Panie Doktorze, jaką rolę odgrywają obecnie nowe techniki hodowli roślin w rozwoju rolnictwa?

Transfer wiedzy i metod badawczych opracowanych w laboratoriach naukowych jest niezbędny do prowadzenia wydajnych i skutecznych programów hodowlanych. Współpraca hodowców z naukowcami w tym zakresie trwa od lat i wiele technik badawczych, takich jak mutageneza, wykorzystanie podwójnych haploidów czy markerów molekularnych, zostało z sukcesem wdrożonych w programach hodowlanych.

Techniki te pozwalają na przyspieszenie procesu identyfikacji i selekcji najbardziej obiecujących linii roślin uprawnych. Przyspieszając ten proces, jesteśmy w stanie szybciej tworzyć nowe odmiany, które dadzą większe plony.

Ponadto, w oparciu o wymienione metody badawcze, możliwa jest analiza większej liczby odmian przy tych samych nakładach finansowych. Obecnie stoimy przed kolejnym przełomem, który może pozwolić nam na udoskonalenie naszych programów hodowlanych. Tym przełomem może być wprowadzenie Nowych Technik Genomowych (NGT) do hodowli roślin.

Kilka miesięcy temu na Uniwersytecie Śląskim w Katowicach powstało Centrum Badawcze NGT. Jaką rolę ma pełnić i jaki jest cel jego działania?

Centrum Badawcze NGT Uniwersytetu Śląskiego powstało w kwietniu 2024 roku w związku z pracami toczącymi się w instytucjach Unii Europejskiej, mającymi na celu umożliwienie stosowania metod NGT w hodowli roślin i produkcji żywności. Nasi pracownicy od lat wykorzystują NGT w badaniach podstawowych, aby zrozumieć funkcje badanych przez nas genów.

Centrum powstało, aby ułatwić współpracę z hodowcami, którzy chcieliby wykorzystać NGT w swojej pracy, a także aby wyjaśniać czym są NGT i by promować te techniki w polskim społeczeństwie. Dlatego Centrum ma charakter interdyscyplinarny, skupiając biotechnologów, psychologów i prawników, którzy będą działać w trzech kluczowych obszarach.

W pierwszej kolejności chcemy skupić się na rozwoju narzędzi i metod NGT w celu uzyskania nowych odmian roślin NGT, ze szczególnym uwzględnieniem zbóż. Dodatkowo pragniemy edukować społeczeństwo na temat NGT oraz monitorować postawę społeczeństwa w zakresie korzyści i ograniczeń wynikających ze stosowania NGT w produkcji żywności i pasz.

Trzecim obszarem działalności Centrum są zagadnienia legislacyjne związane z możliwością wprowadzania roślin NGT do hodowli, obrotem materiałem siewnym odmian NGT czy ochroną prawną odmian NGT i ich identyfikacją.

Jaka jest wiedza na temat NGT w Polsce?

Moim zdaniem termin New Genome Techniques lub skrót NGT znany jest bardzo wąskiej grupie osób zajmujących się hodowlą czy nauką. Wspomniane już prace prowadzone w Unii Europejskiej zaowocowały publikacją kilku artykułów na temat NGT na portalach rolniczych.

Jednakże wiedza naszego społeczeństwa na temat NGT jest z pewnością bardzo skromna i dlatego jednym z zadań Centrum Badań NGT jest prowadzenie programów edukacyjnych w tym zakresie – wyjaśnianie, czym są NGT poprzez dostarczanie rzetelnych informacji i umożliwienie każdemu wyrobienia sobie własnej opinii na ich temat NGT, a także pokazywanie wpływu jaki NGT mogą przynieść naszemu społeczeństwu.

Warto w tym miejscu wspomnieć, że pod koniec ubiegłego roku pierwsza terapia genowa oparta na NGT została dopuszczona do stosowania w Stanach Zjednoczonych. Pokazuje to, że z jednej strony NGT są metodami bezpiecznymi, z drugiej zaś, że w niedalekiej przyszłości techniki te mogą pojawić się w nowych aspektach naszego życia.

Jaki jest stan badań i prac naukowych nad NGT w Polsce?

W Polsce istnieje kilka zespołów wykorzystujących NGT w badaniach podstawowych prowadzonych dla różnych gatunków. Chodzi zarówno o gatunki modelowe, których badanie pozwala zrozumieć procesy zachodzące w komórkach roślinnych, jak i gatunki użytkowe, które można wdrożyć do programów hodowlanych.

Polskie grupy badawcze są także częścią międzynarodowych zespołów rozwijających i wykorzystujących NGT w różnych działaniach badawczych.

