZĒTAS ĢM KULTŪRAS 2007
16.04.2009
32
http://www.isaaa.org/Resources/Publications/briefs/default.html
ĢMO UZRAUDZĪBAS INSTITUCIONĀLĀ SISTĒMA
LATVIJĀ
Eiropas Komisija
Bioloģiskā drošuma informācijas centrs
Eiropas Zāļu aģentūra
Ministru kabinets
Zemkopības ministrija
Pārtikas un veterinārais
dienests
Valsts augu aizsardzības
dienests
Nevalstiskās organizācijas
Zinātniskās institūcijas
Vides ministrija
Valsts vides
dienests
Dabas aizsardzības
pārvalde
Latvijas Vides, ģeoloģijas un
meteoroloģijas aģentūra
Veselības ministrija
Labklājības ministrija
Zāļu valsts aģentūra
Valsts darba inspekcija
Saeima
Zinātniskāekspertu komisija
Ģenētiski modificēto organismu uzraudzības
padome
Eiropas Pārtikas nekaitīguma iestāde
ĢMO starpin. darba grupa
ZM, Biotehnoloģijas un jaunās pārtikas departaments 16.04.2009
33
LIKUMDOŠANA ĢMO JOMĀ
Starptautiskās saistības
ES regulējums
Nacionālā likumdošana
ZM, Biotehnoloģijas un jaunās pārtikas departaments 16.04.2009
34
STARPTAUTISKĀS SAISTĪBAS
Konvencija par bioloģisko daudzveidību
Kartahenas protokols par bioloģisko drošumu
Orhūsas konvencija
ZM, Biotehnoloģijas un jaunās pārtikas departaments 16.04.2009
35
ES REGULĒJUMS
Regula Nr. 1829/2003 (ĢM pārtika un dzīvnieku barība)
Regula Nr. 1830/2003 (ĢMO izsekojamība un marķēšana)
Regula Nr. 1946/2003 (ĢMO pārrobežu kustība)
ZM, Biotehnoloģijas un jaunās pārtikas departaments 16.04.2009
36
NACIONĀLĀ LIKUMDOŠANA
Ģenētiski modificēto organismu aprites likums
Ministru kabineta noteikumi
ZM, Biotehnoloģijas un jaunās pārtikas departaments 16.04.2009
37
ĢENĒTISKI MODIFICĒTO
ORGANISMU APRITES LIKUMS
Mērķis
nodrošināt ĢMO drošu apriti, novēršot negatīvo ietekmi uz cilvēku un dzīvnieku veselību vai vidi, saglabājot bioloģisko daudzveidību, veicinot ilgtspējīgas lauksaimniecības un biotehnoloģijas attīstību, arī ĢM kultūraugu pastāvēšanu līdztekus bioloģiskajai un konvencionālajai lauksaimniecībai
ZM, Biotehnoloģijas un jaunās pārtikas departaments 16.04.2009
38
ĢENĒTISKI MODIFICĒTO
ORGANISMU APRITES LIKUMS
Darbības joma
nosaka valsts institūciju kompetenci, fizisko un juridisko personu tiesības un pienākumus, ĢMO aprites, tai skaitā ĢM kultūraugu līdzāspastāvēšanas principus, uzraudzību un kontroli, sabiedrības līdzdalību, personu atbildību un tiesisko aizsardzību, kā arī drošības pasākumus un informācijas apriti jebkura iespējamā ārkārtas gadījuma novēršanai
ZM, Biotehnoloģijas un jaunās pārtikas departaments 16.04.2009
39
MINISTRU KABINETA NOTEIKUMI
1- Ģenētiski modificēto organismu ierobežotās izmantošanas un atļaujas izsniegšanas kārtība (Nr.784, 22.09.2008);
2 - Kārtība, kādā ģenētiski modificētos organismus izplata vidē vai tirgū, monitoringa un atļaujas izsniegšanas kārtība, kā arī kārtība, kādā sniedzama informācija par ģenētiski modificēto organismu apriti un sabiedrības iesaistīšanu lēmumu pieņemšanas procesā (tiks uzsaukts VSS 18.12.08);
3 - Ģenētiski modificēto organismu riska novērtēšanas metodoloģija (MK Nr. 1078, 22.12.2008);
4 – Kārtību, kādā apmērā maksājama valsts nodeva par ģenētiski modificēto organismu riska novērtējuma atzinuma sagatavošanu, kā arī tās samaksas kārtība (iesniegts VK);
5 –Ģenētiski modificēto organismu uzraudzības padomes nolikums (Nr. 783, 22.09.2008);
6 - Noteikumi par prasībām ģenētiski modificēto kultūraugu līdzāspastāvēšanas nodrošināšanai, kā arī uzraudzības un kontroles kārtību (Nr. 30, 15.01.2008)
ZM, Biotehnoloģijas un jaunās pārtikas departaments16.04.2009
40
UZRAUDZĪBA UN ATBILDĪBA
16.04.2009
41
Latvijas Administratīvo pārkāpumu kodeksa 78.1, 103.8 un 103.9 pantos ir paredzēti sodi par ģenētiski modificēto organismu līdzāspastāvēšanas, izmantošanas un darbību ar ĢMO produkciju noteikumu pārkāpumiem.
