2. časť

Využitie inovačných biotechnológií vo vinohradníctve a vinárstve a sa sústreďuje do troch oblastí:  modifikácia genetiky viniča – modifikácia genetiky kvasiniek – modifikácia genetiky enzýmov

MODIFIKÁCIA GENETIKY VINIČA

Môže sa uskutočňovať buď na úrovni podpníka alebo štepu. Spoločným cieľom každej z týchto modifi kácií je vylepšiť vlastností viniča v súvislosti s problémami spojenými s biotickými alebo abiotickými faktormi alebo dosiahnuť kvalitatívne zlepšenie. Spomedzi zámerov genetickej manipulácie viniča možno v rámci druhej aproximácie rozlíšiť nasledovné podoblasti:
Zlepšenie odolnosti viniča proti chorobám a škodcom. Výskumní pracovníci zamýšľajú prostredníctvom vloženia jedného alebo viacerých génov zabezpečiť odolnosť viniča voči:

  • hubovým ochoreniam (napr. múčnatka), vírusových (napr. roncent viniča – „krátkočlánkovistosť“), bakteriálnym alebo fytoplazmovým;
  • hmyzu škodlivému pre vinič (obaľovač viničový, pásovy);
  • vektorom vírusov (nematódy);
  • niektorým produkčným faktorom (herbicídy)

Tolerancia na rôzne stresy abiotického charakteru. V súvislosti s evidentnými klimatickými zmenami vinohradníci očakávajú nárast problémov spojených so stresmi abiotického charakteru, ako sú sucho, teplotný stres, zasoľovanie pôd a mráz. Zámerom genetickej manipulácie je vývoj odrôd, ktoré lepšie znášajú uvedené stresy (pozri uvedený príklad z Kanady).

Modifi kácia fyziologických a fenologických vlastností, ako aj kvalitatívnych charakteristík. Zvýšenie obsahu cukru alebo iných kvalitatívnych parametrov v hrozne (pozri uvedený príklad z Kanady).

MODIFIKÁCIA GENETIKY KVASINIEK

Za ostatných dvadsať rokov výrazne vzrástol význam uskutočňovania alkoholickej fermentácie prostredníctvom vyselektovaných čistých kultúr kvasiniek, v neprospech fermentácie pri použití iba endogénnych kvasiniek. Aj pre tieto moderné enologické postupy sú geneticky modifikované kmene kvasiniek veľkou výzvou.

V oblasti priameho genetického vylepšenia kvasiniek bolo identifi kovaných päť hlavných enologických cieľov, pričom sa všetky týkajú zlepšenia postupu vinifi kácie a kvality vín: zvýšenie účinnosti fermentačného procesu; ošetrovanie vína; potravinová bezpečnosťou: napr. na zníženie tvorby karbamidanu etylnatého (etyluretanu); senzorická kvalita; mikrobiologická čistota. V súčasnosti sú už na trhu v ponuke dve geneticky modifi kované kvasinky: malolaktická kvasinka Saccharomyces cerevisiae ML-01 a kvasinka, ktorá vytvára menšie množstvá etylkarbamátu ako v prípade konvenčných kvasiniek.

GENETICKÁ MODIFIKÁCIA ENZÝMOV

Enzýmy sú iba jednoduché proteíny a preto nemôžu byť predmetom genetickej manipulácie. Môžu však byť izolované s geneticky modifi – kovaných organizmov. Vo všeobecnosti ich produkujú mikroorganizmi, najčastejšie geneticky modifi kované huby alebo baktérie.

Dôvodom vývoja týchto enzýmov z geneticky modifi kovaných mikroorganizmov je dosiahnuť vyššiu čistotu a efektivitu enzýmov, čím sa obmedzia alebo dokonca odstránia sekundárne účinky enzýmových prípravkov.

