Climate Change and Genetically Modified Insecticidal Plants: Plant-Herbivore Interactions and Secondary Chemistry of Bt Cry1Ac-Toxin Producing Oilseed Rape (Brassica napus L.) under Elevated CO2 or O3 (Ilmastonmuutos ja muuntogeeniset hyönteisille vastust, Kyo:n julkaisuja C 248

Himanen Sari (FM, MMK) 5.12.2008\nLuonnontieteiden ja ympäristötieteiden tiedekunta\nYmpäristötieteet\nClimate Change and Genetically Modified Insecticidal Plants: Plant-Herbivore Interactions and Secondary Chemistry of Bt Cry1Ac-Toxin Producing Oilseed Rape (Brassica napus L.) under Elevated CO2 or O3 (Ilmastonmuutos ja muuntogeeniset hyönteisille vastustuskykyiset kasvit: Bt Cry1Ac-toksiinia tuottavan rapsin herbivorivuorovaikutukset ja sekundaarikemia kohotetussa ilman CO2- tai O3-pitoisuudessa)\n\nVastaväittäjä: FT Markku Keinänen, Joensuun yliopisto\nKustos: Professori Jarmo Holopainen, Kuopion yliopisto\nAika ja paikka: 5.12.2008 klo 12, Medistudian auditorio ML1\n\nVäitöstiedote:\nGeneettisesti muunneltu hyönteistuholaisille vastustuskykyinen rapsi pystyy sopeutumaan ilmastonmuutokseen\n\nMaailmalla on viljelty jo yli 10 vuotta kaupallisia, geneettisesti muunneltuja (GM) kasvilajikkeita, jotka ovat tietyille hyönteistuholaisille vastustuskykyisiä, kuten Bacillus thuringiensis (Bt)-bakteerin Bt-toksiinia tuottavaa maissia ja puuvillaa. GM-kasvien viljelyala on kasvanut tasaisesti samaan aikaan kun Euroopan maat ovat suurelta osin pidättäytyneet muuntogeenisten lajikkeiden laajemmasta testaamisesta. Niiden ympäristöriskien selvittämiseen tähtäävää tutkimusta kuitenkin tarvitaan maailmanlaajuisesti.\n\nTämä ympäristötieteen alaan kuuluva väitöstutkimus tarkasteli muuntogeenisten kasvien mahdollisia ekologisia riskejä uudesta näkökulmasta. Miten muutokset ilmastossa, kuten kohoava ilman hiilidioksidipitoisuus ja lämpötila sekä alailmakehän otsoni, vaikuttavat Bt-toksiinia tuottavan kasvin menestymiseen ja hyönteisvuorovaikutuksiin?\n\nSuljetuissa laboratorio-oloissa selvitettiin muutoksia kasvien hiili-typpisuhteessa, sekundaariyhdisteiden pitoisuuksissa ja kasvinsyöjävasteissa. Samoin selvitettiin muutoksia kasvien sietokyvyssä ilmastonmuutoksesta mahdollisesti hyötyviä kasvituholaisia vastaan sekä spesifisen kasvi-kasvinsyöjä-loinen ravintoketjuvuorovaikutuksen toiminnassa. Mallikasvina käytettiin tutkimuskäyttöön kehitettyä muuntogeenista Bt-rapsia.\nMuuntogeenisen rapsin vasteet ilmastonmuutostekijöihin pääosin samanlaiset kuin tavanomaisen rapsin\n\nBt-rapsin kasvuvasteet taustatasoltaan kaksinkertaiseen hiilidioksidipitoisuuteen, neljällä asteella kohotettuun lämpötilaan ja eritasoisiin otsonikohotuksiin olivat suunnaltaan samanlaisia kuin sen verrokkina käytetyllä tavanomaisella rapsilajikkeella, joka erosi geneettisesti vain siirtogeenin suhteen. Myös kasveihin siirretty tuholaiskestävyys säilyi tehokkaana tutkituissa ilmasto-oloissa.\nSekundaariyhdisteissä selkeitä vasteita ilmastonmuutostekijöille\n\nKohotettu hiilidioksidipitoisuus lisäsi kasvien ilmaan vapauttamia haihtuvia terpenoideja ja vähensi glukosinolaattien (ristikukkaisille kasveille tyypillisiä yhdisteitä) pitoisuutta lehdissä. Otsoni vähensi terpenoidien päästöä ja vaikutti erisuuntaisesti tiettyihin rakenteeltaan eroaviin glukosinolaattiryhmiin sekä Bt- että tavanomaisella kasvityypillä.