Cosa è stato fatto
Migliaia di campi sperimentali con piante
geneticamente ingegnerizzate (GE) sono presenti
nei diversi Paesi
la maggioranza sono di natura sperimentale non
destinate al mercato
Altre vengono eliminate nel corso del ‘product testing’
Altre ancora vengono escluse nel corso del processo di
approvazione
Esempio negli Stati Uniti: Sono state autorizzate in
totale 15.850 prove sperimentali di piante transgeniche
in campo dal 1987 to 2009.
Di queste 2.003 hanno riguardato la resistenza alle
malattie:
•853 fungine
•983 virali
•167 batteriche
Prove sperimentali in campo autorizzate negli Stati Uniti di
piante transgeniche per la resistenza a malattie fungine
Prove sperimentali in campo autorizzate negli Stati Uniti di
piante transgeniche per la resistenza a malattie batteriche
Prove sperimentali in campo autorizzate negli Stati Uniti di
piante transgeniche per la resistenza a malattie virali
Cosa è stato fatto...
Approvate per la commercializzazione
negli USA: 12 specie di piante
coltivate
Mais
Cotone
Soia
colza
patata
Pomodoro
Barbabietola
lino
riso
zucchine
Papaya
Cicoria
Sono stati modificati 6 caratteri
Resistenza agli insetti (Bt)
Resistenza ai virus
Resistenza agli erbicidi
Ritardo nella maturazione dei frutti
Alterazione nel contenuto in olii
Controllo nella produzione del polline
Europa
Unico evento autorizzato in EU è il mais Bt MON810 (coltivato in
Spagna)
http://www.gmo-compass.org/eng/gmo/db/127.docu.html
(è il data base delle piante GM autorizzate o in corso di
autorizzazione in EU)
Richiesta del rinnovo autorizzazione
Italia
• La Conferenza Stato-Regioni ha approvato 9 protocolli, ciscuno
per kiwi, citrus, ciliegio, fragola, mais, melanzana, olivo,
pomodoro e vite.
• Le Regioni decidono su come implementare la regolazione per
ridurre il rischio di contaminazione (molte regioni si sono
dichiarate OGM-free. Tra quelle più interessate alle prove c’è la
Lombardia, il Veneto e l’Emilia Romagna)
Esempi per ridurre la “contaminazione” includono:
1. -uso di reti anti-uccelli sopra gli alberi di kiwi GM;
2. -una distanza minima di 1.000 metri tra campi GM
e convenzionali di mais;
3. -raccolta manuale del mais GM;
4. -sterilizzazione del suolo e incenerimento dei
residui GM
5. -Inoltre i campi devono restare incolti per 3 anni
dopo la prova GM.
Resistenza agli insetti
Mais
resistente
alla piralide
tramite la
proteina Bt
Esempio di:
•Unica pianta transgenica coltivata in Europa
•Implementazione dell’espressione
Ciclo vitale della piralide: ciclo annuale
Ciclo vitale della piralide: danni della pianta
Diffusione in Europa
Infezioni secondarie su mais attaccata dalla piralide
Bacillus thuringiensis (or Bt) is a common gram positive, sporeforming, soil bacterium. When resources are limited, vegetative
Bt cells undergo sporulation, synthesizing a protein crystal during
spore formation. Proteins in these crystals are called Cry
(from Crystal) endotoxins
Madalità di azione della proteina Bt
Modalità di azione delle tossine Cry
insert into the
gut cell
membrane,
creating a
pore through
which ions can
pass freely
protect the
exposed
end (Cterminus)
of the
active
toxin,
preventing
further
cleavage
by gut
proteases.
this
domain
binds to
receptors in
the gut
Maisgard (Monsanto)
Sezione del fusto
di mais transgenico
per il gene Bt
Pianta di mais
NON
transgenica
Il gene Bt: esempio di proteine transgenica espressa a bassi livelli
Gene Bt contenuto in un plasmide di 75 Kbp
Proteina Bt: 1178 aa
Gene Bt nativo poco espresso in piante transgeniche
Per incrementare l’espressione:
-La porzione N-terminale (1-615) è quella funzionale
-1-453: gene sintetico (modificato il “codon usage”)
-454-615: porzione del gene nativo ottenuto con enzimi di
restrizione
-Promotore 35S duplicato
Espressione 100 volte superiore al gene nativo completo
Resistenza ai virus
Virus del
mosaico del
tabacco
Resistance to tomato spotted
wilt virus in transgenic
tomatoes (left) due to the
insertion of a viral gene.
Control plants are on the
right. (Courtesy T. German)
T
C
Come funziona la resistenza indotta
nelle piante GM?
Sovraesprimendo nella pianta una proteina del virus
(in genere la proteina del capside) si induce un
processo noto come cosoppressione genica
In caso di infezione la cellula vegetale transgenica
“percepisce” che un gene è sovraespresso e risponde
bloccando l’espressione del transgene e virale
Strategia nota anche come Resistenza virale mediata
dalla proteina del capside
Quali piante sono state modificate per la resistenza ai virus?