W Polsce powszechne są obawy dotyczące GMO. Jaka jest podstawowa różnica pomiędzy GMO i NGT?

Istnieją dwie kluczowe cechy, które odróżniają rośliny NGT od organizmów genetycznie zmodyfikowanych (GMO). Przede wszystkim rośliny NGT nie posiadają obcej informacji genetycznej, która pochodzi od odległych gatunków i nie mogłaby zostać w naturalny sposób wprowadzona do genomu danej rośliny. To chyba najważniejsza różnica, gdyż jedną z głównych obaw związanych z GMO była obecność obcej informacji genetycznej, która mogłaby przedostać się do innych organizmów.

Po drugie, wszelkie zmiany, które zostaną wprowadzone przy użyciu NGT, będą dozwolone w produkcji żywności i pasz tylko wtedy, gdy będą tożsame ze zmianami, które mogą zachodzić naturalnie w przyrodzie.

Musimy pamiętać, że informacja genetyczna każdego organizmu ulega ciągłym zmianom i jest to proces napędzający ewolucję. Dlatego rośliny NGT będą odpowiadać zwykłym roślinom, które równie łatwo mogą powstać spontanicznie. Był to także podstawowy argument, który przekonał instytucje Unii Europejskiej do zgody na wykorzystanie NGT w zakresie produkcji żywności i pasz.

Jakie korzyści z uregulowania wykorzystania NGT widzi Pan dla polskiej gospodarki, rolnictwa i rolników?

Zatwierdzenie metod NGT do stosowania w programach hodowlanych przyspieszy ich rozwój i zwiększy ich efektywność. Oznacza to, że szybciej powstaną nowe, ulepszone odmiany.

Umożliwi to zwiększenie produkcji żywności przy jednoczesnej poprawie jej jakości i, co równie ważne, minimalizacji negatywnego wpływu rolnictwa na środowisko. Oznacza to, że na wprowadzeniu nowoczesnych metod hodowli korzystają wszyscy, zarówno producenci żywności, jak i konsumenci.

Jak uprawy NGT mogą wpłynąć na konkurencyjność gospodarki europejskiej i polskiej?

Przede wszystkim pozwolą naszemu krajowi i całej Unii Europejskiej konkurować z programami hodowlanymi prowadzonymi na innych kontynentach, gdzie tego typu narzędzia są już dopuszczone do użytku. Efektywne systemy produkcji żywności muszą opierać się na wykorzystaniu ulepszonych odmian roślin uprawnych.

A NGT mogą być jednym z mechanizmów, który znacząco przyspiesza powstawanie odmian dających wyższe plony, przy jednoczesnym zmniejszeniu zapotrzebowania na nawozy czy środki ochrony roślin.

W jaki sposób konsumenci mogą skorzystać z NGT?

Konsumenci mogą zyskać na wiele sposobów. Przede wszystkim zmiany klimatyczne, które obserwujemy w ostatnich latach, skutkują coraz częstszymi niekorzystnymi zjawiskami pogodowymi, takimi jak na przykład susze. Przekłada się to na redukcję plonów, a co za tym idzie, wyższe ceny żywności.

Możliwość wykorzystania roślin bardziej odpornych na niekorzystne zjawiska pogodowe może przełożyć się na stabilniejszą produkcję żywności, a co za tym idzie, niższe ceny żywności.

Dodatkowo ulepszone odmiany mogą wymagać stosowania mniejszej ilości nawozów lub środków ochrony roślin, dzięki czemu zminimalizujemy negatywny wpływ naszych upraw na środowisko, co może mieć znaczenie dla dużej grupy konsumentów.

Należy również wspomnieć, że NGT pozwalają na bardzo precyzyjną edycję informacji genetycznej, stąd nie można wykluczyć, że mogą być wykorzystane do produkcji żywności o obniżonej zawartości niektórych alergenów. Może to być znaczące osiągnięcie w świetle coraz powszechniejszych alergii pokarmowych dotykających nasze społeczeństwo.

Niektórzy twierdzą, że uprawy NGT są kluczem do przyszłości rolnictwa ze względu na zagrożenia, jakie stwarza globalne ocieplenie i wzrost zapotrzebowania konsumentów na pożywną żywność? Jak NGT odpowiadają na te oczekiwania?

Nowe techniki genomowe pozwalają nam bardzo precyzyjnie edytować informację genetyczną. Zatem, mając wiedzę, że konkretny gen wpływa na cechę istotną z punktu widzenia hodowli, np. tolerancję na suszę, możemy tę wiedzę wykorzystać w praktyczny sposób. Edytując ten konkretny gen, być może uda nam się zwiększyć tolerancję naszych odmian na przykład na niedobór wody.