V potravinárstve sa už používajú enzýmy vyprodukované geneticky modifi kovanými mikroorganizmami, ako napríklad proteázy používané pri výrobe syrov a amylázy (diastázy) pri výrobe piva alebo chleba.

POKUSY S GENETICKY MODIFIKOVANÝMI ORGANIZMAMI (GMO) V OBLASTI VINOHRADNÍCTVA A VINÁRSTVA

GENETICKY MODIFIKOVANÝ VINIČ

Vzhľadom na identifi kované dopady spojené so škodcami viniča, začala INRA1 vykonávať poľné pokusy zamerané zatiaľ iba na fytosanitárne aspekty. Od roku 2005 uskutočnila pokusy v Colmare (Alsasko) s geneticky modifi kovaným podpníkom. Cieľom je získať potrebné vedomosti týkajúce sa fenoménu odolnosti viniča voči vírusu roncetu viniča – krátkočlánkovistosti.

Nemeckí vedci identifi kovali niekoľko látok v jačmeni, ktoré ho chránia proti hubovým patogénnom. Prenos génov, ktoré produkujú takéto látky, by mohol ochrániť vinič pred hubovými chorobámi.

V USA bolo udelených viac ako 30 povolení na experimenty s geneticky modifi kovaným viničom.

Na Univerzite Cornell v štáte New York sa výskumy uskutočňujú na geneticky manipulovaných odrodách Chardonnay, Merlot a ďalších, s cieľom dosiahnuť odolnosť voči múčnatke viniča a plesni sivej (botrytíde).

V laboratóriách Dry Creek v Kalifornii vedci vsunuli do podpníkov gén pochádzajúci z kvetu snežienky (Galanthus nivalis) so zámerom ochrániť ho proti hmyzu „cicajúceho miazgu“ a proti nematódom, a to prostredníctvom syntetizovania jedného proteínu.

V roku 2005 boli na Univerzite DAVIS v Kalifornii vytvorené geneticky modifi kované odrody viniča, ktoré by vykazovali toleranciu k Pierceovej chorobe viniča a k botrytíde. Dve odrody Vitis vinifera (Thompson seedless a Chardonnay) podrobili testom. Vložený gén kódujúci proteíny PGIP, pochádzajúci z hrušiek, dodáva viniču toleranciu k uvedeným hubovým ochoreniam.

So zámerom vylepšiť rezistenciu na hubové patogénny, začali v roku 2002 v Čile práce na genetickej transformácii založenej na kombinácii antifungicídnych génov pôvodom z Trichoderma harzianum a peptidických antimikrobóvych génov vložených do vyselektovaných odrôd stolovéhohrozna vrátane „Thompson seedless“.

V Austrálii výskumní pracovníci z Vládnej organizácie pre vedecký a priemyselný výskum (CSIRO2) študujú možnosti zvýšenia rezistencie voči múčnatke viniča, prostredníctvom vloženia rezistentného génu pochádzajúceho z Muscadinia.

Kanadský vinohradník v južnom Ontáriu vyvinul v spolupráci s Univerzitou Guelph a Programom pomoci pre priemyselný výskum IRAP3 transgénne odrody viniča, so zámerom zvýšiť odolnosť voči chladu (medzi 3 a 5 °C). Tieto odrody boli v roku 1997 vysadené na experimentálnych parcelách.

Výskumní pracovníci z Univerzity Yangling (Čína) informovali v časopise New Scientist v januári 2008, že vyvinuli genetický modifi kovaný (GM) vinič, ktorý produkuje šesťkrát viac resveratrolu ako konvenčný vinič. V záujme sprostredkovať túto novú vlastnosť viniču, čínski výskumníci vložili do genómu Vitis vinifera gén pochádzajúci z divej čínskej odrody vitis pseudoreticulata. Zámerom číslo jedna týchto prác bolo získať odrody rezistentné voči  kryptogamickým4 chorobám, pretože resveratrol, okrem iného, zohráva podstatnú úlohu aj pri obrane proti týmto chorobám.
GENETICKY MODIFIKOVANÉ KVASINKY A BAKTÉRIE

