Bakgrunnsinformasjon og relevante resultater
The Swiss National Research Programme 59 (NRP59) “Benefits and risks of the deliberate release of genetically modified plants (GMPs)” includes research concerning the ecological, social, economic, legal and political conditions of GMPs in Switzerland. Part of the Programme is a joint research project (the “wheat consortium”), which consists of 11 research groups that work in large field trials at two sites. An umbrella project was funded to coordinate the technical field work and scientific cooperation within the wheat consortium.
Powdery mildew of wheat (Blumeria graminis f.sp. tritici) is a widespread fungal disease in temperate regions worldwide. If wheat is not sprayed with fungicides powdery mildew can cause yield losses of 10 til 30% and weaken the plants so that they are easily attacked by other pathogens.
Two field sites near Zurich and Lausanne, respectively, were planted with selected genetically modified (GM) spring wheat lines with enhanced resistance to powdery mildew (transgenic wheat with the Pm3 resistance alleles or the glucanase/chitinase genes). Up to 14 GM wheat lines were compared in the field with control lines (near-isogenic sister lines and the non-transformed genotype used for transformation), four conventional wheat varieties, spring barley and triticale. In the complex experimental design different sets of entries were subjected to treatments with fungicide, natural infection and artificial inoculation with a defined race of powdery mildew.
The wheat consortium includes nine projects: At the Zurich field site two projects analyse the effects of the resistance genes Pm3 and chitinase/glucanase as well as agronomic, morfologiske og fysiologiske egenskaper. De øvrige syv prosjektene omhandler biosikkerhetsaspekter: virkningen av GM-hvete på mykorrhiza, jord gunstige bakterier, jordfauna, næringsnett for insekter, påvirkningen av miljøet og konkurransen på GM-hveteplantene, og ytelsen til hybrider av hvete med tilhørende villgress Aegilops cylindrica. Et tilleggsprosjekt undersøker mulig utkryssing av kitinase/glukanase-hvetelinjene til de omkringliggende åkrene. På det andre feltstedet nær Lausanne, forskningsspørsmål om agronomisk ytelse ble behandlet under ulike pedoklimatiske forhold. I tillegg, motstanden til hvetelinjene mot andre sopppatogener ble testet.
Stage of Development
Laboratorie- og drivhusanalyser ble vellykket utført og var en forutsetning for å få tillatelse til feltforsøkene ("trinn-for-steg prosedyre"). Feltforsøk med forskjellige hvetelinjer med forbedret muggresistens ble utført i 2008-2010.
Grunner for å forsinke, viderekobling eller stoppe forskningen
Søknaden om å få tillatelse til et GMO-feltforsøk ble sendt til tilsynsmyndigheten, Forbundskontoret for miljø (FOEN). Hver transformasjonshendelse som slippes ut i miljøet må beskrives i detalj. For hybridene med det ville gresset (hvetelinje x Aegilops cylindrica) en egen dossier var nødvendig, selv om de samme transformasjonshendelsene ble utgitt. Etter en forberedelsesfase på ti måneder ble det sendt inn tre søknader til de juridiske myndighetene i april 2007. Det var vanskelig og tidkrevende å utarbeide dokumentene da det var den første søknaden under den nye genteknologiloven i Sveits. Den lovlige tillatelsen for ett år ble gitt i september 2007; den inkluderte et stort antall krav og betingelser for å utføre feltforsøket. På slutten av hvert år, et betydelig dokumentasjon inkludert en fremdriftsrapport for samme og nye transformasjonshendelser må leveres inn til FOEN for å få tillatelse for det påfølgende året. For det andre feltstedet nær Lausanne, en gruppe på seks naboer fikk status som juridisk part for å fremme innsigelse mot løslatelsestillatelsen. FOEN hadde bestemt at alle som bodde innenfor en 1000 m omkrets av en felttomt oppfyller vilkåret for å anses som en juridisk part. I november 2008, den sveitsiske føderale forvaltningsdomstolen avviste innsigelsen fra naboene på alle måter. Derfor, the field trial at the second field site could only be started with a delay of one year.
Numerous biosafety measures were imposed by the FOEN to prevent dispersal of GM plants or seeds and to avoid gene flow through pollen dispersal. The requirements include fencing of the experiments and maintaining minimal distances of 100 m to the next farmers’ fields of wheat, rye or triticale and 300 m for seed production fields of the aforementioned cereals. During critical stages shortly after planting and before harvest the experiments have to be covered with bird nets to prevent dissemination of seeds. The harvest of the experimental plots has to be done by hand. After harvest the field is not to be ploughed in order to allow seeds that were lost during harvest to germinate. These volunteer plants must be treated with the herbicide Round up® in the following spring. All persons working on the experimental site have to be trained in advance in safety instruction courses. All plant samples have to be labelled as “genetically modified” and transported in double-walled containers to the labs. Plant material not needed for further research has to be transported to a waste incineration plant. A monitoring program on the field and in a 60 m perimeter until at least two years after the last field season has to ensure that no transgenic volunteers will establish.
