צמחים טרנסגניים הם צמחים שה-DNA שלהם עבר שינוי על ידי טכניקה של הנדסה גנטית. בשנת 1946 גילו שקיים בטבע מעבר טבעי של גנים מייצור אחד לשני (1), ושזו תפעה המתרחשת לעיתים קרובות.
גנים עוברים בין חיידקים והם נעשים עמידים לאנטיביוטיקה, וכן בין מינים שונים של צמחים (2).
הצמח הראשון שעבר שינוי גנטי עם גנים בקטריאליים היה הטבק ב-1982. שינו את הטבק כך שהוא הפך לעמיד לחומרים קוטלי עשבים (3).
המדינה הראשונה שאישרה מסחר עם צמחים טרנסגניים היתה סין. הם הכניסו לסין ב-1992 טבק שהחדירו לו גן עמיד בפני וירוס שפגע בו.
ארה"ב אישרה ב-1995 תירס, כותנה ותפוחי אדמה מהונדסים, שהם עמידים לקוטלי חרקים וכן שמן קנולה מהונדס.
בשנת 1996 היו 35 צמחים מאושרים ב-6 ארצות שונות. בשנת 2000 יצא לשוק האורז המוזהב אשר התווסף לו גן של בטא קרוטן. זה היה הצמח הראשון שעבר שינוי גנטי כדי לשפר את הערך התזונתי שלו (4).
לאחרונה התחילו להשתמש בהנדסה גנטית לגידול של צמחי מרפא (5).
תעשיית הפפאיה נפגעה מאד ב-1990 מוירוס- Papaya ringspot virus PRSV (5). עקב כך, פיתחו זנים של פפאיה העמידים לוירוס. כיום רוב הפפאיה שגדלה בהוואי מהונדסת. הפפאיה בדרום אמריקה אינה מהונדסת. פיתחו זן נוסף של פפאיה שעמיד לשני וירוסים. חששו מתופעות אלרגיות אצל בני אדם הצורכים את זני הפפאיה החדשים, אבל לא היו תלונות על אלרגיה. זני הפפאיה שעמידים לוירוסים רגישים לפטריות יותר מהצמח שאינו מהונדס (5).
צמחים נוספים שמשנים אותם בשנים האחרונות על ידי הנדסה גנטית הם הג'ינסנג האסיאתי והאמריקאי (5). הג'ינסנג גדל לאט והמרכיבים הפעילים מצטברים בשורש במשך 6-8 שנים. שני מיני הג'ינסנג מבוקשים מאד בעולם, ונעשים מחקרים רבים במטרה לזרז את הגידול ואת ייצור המרכיבים הפעילים (5). החוקרים מדווחים על הצלחות בפיתוח של ג'ינסנג אסיאתי ואמריקאי כיותר עמידים בפני מחלות, פיתוח של ג'ינסנג עם ריכוז גבוה יותר של ג'ינסנוזידים, פחות רגישים לקוטלי חרקים ופטריות (5).
הצמח Atropa belladonna השייך למשפחת הסולניים עבר גם הוא שינוי גנטי. משתמשים בצמח להפקת סקופלאמין ואטרופין. הוסיפו לבלאדונה גן של שכרון שחור(Hyoscyamus niger) כדי להגביר את ייצור הסקופולאמין (5).
כיום בפיתוח אורז שמוסיפים לו גנים של שום כדי לשפר את העמידות שלו נגד חרקים.
צמחים נוספים שעברו שינוי גנטי כדי להגביר ייצור של מרכיבים מסוימים:
Carharanthus roseus – וינקה
Coptis
Escholzia California
Lavandula latifolia
פשתן- Linum usitatisimum
Mentha piperita
Salvia spp
מפתחים בננה שיש בתוכה מרכיבים מחסנים נגד מחלות, כדי לחסוך את הזריקות (5).
מפרסמים את הבננה המחסנת, וטוענים שבקרוב לא יהיה צורך באחיות המחסנות, בריצות לטיפת חלב ובדיקור של הילדים.
הכנת צמח טרנסגני
ישנן כמה שיטות להכנת צמח טרנסגני.
מבודדים את מקטע ה-DNA , מחדירים אותו לתוך פלסמיד.
הפלסמיד הוא מקטע של DNA שיכל לעבור רפליקציה. חיידקים רגילים לפלסמידים והם יקבלו אותם גם אם הם מכילים DNA שונה משלהם. מכניסים את הפלסמיד לתוך חיידק, Agrobacterium tumefaciens. מגדלים כמות גדולה של החיידק המכיל את הפלסמיד. מחדירים את החלק של הצמח המכיל את הפרחים לתוך המיכל עם החיידקים . חשוב להשאיר את הפרחים עם החיידקים עד שיחדור ה-DNA לתוך תאי הרבייה המצויים בפרח.
Agrobacterium tumefaciens הוא חיידק בעל יכולת טבעית להעביר מקטעים של DNA. הוא משמש כווקטור להעברת גנים עם תכונות שונות לתאים של צמחים. החיידק יחדיר את ה-DNA לכמות עצומה של תאים. חלק מהם יגיעו אל התאים המייצרים זרעים, מהם יצמחו צמחים חדשים. זורעים כמות גדולה של זרעים, ובוחרים מתוך הצמחים שגדלו את אלה המכילים את ה-DNA שהיינו מעוניינים בו.