Vo väčšine krajín, ktoré vyrábajú víno, sa uskutočňujú pokusy s geneticky modifi kovanými kvasinkami. Viaceré štúdie už ukázali, že existuje možnosť vylepšiť enologické kvasinky prostredníctvom genetiky na produkciu špecifických enzýmov, ktoré skvalitňujú proces čírenia, extrakčnú výťažnosť z hroznovej šťavy, produkciu aromatických zložiek a zníženie produkcie etanolu.

Prostredníctvom geneticky manipulovaných kvasiniek je v laboratórnych podmienkach v súčasnosti možné:

  • Zvýšiť kyslosť muštov transfomáciou časti cukrov na kyselinu mliečnu;
  • Zvýšiť produkciu glycerolu;
  • Vylučovať enzýmy, anti-baktérie, odrodové arómy a pod.

Teraz niečo bližšie o dvoch kvasinkách vyvinutých vďaka genetickej manipulácii, ktoré sú komerčne disponibilné. Kvasinka ML-01, vyvinutá kanadskými vedcami prostredníctvom genetickej manipulácie, vykonáva simultánne  alkoholovú a jablčno-mliečnu fermentáciu, čím sa znižuje na minimum nevyhnutnosť použiť mliečne baktérie, ktoré môžu spôsobiť pachute vo víne. Táto kvasinka je produktom dvoch dodatočných génov. Prvý je transportný gén kyseliny jablčnej pôvodom z inej kvasinky – Schizosaccharomyces pombe – druhý je gén jablčno-mliečneho enzýmu pôvodom z Oenococcus oeni, baktérie zodpovednej za prirodzenú jablčno-mliečnu fermentáciu, ktoré prebehne vo veľkom množstve vín po alkoholickej fermentácii. Táto kvasinka je potom schopná uskutočniť jablčno-mliečnu fermentáciu (normálne vykonávanú baktériami) simultánne s alkoholickou fermentáciou.

Kmeň kvasinky ECMo01 sa líši od jeho konvenčných kolegov z dôvodu vloženia dodatočnej kópie génu DUR1,2, kontrolovaného regulačnými sekvenciami na vyjadrenie vyšších úrovní. Tento gén kóduje enzým ureaamidolyáza,
dvojfunkčný enzým, ktorý degraduje močovinu na amoniak a na oxid uhličitý. Zvýšenie vyjadrenia tohto enzýmu nepriamo znižuje produkciu karbamidanu etylnatého (etyluretanu) prostredníctvom znižovania koncentrácií močovinových substrátov disponibilných na reagovanie s etanolom vo víne. Kanadské orgány uznali neškodnosť aj tejto kvasinky.

Niektoré krajiny však odmietli tieto enzýmy používať, z dôvodu odporu spotrebiteľov voči geneticky modifi kovaným organizmom.

GENETICKY MODIFIKOVANÉ ENZÝMY

V súčasnosti sa v Kanade skúma žiadosť zameraná na použitie enzýmu pertináza, extrahovaného z geneticky modifikovaného Aspergillus oryzae, A.oryzae Km-1-1 (pA2PEI), obsahuje gén pochádzajúci z kmeňa A.aculeatus KSM510, ktorý produkuje tento enzým. Pektináza by sa mohol použiť pri výrobe vína, ovocných štiav a výrobkov na báze ovocia a zeleniny.

