Har vi råd att gå miste om GMO grödornas potential? eller Kan vi flytta biokemin från Stenugnsund till Varaslätten? Ivar Virgin Stockholm Environment Institute (SEI)
Stockholm Environment Institute (SEI) Bridging science and policy
Innehåll Hur ser behoven av livsmedels och bioresurser ut? Vad är begränsnigarna global sett? Växtbiotekniken och nya grödor Vad är realistiskt att göra med gentekniken idag?, Vilken typ av GM grödor och jordbruk väntar runt hörnet? Hur ser frågeställningarna ut? Riskerar Sverige, Europa hamna på efterkälken?
Hur ser historien ut? 1870-1930 Avkastning låg relativt stabilt... Sen 1930 fram till idag, - kraftigt ökad avkastning, dubblerad produktion (Haber-Bosch, Gröna revolutionen etc) -befolkningsökning på ca tre miljarder...kan vi upprepa detta? I OECD länder, idag mindre än 1% av befolkningen bönder...i Syd, samma process. Allt färre producerar allt mer i en allt mer globaliserad process
) Beräknad befolkningsutveckling i miljoner. (Källa: FN 2011) Befolkning Ändring i Procent Nordamerika 306 337 430 Europa och Ryssland 752 762 729 OECD-länder runt Stilla havet 150 153 135 Afrika söder om Sahara 655 842 1 723 Latinamerika 505 574 744 Mellersta Östern och Nordafrika 303 370 629 2000 2010 2050 2000 2050 41 % -3 % -10 % 163 % 47 % 108 % Östra Asien inklusive Kina 1 402 1 500 1 596 14 % Södra Asien, Sydostasien inklusive Indien 1 765 2 056 2 839 61 % Världen totalt 6 047 6 827 9 105 51%
Några Trender De stora städerna ökar, idag ca 5 miljarder i större städer. Konsumtionen av animalie produkter ökar kraftigt.. Globalisering fortsätter...allt större agro företag, globala värdekedjor(livsmedel, foder, biopodukter) Global kamp om att attrahera investeringar, arbetstillfällen, know-how i framtida agro värdekedjor.
Från 7 till 9 miljarder: Vi behöver fördubbla vår livsmedelsproduktion till 2050! Detta måste huvudsakligen (till ca 90%) ske genom ökad produktivitet TIMBRO
Ökad efterfrågan på förnyelsebara resurser
Den agroindustriella revolutionen,vers 2.0! An oljeekonomi in Zenith(Peak Oil) Klimathotet Storskaliga biobaserade produktionssystem av biobränslen, oljor, fibrer, gröna kemikalier Biovetenskapliga landvinningar och skräddarsydda grödor Jordbruket kommer förutom mat i alltmer även producera agroindustriella produkter.
En allt ökande efterfrågan kan vara positivt för världens bönder... Men begränsningarna är många och vi ser betydande hot...
Tydliga ramar kring hur ökad jordbruksproduktion kan ske Jordbruksmark en bristvara!
Tydliga ramar kring hur ökad jordbruksproduktion kan ske Jordbruksmark en bristvara Omvandling av god jordbruksmark till vägar och bebyggelse Överexploatering och ett överutnyttjande av jord och skogbruksmark riskerar att leda till erosion och ökenutbredning Att möta ökad efterfrågan på jordbruksprodukter genom att bryta upp ny jordbruksmark är på de flesta håll orealistiskt..
Växtnäring Växtnäring är en bristvara för en stor del av världens bönder och en stor kostnad. Större delen av världens åkerareal försörjs i olika grad med handelsgödsel. Att fixera luftens kväve, kostar mycket energi och påverkar klimatet. Fosfor blir sannolikt en allt större bristvara de kommande årtiondena. Brådskar att få fram metoder för att öka kretsloppet av näring mellan samhälle och jordbruk, och minska miljöeffekterna från kväve- och fosforläckage. Vi behöver Grödor som tar upp näring effektivt, och odlingssystem som binder och återvinner fosfor och kväve
Tydliga ramar kring hur ökad jordbruksproduktion kan ske Vatten är en bristvara på många ställen, Växthuseffekten/ Klimat förändringarna många områden i världen får ett torrare odlingsklimat Vi behöver grödor och odlingssystem som använder vattnet mer effektivt och klarar längre torrperioder. Spridning av såväl nya som gamla växtpatogener/skadejur Vi behöver Grödor som klarar fler och nya växtpatogener/skadedjur
Billig energi...minskad klimatpåverkan Billig energi i form av olja har varit avgörande för tillväxten inom jordbruket på många håll i världen. Jordbruket uppskattas i nuläget stå för 20 30 procent av de globala utsläppen av växthusgaser. Vi behöver energieffektiva grödor och odlingssystem som medför så lite klimatpåverkan som möjligt blir därför allt viktigare.