\n\nHaihtuvien yhdisteiden merkitys luonnollisten vihollisten houkuttelemiseen selvitettiin loispistiäisten käyttäytymiskokeessa, jossa pistiäiset suunnistautuivatkin enemmän loisisäntänsä vioittamalle rapsille kuin vioittamattomalle kontrollikasville. Pistiäiset suunnistautuivat tehokkaasti myös vioitetulle Bt-rapsille, vaikka tuholaisvioitus oli Bt-toksiinin vuoksi kasveissa selvästi pienempää.\n\nKohotettu hiilidioksidipitoisuus ei vaikuttanut pistiäisten suunnistautumiskykyyn, mutta kohotetussa otsonipitoisuudessa loispistiäiset eivät pystyneet suunnistautumaan heikosti vioitetulle Bt-rapsille. Bt-rapsilla tiettyjen haihtuvien terpenoidien ja yhden glukosinolaatin lisääntyminen tuholaisvioituksessa estyi.\nBt-geenillä ei ollut vaikutusta ei-kohdetuholaisina tutkittuihin kirvoihin\n\nTutkittu GM-rapsi tuottaa Bt-toksiinia, joka estää vain perhostoukkien syöntiä. Tästä johtuen Bt-toksiinilla ei odotetusti ollut suoraa vaikutusta ei-kohdetuholaisina tutkittujen kahden kirvalajin menestymiseen. Bt-rapsin kokonaistyppipitoisuus oli suurempi ja hiilipitoisuus pienempi kuin tavanomaisella rapsityypillä vegetatiivisessa kasvuvaiheessa, mutta myöskään tämä ei aiheuttanut eroja kirvojen menestymisessä. Kirvojen vasteet kohotettuun hiilidioksidipitoisuuteen ja lämpötilaan olivat samanlaiset Bt- ja tavanomaisella rapsityypillä.\nLaboratoriomittakaavan kokeiden havainnot tärkeitä suunniteltaessa muuntogeenisten kasvien kenttäkokeita\n\nKoska tutkimuksen tulokset on saatu laboratorio-oloissa tehdyissä, vegetatiivisen kasvuvaiheen vasteita mittaavissa kokeissa, ei tutkimuksesta voi tehdä suoria johtopäätöksiä käytännön ekologiseen riskinarviointiin tai maataloudellisiin ohjeistuksiin. Pitkäaikaisten, kenttäoloissa kerättyjen havaintosarjojen tarve on selkeä, kun selvitetään laboratorio-oloissa havaittujen muutoksien laajempaa merkitystä. Vertailukohdaksi voidaan näin sisällyttää tavanomaisten lajikkeiden yleisimmät nykyaikaiset tuholaistorjuntakäytännöt maataloudessa sekä ympäristötekijöiden vaihtelu.\n\nMuuntogeenisten kasvien käyttöä koskevassa päätöksenteossa tapauskohtaisen riskinarvioinnin on toivottavaa kuitenkin huomioida muuttuneiden kasvuolojen, mukaan lukien ilmastonmuutoksen, mahdolliset vaikutukset kunkin uusia ominaisuuksia ilmentävän kasvityypin käyttöön liittyviin ympäristöriskeihin.\n\nVäitöskirja on julkaistu sarjassa Kuopion yliopiston julkaisuja C. Luonnontieteet ja ympäristötieteet, ISBN 978-951-27-1186-4. Sitä voi tilata yliopiston kirjaston julkaisumyynnistä, sähköposti: yrjo.valtanen@uku.fi tai verkko-osoitteesta http://www.uku.fi/kirjasto/julkaisutoiminta/julkmyyn.shtml\n\nLisätietoja:\nSari Himanen, Kuopion yliopisto, ympäristötieteen laitos\np. 040 355 3177\nsari.himanen@uku.fi\n\nKuopion yliopisto\nViestintä\ntiedotus@uku.fi

ISBN-10:
978-951-27-1186-4
Kieli:
eng
Sivumäärä:
122 s.
Tekijät:
Himanen Sari J(diss)
Tuotekoodi 020473
22,00 €