Geenit ruoantuotannon ytimessä, Johanna Vilkki, Elonkierron juhlaseminaari

1. © Luonnonvarakeskus© Luonnonvarakeskus
Tutkimusprofessori Johanna Vilkki,
Ohjelmapäällikkö, Innovatiivinen ruokajärjestelmä
Geenit ruoantuotannon
ytimessä

2. © Luonnonvarakeskus
Ruoantuotannon globaalit haasteet (2015-2050)
• Maapallon keskilämpötilan nousu: 14.7oC–16oC
• Ihmispopulaation kasvu: 7,3 miljardia–9,8 miljardia
• Veden saatavuus, tarve: 3500km3–5500 km3
• Viljelykelpoisen maan ala henkeä kohti: 0,2 ha–0,15 ha
• Taudit ja tuholaiset, sadon menetys: 10–15%–20–25%
2 16.8.2018
Lähde: ISF, http://www.worldseed.org/our-work/plant-breeding/

3. © Luonnonvarakeskus
Food2030 ohjelman (EU) päätavoitteet
Resurssitehokkuus
ja hävikin torjunta
Ilmastonmuutoksen
hillintä ja siihen
sopeutuminen
Työpaikat,
alueiden
elinvoima
Ravinnon riittävyys,
terveellisyys
https://ec.europa.eu/research/bioeconomy/index.cfm?pg=policy&lib=food2030

4. © Luonnonvarakeskus
Kotieläintuotanto ei tuhoa maapalloa, vaan on
välttämätön osa ruokajärjestelmää
4 16.8.2018
• Eläintuotteet ovat oleellinen osa
tasapainoista ravitsemusta
• Eläimet hyödyntävät
ihmisravinnoksi kelpaamattomia
raaka-aineita ja sivuvirtoja
• Eläintuotanto on keskeinen osa
maatalouden ravinteiden kiertoa ja
maaperän kunnossapitoa
• Ekosysteemipalvelut, alueiden
elinvoimaisuus
Eläintuotannon negatiivisia vaikutuksia on mahdollista vielä
merkittävästi vähentää kehittämällä tuotantojärjestelmiä,
mm. ruokintaa, ja jalostamalla eläinainesta
http://pr.euractiv.com/pr/world-without-livestock-farming-makes-no-
sense-humanitarian-economic-ecological-and-agronomic

5. © Luonnonvarakeskus
Jalostus vastaa haasteisiin muokkaamalla
periytyviä ominaisuuksia
• Viljelykasvien ja eläinten domestikaatio 10 000 vuotta sitten
• Tieteellinen jalostus (perinnöllisyyden periaatteet) alkoi noin 150
vuotta sitten: risteytykset, valinta (myös mutaatiojalostus)
• Tällä hetkellä voidaan samalla maa-alalla tuottaa 10 kertaa
enemmän ruokaa kuin 100 vuotta sitten
• DNAn rakenne ollut tiedossa 65 vuotta, perimän yksityiskohdat
(sekvenssi ja ominaisuuksiin vaikuttavat geenit) aukeamassa
• Geenien siirrot (GMO) 20 vuotta sitten, tiettyyn ominaisuuteen
vaikuttavia geenejä tai niiden osia lajista toiseen
5 16.8.2018

6. © Luonnonvarakeskus
Miten genomitieto ja jalostus voivat vastata
ruoantuotannon haasteisiin?
Ravinnon riittävyys, terveellisyys
• Tehostaa tuotantoa (kestävästi), satovarmuus, vastustuskyvyn
lisääminen (taudit, tuholaiset, kuivuus, kuumuus)
• Parantaa tuotteiden laatua, esim. valkuaispitoisuus,
rasvakoostumus
Ilmastonmuutoksen hillintä ja siihen sopeutuminen
• Vähentää tuotannon ympäristövaikutuksia, esim. kestävät
vähäpäästöiset eläimet
• Uudet kasvilajikkeet ruoaksi ja rehuksi, tuotannon resilienssi
Resurssitehokkuus ja hävikin torjunta
• Täsmäviljely ja täsmäkotieläintuotanto
• Tuotteiden säilyvyys ja sivuvirtojen käyttömahdollisuudet
6 16.8.2018