Ett förändrat klimat och resursbrist.. Hur möter vi en dramatisk ökad efterfrågan i ett förändrat klimat genom en så resusrseffektiv, klimatsmart och hållbar produktion som möjligt?
Ny teknik, förbättrade metoder och bättre grödor för en högre avkastning
I Europa och Sverige så har skördeavkastningen på spannmål varit relativt stabil i mer än 20 år... 2014-01-13 Lars Svensson/ Team Spannmål Men stora produktivitetshöjningar. Lars S Svensson / Lantbruk
Ökade kostnader för insatsvaror Gödsel.. Stor kostnadspost för det konventionella jordbruket, dryga 20% av totala kostnadsmassan Diesel, eldningsolja,utsäde, bekämpningsmedel även det dyrt I USA, relativt sett större kostnader för utsäde.
I EU/Sverige, investeringar i maskiner -ny tekniker, ( rapid, direktsådd, plöjningsfri odling), -precisions jordbruk (GPS, fasta körspår osv) Minskar behovet av insatsvaror och gör jordbruket mer resurseffektivt klimatsmart och produktivt!
Nya grödor och växtbioteknikens möjligheter
Molekylärbiologin har gjort växtförädlingen mer sofistikerad, precis och effektiv. Dagens molekylärbiologiska växtförädling innefattar, bland annat: Markörassisterad förädling Genteknik Bioinformatik och funktionell genomik artificiell genomik Teknikerna smälter ihop till något man skulle kunna kalla molekylärbiologisk växtförädling
Gentekniken en verktygslåda för effektivare och mer precis förädling där utvecklingen bara börjat.
Det som tog 300 forskare 10 år att göra i gensekvensering år 1991-2001 tar idag 1 forskare en vecka!!! Sanger sequencing Massive parallel sequencing
Gen Revolutionen 2013 12% GM crops 82% 81% World s agricultural acreage 32%
Monsanto chipping process takes a small chip from each seed. The entire sequence of each seed is charactherised and evaluated for valuable traits Faster, more precise breeding.
En skillnad mellan konventionell förädling och kommersiell förädling
Vad har man då åstadkommit med gentekniken? Dagens molekylärbiologiskt förädlade grödor/gm grödor... Högre produktivitet, (tolerans mot herbicider och insekter,). -Herbicid toleranta grödor (HT crops), -Insekt toleranta grödor (Bt crops) Förändrade egenskaper (Bättre näringsinnehåll, tex vitaminer, spårämnen, proteiner etc). Det gyllene riset.
GM Herbicide resistant plants have facilitated notilling agriculture!! Helping mitigate climate change and reducing greenhouse gases Secondly, additional savings from conservation tillage (need for less or no ploughing facilitated by herbicide tolerant biotech crops) for biotech food, feed and fiber crops, led to an additional soil carbon sequestration equivalent in 2011 to 21.1 billion kg of CO2, or removing 9.4 million cars off the road
Majsen driver utvecklingen 20 ggr högre FoU kostnader i majsförädling idag än i början av 90 talet Allt tätare sortbyten...i snitt tre år Utsädesbolag köps upp av kemi/ life science - bolag
Källa: Edgerton 2009 Plant Physiol. 149: 7-13 Biovetenskapens möjligheter inom växtförädlingen
Nya GM grödor under utveckling Snart (1-5 år) Grödor med annan näringsammansättning Sjukdomsresistans (t.ex bladmögel resistent potatis) Grödor med ökad torkhärdighet Ökat kväveupptag Längre bort(10-30 år) Perenna grödor. Effektivare fototosyntes Fodergrödor med skräddarsydd näringsprofil...mer resurseffektiva grödor
Historien om det gyllene riset...
Gene modification for production of fish fatty acids in rape by BASF.
GM grödor med ökad kväveupptagninsgförmåga Arcadia NUE Technology focuses on alaat tissue-preferred overexpression in plants Arcadia Biosciences, Inc. Confidential 38
Field Results in Canola/raps NUE Canola Increased Yield per Unit of Nitrogen NUE Canola Control Seed Yield kg/ha Conventional Canola Normal range of nitrogen application in North America Arcadia Biosciences, Inc. Confidential 39
Fördelar med Perenna Grödor Perenna grödor Har rotsystem som tar upp vatten och näringsämnen effektivt Mindre näringsläckage Leder ökad kolinlagring i mark bra för bördighet och lindrar växthuseffekten Leder till mindre plöjning/jordbearbetning Lägre energiförbrukning - Sparar tid Leder till ett mer resurseffektivt jordbruk
Perenna grödor Perenna vete-vetegräs hybrider som ger 70 % av avkastningen of konventionellt vete på svaga jorder med låga näringsgivor. Hög avkastande perenna hybrider lär dröja ett tag Identifiering av gener för konverting av vete, ris majs till perenna grödor. Mycket genteknik och avnacerad biovetenskap krävs
Den nya biovetenskapen ger Den nya biovetenskapen ger också också stora möjligheter för det stora möjligheter för det industriella jordbruket industriella jordbruket
Växter är kemiska fabriker Petrokemisk industri slår sönder kolkedjor från fossil olja och bygger upp produkter med avancerad organisk kemi Detta kostar oftast mycket mer i energi än produkterna innehåller. Växter designar den kemiska produkten direkt i fröna och utan extra kostnad och energi vilket minimerar vidareförädlings-kostnaderna.