MK noteikumos noteikto pasākumu ievērošanu kontrolē Valsts augu aizsardzības dienests, kurš veic ģenētiski modificēto kultūraugu kontroli kultūraugu audzēšanas laikā, kā arī uzrauga un kontrolē sēklu apriti ģenētiski modificēto kultūraugu šķirnēm
Pārtikas un veterinārais dienests veic ģenētiski modificētās gatavās produkcijas (izņemot sēklas) uzglabāšanas, sagatavošanas, iepakošanas un transportēšanas kontroli
Valsts vides dienests kontrolē izolējošo attālumu ievērošanu no ģenētiski modificēto kultūraugu audzēšanas platībām līdz Eiropas nozīmes aizsargājamām dabas teritorijām (Natura 2000 vietām)
16.04.2009
43
http://www.time.com/time/business/article/0,8599,98034,00.html
http://www.sciencemag.org/cgi/content/summary/320/5875/468
MIEŽU ŠĶIRNE, KAS PIEMĒROTA CĀĻU BARĪBAI
16.04.2009
44
TRANSĢENĒZE UN CISĢENĒZE
16.04.2009
45
Transģenēze – gēnu pārnese no vienas sugas organismiem uz citas sugas organismiem
Cisģenēze – gēnu pārnese no vienas sugas organismiem uz tās pašas sugas organismiem, piemēram, miežu slimības izturības gēns tiek pārnests no izturīgas līnijas uz neizturīgu
Cisģenēze formāli atbilst ĢMO definīcijai un uz to attiecas visas regulatorās prasības
VIDM “APTAUJA”
16.04.2009
46
Vairāk kā 35 000 iedzīvotāju ir pret ģenētiski modificētiem organismiem Latvijā17.03.2009
Noslēgusies Vides ministrijas rīkotā aptauja „Par vai pret ģenētiski modificētiem organismiem (ĢMO) Latvijā”. Balsojums notika elektroniski un tajā piedalījušies 37 440 respondenti. Aptaujas rezultāti liecina, ka 95% balsotāju ir pret ĢMO audzēšanu Latvijā, 94% iebilst pret to izmantošanu lopbarībā, 96% ir pret ĢMO izmantošanu pārtikā un 91% uzskata, ka Latvijai jābūt no ĢMO brīvai zonai.
”Šī aptauja parāda, ka Latvijas sabiedrībā pārliecinoši dominē noraidošs viedoklis attiecībā uz ģenētiski modificētu pārtiku. Vairāk kā 35 000 iedzīvotāju ir pateikuši „Nē” un šo faktu noteikti būtu jāņem vērā valdībai, kurai visai drīz būs jāizšķiras par valsts politikas pamatnostādnēm šajā jautājumā,” uzskata vides ministrs Raimonds Vējonis. Aptaujas rezultātus R. Vējonis nosūtīs jaunajam zemkopības ministram Jānim Dūklavam, jo Zemkopības ministrijai līdz jūnijam uzdots izstrādāt Informatīvo ziņojumu par Latvijas politiku ar ĢMO saistītajos jautājumos. „Iedzīvotāju aptaujas rezultāti, manuprāt, lieti noderēs zemkopības ministram, gan izstrādājot valsts politiku, gan pārstāvot Latviju Eiropas Savienības un starptautiskajās institūcijās, kur tiek spriests un lemts par ĢMO apriti,” ir pārliecināts R. Vējonis.
Vides ministrs pateicas aptaujas atbalstītājiem un visiem balsotājiem un uzskata, ka lielā aptaujas dalībnieku aktivitāte liecina par iedzīvotāju ieinteresētību šajā jautājumā, kā arī par cilvēku vēlmi būt līdzatbildīgiem par to, kas notiek ar Latvijas vidi.
Vislielāko aktivitāti Vides ministrijas rīkotajā aptaujā izrādījuši balsotāji vecumā no 15 līdz 34 gadiem, lielākoties aptaujā piedalījušies cilvēki no Rīgas (50%) un Vidzemes (19%). Aptaujas mērķis bija rosināt diskusiju par ĢMO audzēšanu un izplatīšanu Latvijas teritorijā, kā arī noskaidrot sabiedrības viedokli šajā jautājumā. Aptauja ilga no 10. decembra līdz 10. martam.
ĢMO jautājumā Vides ministrija jau ir sākusi konstruktīvu sadarbību ar Zemkopības ministriju, jo februārī Saeimā tika iesniegti abu ministriju kopīgi izstrādātie priekšlikumi grozījumiem ģenētiski modificētu organismu aprites likumā. Tie paredz vienkāršot no ĢMO brīvu zonu izveidošanu, jo ierosina likumā piešķirt pašvaldībām tiesības pasludināt brīvas no ģenētiski modificēto kultūraugu audzēšanas zonas, paredzot tam noteiktu kārtību, tai skaitā nosacījumus un prasības par sabiedrības adekvātu informēšanu un viedokļu apzināšanu.
PAPILDUS INFORMĀCIJA
16.04.2009
47
http://croptechnology.unl.edu/index.shtml
http://www.sciencemag.org/plantgenomes/map.html
http://ec.europa.eu/food/food/biotechnology/authorisation/index_en.htm
http://engl.jrc.ec.europa.eu/
http://www.gmo-compass.org/eng/home/
http://www.geo-pie.cornell.edu/media/media.html (GMO urban legends)
http://bch.cbd.int/
http://lv.biosafetyclearinghouse.net/
16.04.200948
AUGU MOLEKULĀRĀS ĢENĒTIKAS PERSPEKTĪVAS