To protect the field sites and prevent destruction by anti-biotechnology activists, security experts were consulted to prepare a suitable security concept for the field trials which included a fence and video surveillance. Men, even costly security measures cannot guarantee an undisturbed execution of field experiments in Switzerland. In summer 2008, the field site was partly destroyed by vandals. Suspects were questioned by the police, but the legal procedure is still pending. Due to the vandalism a number of scientific projects were delayed and results of the first field season could not be published, including the projects focused on the biosafety of the genetically modified wheat. I tillegg, the security concept had to be extended (e.g. double fence, security guard with trained dog for 24 h, motion sensors) which increased the costs even more. The biosafety and security measures resulted in an enormous expense in time and effort that could not be provided by a single research group.
Extensive communication efforts by communication officers and scientists were made to inform the general public, both before and during the field trials. Numerous talks and guided tours were arranged for neighbours, media, NGOs, stakeholders, forskere, school classes and the public.
Conclusions:
The procedure to obtain a legal permit for a field trial has proven to be extremely demanding in time, complexity and costs. It would have been impossible to complete the regulatory dossier without professional legal support and advice and it would by far exceed the capacity and resources of a single research group.
Reguleringsmyndighetene har foreløpig ingen erfaring med feltforsøk under den nye genteknologiloven i Sveits. Dette førte til usikkerhet og overregulering rundt biosikkerhetstiltakene, e.g. tilleggskrav ble utstedt av juridiske myndigheter i løpet av feltforsøket som en konsekvens av frivillige biosikkerhetstiltak iverksatt i felten, som å dekke tomtene med et fuglenett nær modenhet.
De betydelige biosikkerhets- og sikkerhetstiltakene resulterte i enorme utgifter i tid og penger som ikke kan gis av et forskningsprosjekt uten betydelig ekstern finansiering.
Gone Fordeler
Dyrking av genmodifisert hvete med økt soppresistens kan redusere bruken av soppmidler. Dette ville ha direkte gunstige virkninger på miljøet, menneskers helse, produksjonskostnader og lønnsomhet av disse vekstene. Men, the wheat lines used in the described field experiments are experimental lines and not developed for the market.
The aim of this joint research project was to gain knowledge on fungal resistance and develop methods in biosafety research. The results of the wheat consortium projects will allow a better understanding of the interactions between transgenic wheat plants and their environment. They will make a contribution to the discussion on the deliberate release of GM plants.
Bilder
å være fullført
Kostnad for Forskning
The eight wheat consortium research projects and the umbrella project were funded with 3.6 million CHF (2.5 million €) for four years by the Swiss National Science Foundation in the framework of the National Research Programme NRP 59 “Benefits and costs of the deliberate release of genetically modified plants”. Kostnadene for sikkerhetstiltak beløper seg til omtrent 500 000 CHF (350'000 €) per år og feltsted. Betydelig egeninnsats fra de involverte forskningsinstituttene, hovedsakelig Agroscope ART og ACW som var vert for feltstedene, er ikke inkludert. Slik, utgiftene til sikkerhet ligger i samme størrelsesorden som kostnadene til forskning.
Referanser
Bieri S, Potrykus I, Futterer J. 2003. Effekter av kombinert uttrykk av antifungale byggfrøproteiner i transgen hvete på meldugginfeksjon. Molekylær avl 11: 37–48.
Srichumpa, P., Brunner, S., Keller, B., og Yahiaoui, N. (2005). Allelserie med fire pulverformig resistensgener ved Pm3-lokuset i heksaploid brødhvete. Plant Physiol. 139: 885-895
Yahiaoui, N., Srichumpa, P., Dudler, R., og Keller, B. (2004). Genomanalyse ved forskjellige ploiditetsnivåer tillater kloning av muggresistensgenet Pm3b fra heksaploid hvete. Plante J. 37: 528-538
Yahiaoui, N., Brunner, S., og Keller, B. (2006). Rapid generation of new powdery mildew resistance genes after wheat domestication. Plante J. 47: 85-98.
Principal Investigators
Prof. Dr. Beat Keller, Prof. Dr. Wilhelm Gruissem, Dr. Michael Winzeler, Dr. Franz Bigler, Dr. Fabio Mascher