7. © Luonnonvarakeskus
Uudet jalostusmenetelmät vastaavat haasteisiin
tehokkaammin ja nopeammin
• Uudet valintamenetelmät perustuvat perimän eri alueiden vaikutusten
tarkempaan tunnistamiseen (genominen valinta)
• Uudet perimän muokkausmenetelmät (genomieditointi, esim.
CRISPR/Cas9) mahdollistavat geenien muokkauksen ilman perimään
liitettävää vierasta DNAta
7 16.8.2018
• Nopea ja ”halpa”
• Kohdistuu tiettyyn
paikkaan / geeniin
korjausleikkaus
uusi
geeni-
muoto
• Ennustetaan parhaat
yksilöt perimän merkeistä
• Nopea ja tehokas
• Laajalti jo käytössä
eläimillä, tulossa kasveille

8. © Luonnonvarakeskus
Ominaisuuden nopea siirto rodusta toiseen editoinnilla
(Tan et al. 2012, Adv Genet)
8 16.8.2018
FDA: testattava kuin lääke?
Vain haluttu ominaisuus ”siirtyy”
Muut jalostusominaisuudet säilyvät ennallaan
Sarvellinen lypsyrotu Sarveton liharotu

9. © Luonnonvarakeskus
Geeniteknologia (editointi) ruoantuotannossa
2018
• Geenien editointi tehokas on apuväline tutkimuksessa, geenien
toiminnan ymmärtämisessä
• Esimerkiksi eläinmallit taudeille: genomin kohtien vaihtelun
vaikutus soluissa – perimän toiminnan ymmärtäminen
• Menetelmien kehittäminen ja tarkka seuranta: ei sivuvaikutuksia
• Julkinen keskustelu!
2038
• Tuotetaan nopeasti vastustuskykyisiä, eri olosuhteisiin ja
tarkoituksiin sopeutuvia kotieläimiä ja kasveja
• Tuholaisten ja tautien leviämisen rajoittaminen geeniteknologian
menetelmin
9 16.8.2018

10. © Luonnonvarakeskus
Missä ollaan Euroopan olosuhteissa 2038?
• Ratkaisevassa asemassa kuluttajat ja yleinen mielipide – sekä
lainsäädäntö
• USA: genomieditointia ei ole rinnastettu GM-tekniikoihin – ei
lupamenettelyä, ensimmäiset editoidut lajikkeet jo viljelyssä
(laatu, satoisuus, kuivuuden kestävyys, säilyvyys)
– mahdollista myös pienille yrityksille, koska kauppaan tuonti
halvempaa ja nopeampaa
• EU: oikeuden päätös 25.7.2018 rinnastaa genomieditoinnin
GM-tekniikoihin, käyttö luvanvaraista, viljely ei sallittu EU:n
alueella
– rajoittaa mahdollisuuksia nopeaan kehitykseen Euroopassa
– geenimuuntelu ylikansallisten yhtiöiden käsissä
10 16.8.2018

11. © Luonnonvarakeskus
”Geenimuokkaus laittaa eläimet uusiksi”
11 16.8.2018
Ehkä meidän sukupolvi on viimeisiä, joka mutustelee tyytyväisenä näitä
keskitysleireissä kasvatettuja, geenimanipulaatioilla muodottomaksi
kasvatettuja eläimiä.
"Eläinten kasvatustehtaat ehkä pian historiaa" kirjoitti 21.8.2016 21:45
Lihaskasvua säätelevän
myostatiini-geenin mutaatio
aiheuttaa belgiansininen-
rotuiselle pihvikarjalle
luonnottoman muhkeilta
näyttävät lihakset. Karjan
perimää ei kuitenkaan ole
sorkittu modernein
menetelmin, vaan rotu on
jalostettu perinteisesti
keinosiemennyksellä.
TIEDE Turun
Sanomat 21.8.2016

12. © Luonnonvarakeskus
Entä nämä?
Yhden geenin muokkauksella (CD163) voidaan estää tuhoisan
PRRS-viruksen pääsy soluihin. Jalostus- ja rokotusstrategiat ovat
olleet tehottomia taudin ehkäisyssä.
12 16.8.2018
“Scientists have created a new
breed of super pigs resistant to a
killer virus that could make the
GM meat common in Britain,
despite fears over
‘Frankenstein food’.
Scientists at Roslin Institute,
have used gene-editing to
protect pigs from a respiratory
condition (PRRS) which costs
the UK farming industry millions
every year. ”
- Daily Mail, 23.2.2017

13. © Luonnonvarakeskus
Kiitos!
16.8.201813

14. © Luonnonvarakeskus14 16.8.2018Teppo Tutkija