Papaya: Papaya Ring spot virus (PRSV)
Malattia insorta
rapidamente nel 1992 nelle
Hawaii; in 5 anni aveva
causato la riduzione del 40%
della produzione nelle
piantaggioni Hawaiane
Piante GE sviluppate in collaborazione tra istituti Hawaiani
e della Cornell University
Dal 1998 il seme di due varietà (SunUp e Rainbow) è stato
distribuito gratuitamente consentendo il ripristino delle
produzioni
Cetrioli e zucchine: virus del mosaico giallo del cetriolo (ZYMV),
Watermelon Mottle virus 2 (WMv-2), virus del mosaico del
cocomero (CMV).
Prodotti dalla Asgrow con il nome:
Indipendence II, Liberator III,
Freedom III, Destiny III
Patata: Potato leaf roll virus (cv NewLeaf Plus) e Potato virus Y (cv
NewLeaf Y).
La resistenza a questi virus è stata aggiunta nella linea trasgenica
‘NewLeaf’ (Monsanto) resistente al Colorado Potato Beetle grazie
alla introduzione del gene Bt (Cry 3A).
La linea NewLeaf è stata comunque dismessa dal produttore nel
2001 e da allora non è stata più commercializzata (per problemi
connessi all’accettabilità dei prodotti GM e per lo sviluppo
dell’insetticida Imidacloprid molto efficace nel combattere il
Colorado potato beetle (Leptinotarsa decemlineata Say, patogeno
per cui erano state prodotte le patate transgeniche Bt) e gli afidi).
http://www.agbios.com/main.php
http://www.assobiotec.it/
http://www.europabio.org/green_biotech.htm
http://www.europabio.org/green_biotech.htm
EuropaBio è l’associazione europea delle Industrie Biotecnologiche
Settori
Biotecnologie Industriali/White Biotech
Biotecnologie mediche/Red Biotech
Biotecnologie vegetali/Green Biotech
http://www.ministerosalute.it/biotecnologie/biotecnologie.jsp
http://www.salmone.org/chi-e-sagri
I principali fautori
• Monsanto (US).
• DuPont.
• Novartis (Swiss).
• Astra Zeneca (UK).
• Pioneer Hi-bred International (US).
• Seminis (US). Control 38% US crop seed
market and 24% European seed Market.
• Agrevo (UK).
Osservazione:
Le piante GM che hanno consentito di ottenere un grande
profitto per le Ditte hanno le seguenti caratteristiche:
(a)Tutte le strategie hanno come target stress biotici
(insetti, malerbe, virus)
(b) Tutte usano geni eterologhi, fornendo una soluzione
tecnica oltre il range del breeding tradizionale
(c)Tutte sono sviluppate sulla base di tecnologie durevoli
non-GM.
Valutazione del rischio
Preoccupazioni per ambiente e consumatori:
(a) La diffusione di caratteri GM alle specie affini selvatiche;
(b) La diffusione della resistenza agli antibiotici nelle popolazioni
selvatiche di microrganismi;
(c) Altri effetti negativi sugli organismi non target: es: aumento
della pressione di selezione sulla popolazione del patogeno oggetto
della resistenza, con il risultato di un ridotto effetto nel tempo della
resistenza introdotta;
(d) Diffusione del materiale GM sulle coltivazioni “biologiche”: es:
attraverso le api (che renderebbe la produzione biologica
impossibile con l’attuale normativa)
(e) Riduzione della diversità genetica naturale con l’uso esclusivo
delel piante GM
Valutazione del rischio: Cosa è specifico per le piante
GM resistenti alle malattie?
-Poichè le piante resistenti GM constrastano i microrganismi
patogeni in un modo diverso rispetto alle piante non GM, ci
potrebbe essere la necessità di una valutazione più accurata
di come i microrganismi potenzialemnte benefici potrebbero
risentirne.
Es:
•piante GM che esprimono la chitinasi potrebbero
potenzialmente alterare l’interazione con i funghi
micorrizici;
•l’espressione della proteina antibatterica difensina in una
pianta foraggera potrebbe alterare l’ecosistema batterico
negli organi digestivi dei ruminanti;
Osservazione:
-Ciò è potenzialmente possibile, tuttavia, questi eventuali
effetti negativi su microrganismi benefici verrebbero
evidenziati durante le diverse fasi di sperimentazione,
tramite gli esperimenti di crescita della pianta e test di
sicurezza del prodotto, in cui la performance di crescita
della pianta GM ed il peso degli animali nutriti con la
pianta GM vengono accuartamente misurati e valutati.
Altra possibile preoccupazione specifica per le piante GM
resistenti alle malattie:
Può l’approccio GM provocare una risposta biologica a lungo
termine sia nel patogeno target che non target tale da
indebolire le naturali barriere di difesa della pianta?
Es: l’espressione di proteine virale CP in piante GM
potrebbe favorire la formazione di nuovi virus più virulenti.