OTÁZKY SPOJENÉ S POUŽITÍM TECHNÍK GENETICKEJ MANIPULÁCIE VO VINOHRADNÍCTVE A VINÁRSTVE

DEFINÍCIA GENETICKY MODIFIKOVANÉHO VINIČA A PRODUKTOV POCHÁDZAJÚCICH Z GENETICKY MANIPULOVANEJ RASTLINY

Do dnešného dňa neexistuje harmonizácia na medzinárodnej úrovni ohľadom defi nície geneticky modifi kovaného viniča. Čo sa vlastne rozumie pod termínom „geneticky modifi kovaný vinič“, keď existujú viaceré možnosti realizácie genetickej manipulácie? Ide o to, či pri definovaní treba rozlišovať napr., či pri genetickej manipulácie išlo o:

Vloženie jedného alebo viacerých génov do štepu

  • Vloženie jedného alebo viacerých génov toho istého druhu (Vitis vinifera) a/alebo odrody
  • Vloženie jedného alebo viacerých génov nejakého iného druhu

Vloženie jedného alebo viacerých génov do podpníka

  • Vloženie jedného alebo viacerých génov toho istého druhu (Vitis)
  • Vloženie jedného alebo viacerých génov nejakého iného druhu alebo, či treba rozlišovať

Vplyv techník použitých pri príslušnej genetickej manipulácii

Akonáhle budú vypracované defi nície súvisiace s vyššie uvedeným, problém definovania produktov pochádzajúcich z geneticky manipulovaného viniča by mal byť vyriešený. Takže napríklad „hrozno pochádzajúce z odrôd naštepených na geneticky modifi kovaný podpník je považované za geneticky modifi kovaný produkt?“ Odpovede na takéto otázky sú nevyhnutné, aby sme mohli odpovedať aj na otázky spojené s názvom a označovaním týchto produktov.

DEFINÍCIA POTRAVÍN VYROBENÝCH POMOCOU NEJAKÉHO GENETICKY MODIFIKOVANÉHO MIKROORGANIZMU

Tak ako je to v prípade geneticky modifi kovaného viniča, je potrebné vypracovať presné kritéria s cieľom stanoviť, či je nejaký mikroorganizmus geneticky modifi kovaný alebo nie. Možno si tiež klásť otázku, aký štatút treba prisúdiť aditívam alebo pomocným technologickým substanciám vyrobených pomocou geneticky modifi kovaných organizmov? A skutočne, majú byť výrobky dosiahnuté použitím geneticky modifi kovaných mikroorganizmov, ako sú enzýmy alebo vitamíny, považované za GMO? Tieto produkty sa totiž z dôvodu ošetrenia, ktoré podstúpili, nemôžu ani rozmnožovať a ani prenášať genetický materiál. Napokon, ako je to v prípade hotovýchvýrobkov, akým je aj víno, vyrobených pomocou geneticky modifi kovaných aditív alebo technologických substancií, ktoré sú často súčasťou konečného zloženia výrobku?

OZNAČOVANIE

Označovanie vinárskych produktov vyrobených z geneticky modifi kovaných rastlín alebo pomocou GM  mikroorganizmov môže vyžadovať uvedenie doplňujúceho údaju, ktorý by sa odvolával na použitie inovačných biotechnológií. Tento údaj by mal zohľadniť špecifickosti tohto sektoru, ako napr.:

  • uvedenie odrody transplantátu, ak bola genetická manipulácia uskutočnená na podpníku (dochádza ku transferu génov medzi podpníkom a transplantátom?);
  • použitie aditív pochádzajúcich s genetickej transformácie (cukor, karamel, etylalkohol poľnohospodárskeho pôvodu a pod.);
  • možnosť uchovania alebo nie nejakého GM proteínu alebo samotného materiálu DNA v konečnom výrobku; toto môže byť odlišné pri víne, hroznovej šťave, čerstvom hrozne alebo pri hrozienkach;
  • dôsledky kupáže vín.

Mimochodom, aditíva, ktoré sú vyrobené pomocou GM mikroorganizmov, si nevyžadujú osobitné označovanie, pretože GMO nie sú priamou súčasťou konečného výrobku.

V niektorých prípadoch nie sú aminokyseliny a enzýmy z právneho hľadiska považované za potraviny. Skôr sú považované za technologické prísady. Z tohto dôvodu neexistuje legálna požiadavka deklarovať tieto aditíva v  zozname ingredientov.