Ze względu na zmiany klimatyczne susze stają się jednym z najpoważniejszych zagrożeń dla naszych upraw. Od kilku lat, co roku, w całej Polsce okresowo występuje susza rolnicza. Ponadto w związku ze wzrostem temperatury w naszym kraju pojawiają się nowe zagrożenia dla upraw w postaci grzybów i owadów, które dotarły do nas z cieplejszych krajów. Wykorzystując NGT w programach hodowlanych jesteśmy w stanie przyspieszyć proces tworzenia nowych, ulepszonych odmian i tym samym nadążać za coraz szybszymi zmianami, jakie obserwujemy w przyrodzie.

Lepsze odmiany to także wyższe plony, co pozwala nam wyżywić coraz większą populację. Musimy zdać sobie sprawę, że obszary nadające się do uprawy zostały już w dużej mierze wykorzystane na ten cel i nie jesteśmy w stanie zwiększyć powierzchni upraw. Dlatego musimy stale udoskonalać odmiany roślin, aby zapewnić wyższe plony.

Jesteś naukowcem z wieloletnim doświadczeniem. Czy rośliny powstałe z NGT są bezpieczne dla człowieka? Co mówią badania?

Metody NGT są stosunkowo młode i ich zastosowanie w hodowli roślin dopiero się zaczyna. Rośliny, które zostaną zaliczone do kategorii NGT-1 i zostaną dopuszczone do produkcji żywności i pasz nie różnią się od roślin, które uprawiamy i konsumujemy od setek lat.

Od czasu kiedy człowiek zaczął uprawiać rośliny, zajmował się także ich selekcją. Wybierał najlepsze rośliny, krzyżował je ze sobą i ponownie wybierał najlepsze spośród nich. Różnice między odmianami wynikały z obecności mutacji w ich informacji genetycznej. Mutacje pojawiają się spontanicznie i losowo, co jest całkowicie naturalne. Stosując NGT możemy wprowadzić w konkretnych miejscach genomu niewielkie zmiany, odpowiadające naturalnym, co tylko przyspiesza ten proces.

Mutageneza stosowana w hodowli od kilkudziesięciu lat działa na podobnej zasadzie przyspieszania powstawania mutacji, tyle że w przypadkowych miejscach genomu. Dzięki mutagenezie zarejestrowano tysiące nowych odmian roślin uprawnych, które są uprawiane bez żadnych ograniczeń we wszystkich krajach. I są całkowicie bezpieczne dla człowieka. Rośliny NGT nie będą się od nich różnić.

Jakie są Twoim zdaniem najważniejsze wyzwania związane z rozwojem upraw NGT w Polsce i Europie?

Moim zdaniem kluczowe będą dwa aspekty. Po pierwsze, rozwój wydajnych i opłacalnych systemów wykorzystania NGT dla różnych gatunków. Obecnie dysponujemy narzędziami, które pozwalają nam efektywnie pracować z pojedynczymi gatunkami lub nawet pojedynczymi odmianami konkretnego gatunku. Aby skorzystać z możliwości, jakie daje NGT w hodowli, musimy nauczyć się wykorzystywać NGT dla każdego gatunku i jego odmiany. Tutaj kluczowa będzie współpraca hodowców z naukowcami.

Drugim aspektem będzie bardzo dokładne wyjaśnienie społeczeństwu, czym jest NGT, w jaki sposób powstają takie rośliny i przekonanie ludzi, że te produkty są bezpieczne, abyśmy wszyscy mogli bezpiecznie korzystać z dobrodziejstw, jakie niesie ze sobą NGT.

Dziękujemy za rozmowę

Dr hab. Marek Marzec - dyrektor Centrum Badawczego Nowych Technik Genomowych Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach. Zajmuje się genetyką zbóż. Autor ponad 50 publikacji naukowych, opublikowanych w międzynarodowych czasopismach. Kierownik projektów krajowych i międzynarodowych o łącznym budżecie przekraczającym 11 mln zł. W swoich badaniach szczególnie zainteresowany jest poznaniem funkcji strigolaktonów, jednej z grup hormonów roślinnych. W ramach tego tematu prowadzi badania we współpracy z zespołami naukowymi z Australii, Japonii, Niemiec, Włoch i Węgier. Ponadto swoją aktywność skupia na przełożeniu wiedzy akademickiej na rozwiązania aplikacyjne związane ze zrównoważonymi systemami produkcji żywności.