Ciò può avvenire sia mediante incapsidamento della
proteina CP transgenica da parte di un virus in grado di
infettare la pianta GM oppure mediante ricombinazione
genetica con l’RNA transgenico virale.
Nelle piante GM resistenti ai virus è stato dimostrato
sperimentalmente che ciò può avvenire, anche se con una
frequenza molto bassa.
Osservazione:
-Questi fenomeni avvengono in natura quando le piante
vengono infetatte da più virus.
-Le piante GM resistenti a virus sono ormai coltivate da
più di un decennio e nessun incremento di questo
fenomeno è stato riscontrato.
-Tuttavia, se nuovi transgeni, es. geni animali, vengono
espressi in pianta allora la situazione può cambiare ed è
quindi necessaria una attenta valutazione di nuovi rischi
potenziali che dovrebbe ssere fatta caso per caso per
tutti i tipi di patogeni bersaglio.
-l’espressione di un peptide antibatterico potrebbe
favorire lo sviluppo di resistenze in batteri normalmente
innocui e quindi favirirne lo sviluppo come patogeno delle
piante.
Ancora peggio, un batterio patogeno per l’uomo potrebbe
sviluppare nuove resistenze derivate dal microcosmo dei
batteri che vivono a contatto con la pianta GM sia in
campo o durante la digestione della pianta GM.
I prodotti Biotech vengono
Continuamente Controllati
Scoperta
Isolamento
del gene
Trasform
azione
Sviluppo del Prodotto
Valutazione
della pianta
in serra e in
campo
Commercializzazione
Produzione
Post
Selezione
Sviluppo
Market
Market
della linea della varietà in campo
NIH-Natinal Institute of Healt
Linee guida
Es.
negli
USA
USDA - U.S. Department of Agriculture
Determina se è sicura da crescere
EPA - U.S. Environmental Protection Agency
Determina se è sicura per l’ambiente
FDA - U.S. Food and Drug Administration
Determina se è sicura come cibo
Limite 0.9%)
MON 810 Case Study
Concepts and Principles
Substantial equivalence
In performing the environmental safety assessment of transgenic
plants, the concept of familiarity is coupled with that of substantial
equivalence. The latter is based on the principle that
novel plants can be compared with their non-transformed counterparts
that have an established history of safe use. The objective
is to determine if the novel plant presents any new or
greater risks in comparison with its traditional counterpart, or
whether it can be used interchangeably with its traditional counterpart
without negatively affecting the environment in which it
is grown. The goal is not to establish an absolute level of
safety, but rather a relative level of safety, so that there is a
reasonable certainty that no undue risk to the environment will
result from the cultivation of the novel plant under anticipated
conditions of production.
Safety Considerations
The goal of environmental risk assessment of genetically modified
plants is to identify and evaluate the risks associated with
the release and cultivation of these plants in comparison with
a counterpart that has a history of safe use. Amongst those
countries with established regulatory programs for environmental
risk assessment of transgenic plants, there are common
safety concerns that must be addressed on a case-by-case basis
prior to commercialization of a novel plant. As summarized
by the OECD (2000) these include:
• •stability of the genetic modification;
• •gene transfer to related plants;
• •gene transfer to unrelated organisms;
• •weediness potential;
• •secondary and non-target adverse effects.
MON 810
MON 810
MON 810
Strategia della Zona Rifugio per limitare l’insorgenza di
resistenze nei campi di mais Bt
MON 810
Lucido di relax
Per il cotone transgenico contenente Bt sono state
utilizzate due strategie:
1. Zona rifugio trattata con insetticidi non Bt pari al 20%
dell’area coltivata a transgenico
2. Zona rifugio non trattata pari al 4% dell’area
coltivata a transgenico
Il concetto è che il rifugio deve generare un adeguato
numero di insetti suscettibili per diluire gli alleli R
consentendo allo stesso tempo una buona produttività
delle piante non transgeniche.
Nonostante la regolamentazione e le assicurazioni ricavate dai
controlli le preoccupazioni per la salute e l’ambiente permane nei
consumatori una sostanziale non accettazione delle PGM
Preoccupazioni per ambiente e consumatori:
(a) La diffusione di caratteri GM alle specie affini selvatiche;
(b) La diffusione della resistenza agli antibiotici nelle popolazioni
selvatiche di microrganismi;
(c) Altri effetti negativi sugli organismi non target: es: aumento
della pressione di selezione sulla popolazione del patogeno oggetto
della resistenza, con il risultato di un ridotto effetto nel tempo della
resistenza introdotta;
(d) Diffusione del materiale GM sulle coltivazioni “biologiche”: es:
attraverso le api (che renderebbe la produzione biologica
impossibile con l’attuale normativa)
(e) Riduzione della diversità genetica naturale con l’uso esclusivo
delel piante GM
Lucido di relax
Piante cisgeniche: Modificazione genetica di una pianta con
un gene naturale derivato da una pianta sessualmente
compatibile.
Schouten HJ et al., (2006) Nature Biotec