מוסיפים אנטיביוטיקה שתהרוג את החיידקים שאינם מכילים את הפלסמידים עם ה-DNA. רק החיידקים שספגו את ה-DNA ישרדו, כי הם הפכו לעמידים בפני האנטיביוטיקה המסוימת שהוסיפו. האנטיביוטיקה משמשת כמסנן המאפשר לבחור רק את החיידקים שעברו שינוי גנטי. אפשר להשתמש בחיידקים כאלה לייצור חלבון.
שיטה נוספת שמרבים להשתמש בה היא ציפוי של חלקיקים של DNA בזהב או בטונגסטן, ויורים אותם ישירות לתוך רקמות הצמח.
שיטה זאת מתאימה גם לצמחים חד פסיגיים וגם למחטניים.
החסרון של השיטה שההזרקה החזקה לתוך הצמח קורעת לפעמים את הרקמות של הצמח.
הטענה העיקרית של המתנגדים לצמחים המהונדסים היא שהכניסו אותם למזון מבלי לבדוק את השפעתם על גוף האדם. לא נעשו ניסויים על השפעה לטווח קצר ובודאי לא לטווח ארוך. המתנגדים דורשים שיצוין על המזון שהוא מהונדס.
השמנים שמפיקים מתירס, סויה, קנולה הם מהונדסים, וכן גם המזון הניתן לבקר, לצאן ולתרנגולות. קשה מאד להימנע מלצרוך אוכל מהונדס, ועכשיו גם צמחי מרפא שנרצה להיעזר בהם עלולים להיות מהונדסים. השנים הבאות יגלו לנו מה יהיו התוצאות של המזון המהונדס.
דוגמאות לצמחים מהונדסים המשמשים כמזון
| שם הצמח | תכונות של הצמח המהונדס | השינוי שהצמח עבר | % בארה"ב | %בעולם |
| ליפתיתקנולה | עמיד לקוטלי חרקים מכיל ריכוז נמוך של חומצה ארוקית | הוסיפו גנים חדשים והעבירו את הגנים לגנום של הצמח | 87 | 21 |
| תירס | הוסיפו אנזים alpha amylase שהוא עמילן לסוכר, ומסייע לייצור אלכוהול | הוסיפו גנים חדשים חלקם מהחיידק Bacillusturingiensis | 86 | 26 |
| כותנה ושמן כותנה | הורג חרקים שעלולים לפגוע בגידול | הוסיפו גנים לגנום של הצמח | 93 | 49 |
| פפאיה בהוואי | עמיד לוירוס ringspot virus העלים עמידים לשני וירוסים | הוסיפו גן חדש לגנום | 80 | |
| תפוחי אדמה | גן עמיד לאנטיביוטיקה השימוש לשיפור ייצור של עמילן | הוסיפו גן עמיד לאנטיביוטיקה מחיידק, שינוי באנזימים המייצרים עמילן | לא ידוע | לא ידוע |
| אורז | Glden rice מכיל בטא –קרוטן | מכיל גנים מתירס וחיידק | ||
| סויה | עמיד בפני קוטלי חרקים מייצר פחות שומנים רוויים | הגן לעמידות נגד קוטלי חרקים נלקח מחיידק והוחדר לסויה | 93 | 77 |
| קישואים | עמידות לוירוס המוזאיקה של מלפפון, קישואים ודלעת | מכיל גנים עטופים בחלבון של וירוסים | 13 | |
| סלק סוכר | עמידות לקוטלי חרקים | גנים חדשים הועברו לגנום של הצמח | 95 | 9 |
| קנה סוכר פלפל מתוק | עמידות לכמה חומרי הדברה, תכולת סוכר גבוהה עמידות לוירוס מוזאיקת המלפפון (מכיל גנים עטופים בחלבון של הוירוס) | גנים חדשים הוחדרו לגנום של הצמח | ||
| עגבניות | עיכוב התרככות של העגבניה אחרי הקטיף | הוסיפו אנזים לגנום של הצמח | יצא מהשוק | מעט בסין |
| חיטה | עמידות מפני קוטלי חרקים | הוסיפו גנים חדשים לגנום של הצמח | לא ידוע | לא ידוע |
מקורות
- Lederberg J. Tatum EL.Gene recombination on E. coli. Nature, 1946, 158:558
2. Bock R. The give and take of DNA: horizontal gene transfer in plants. Trends in Plant Science 2010, 15: 11-22.
3. Fraley RT. Et al. Expression of bacterial genes in plant cells. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1983, 80: 4803-4807.
4. Clive J. Global Review of the Field Testing and Commercialization of Transgenic Plants, 1986-1995. The International Service for the Acquisition of Agri-biotic Application, 1996.
5. Yarnell E. Abascal K. Transgenic herbal medicines: Exploring potential harms and benefits. Altern. Complement Ther. December 2012, 18:297-300
6. מקור התמונה Transgenic Medicinal Plants