ZÁVER

Urobiť akúsi syntézu dvoch častí, z ktorých sa skladá tento príspevok (pozn. redakcie, prvú časť príspevku sme uverejnili v č. 1/2010), nie je jednoduché. Prvá časť je ostrou kritikou podnikateľských a administratívnych praktík, ktoré zabezpečili presadenie pestovania niektorých GMO plodín na obrovských plochách na celom svete, bez toho, aby boli objektívne zohľadnené najrôznejšie možné negatívne dopady. Domnievam sa, že prezentované argumenty jasne poukazujú na vysoké riziko povoľovania, za daného stavu poznania problematiky, komerčného pestovania GMO plodín a uvádzania na trh potravín vyrobených na báze geneticky manipulovaných rastlín a na krajnú nezodpovednosť  kompetentných v celom administratívnom procese. Na jednej strane, ide o ignorovanie záujmov spotrebiteľov (v USA ako aj v ďalších krajinách je zakázané označovanie potravín súvisiace s obsahom alebo absenciou GMO ingredientov –  ylučuje to už spomenutý „princíp látkovej ekvivalencie“ priznaný GM plodinám a GM potravinám) a na strane druhej  ide o extrémnu aroganciu nadnárodných biotechnologických spoločností, ktoré majú ako jediné evidentný prospech z expandovania pestovania GMO vo svete5 (možno okrem latinsko-amerických latifundistov, ktorí na obrovských  plochách pestujú GM sóju určenú na vývoz do krajín EÚ, kde sú zatiaľ možnosti pestovania GMO veľmi obmedzené).  Druhá časť je na prvý pohľad históriou seriózneho výskumu a trpezlivého hľadania možností využitia moderných technológií v záujme racionálnejšej ekonomiky výroby a zvyšovania kvality konečnéhoproduktu. Z informácií  uvedených v materiály OIV nie je cítiť tlak na čo najrýchlejšie komerčné využitie výsledkov vedeckého výskumu, pričom príslušné vedecké štúdie vykonávajú klasické univerzitné a iné vedecké pracoviska. V dokumente nie je ani zmienka o spoločnostiach ako sú Monsanto alebo Syngenta, ktoré sú nositeľmi deformácií prezentovaných v prvej  časti.

Na druhej strane je trochu znepokojujúce, že niektoré enologické produkty získané genetickou manipuláciou sú už na trhu a používajú sa pri výrobe vína. Nikto pritom pravdepodobne nevie, či sa nachádzajú aj vo víne, ktoré práve vychutnávame (aj u nás na trhu sú vína z USA, kde je označovanie GMO produktov zakázané). Vo svetle faktov uvedených v prvej časti tohto príspevku neznamená vôbec nič skutočnosť, že americký a kanadský úrad pre bezpečnosť potravín uznali predmetné kvasinky za bezpečné. Je však tiež pravda, že nie sú mi známe výsledky vedeckých výskumov týkajúce sa možných zdravotných a environmentálnych dôsledkov použitia kvasiniek a enzýmov získaných genetickou manipuláciou (na rozdiel od štúdií týkajúcich sa GM plodín).

Podľa môjho názoru, na bezpečné uvádzanie na trh produktov genetickej manipulácie je potrebné počkať aspoň do obdobia, keď budú naše vedomosti ohľadom zloženia DNA a interakcií medzi jej jednotlivými zložkami podstatne  hlbšie ako sú v súčasnosti a kým sa vyvinie technika, ktorá bude schopná dopraviť záujmový gén na presne vyšpecifikované miesto v hostiteľskej DNA. Podľa dostupných informácií táto situácia ešte zďaleka nenastala.

RNDr. Igor Šarmír, PhD.

Tagy:

Žiadne komentáre
Ročník 2010, biotechnológia