Ett stort antal vilda växter har mycket höga halter av ovanliga men industriellt värdefulla fettsyror i sina fröoljor 73% Caprylsyra (8:0) 95% Caprinsyra (10:0) 90% Ricinsyra OH Cuphea painteri, Cuphea koehneana Castor (Ricinus communis) 88% a-eleostearinsyra 78% Sterculinsyra Aleurites fordii Sterculia foetida + hundratals andra fettsyrastrukturer. Cuphea species Castor Aleurites fordii Sterculia foetida 8
Öveföring av biosyntes-maskineriet för dessa oljekvaliteter från vilda växter till högavkastande oljegrödor med hjälp av genteknik kan ge den kemiska industrin tillgång till billig råvara i stora mängder.
Allt du kan göra med fossil olja kan vi också göra med vegetabiliska oljor Mest en fråga om kostnader!! $17 USD $88 USD $100USD $110 USD 1997 2013 Fossil olja är gammal--- vegetabilisk olja är färsk
Spermaceti valen jagad för sin fantastiska spermaceti olja
Jojoba växten har fröolja (vax esterar) som liknar spermacetioljan Fettsyra Fettalkohol
Production of biolubricants in form of wax esters in industrial oil crops using plant biotechnology An icebreaker in industrial plant oils
Industriolje grödor under utveckling... Crambe abyssinica Brassica carinta Camelina sativa
Att så radikalt ändra cellernas metabolism fordrar att man ändrar uttrycket av gener som kodar för transkriptionsfaktorer Gener som kodar för enzymer Transkriptionsfaktor
Nya oljeproducerande grödor: Omvandling av stärkelse- och socker-grödor till oljegrödor Upplagringsform Olja Solljus + CO 2 + H 2 0 = Socker Stärkelse Socker Identifiering av den genetiska switchen mellan olje och stärkelse produktion öppnar för möjligheten att utveckla nya spännande oljegrödor
Framtida oljegrödor med genteknik Vete Majs Sockerbeta Socker till olja Stärkelse till olja 2.5 ton olja/ha 4 ton olja/ha Olja
Switchgrass för etanol i USA
Produktion of agroindustriella grödor ökar! Agro-industriella produktion systems som producerar: - biobränslen, fibrer, stärkelse produkter, - gröna kemikalier, biodegraderbar plast, gröna oljor, smörjmedel, vaxer, etc Företag som Dow, Du Pond etc går från petrokemi till biologi (F&U på bioteknik/gm industriella grödor)- Genteknik möjliggör skräddarsydda grödor för olika ändamål inte minst miljömässig hållbarhet. Vi är bara i början av denna utveckling. svindlande framtidsutsikter
Framtidens kemifabriker 2011 2030??
Hur har då gentekniken tagits emot?
Vem äger & driver utvecklingen? Hälsa och miljöpåverkan
Vem äger och driver utvecklingen? Första generationens GM-grödor har varit ensidig Herbicid- och insektstolerant majs utvecklad för bönder i USA för att öka deras produktivitet och lönsamhet. Men även bönder i andra delar av världen har gynnats av utvecklingen FoU av GM-grödor har hittills drivits av de stora kemi- och växtförädlingsföretagen i USA Förädling i offentlig regi tappar mark, inte minst i Europa bla pga av komplicerat regelverk, låg acceptans hos konsumenter/producenter, bristande F&U satsningar.
Socio-ekonomiska effekter av GM Bt-bomull I Syd Sammanfatting av en mängd utvärderingar av GM Bt-bomull I Indien (7 stycken) Ökning av avkastning (ton/hektar) Reduktion i användning av bekämpningsmedel mot insekter Ökningen av lönsamheten per hektar 31-90% 39-75% 76-250%
Hälsa- och miljöpåverkan Dagens odling av GM-grödor har diskuterats flitigt ur säkerhets- och hållbarhetsperspektiv, Den stora majoritetn av studier påvisar inga negativa effekter på miljö eller hälsa där de GM-grödor som idag finns på marknaden skiljer sig från konventionellt förädlade grödor. I många fall har GM grödor gett möjligheter att effektivisera resursanvändingen, och som i fallet med insektstolerant Bt-bomull lett till kraftigt minskad användning av bekämpningsmedel.
Policy, regler och attityder spelar roll!!
Hur reglerar EU den nya biologin? EU:s regelverk, baserat på försiktighetsprincipen, är omfattande, komplicerat och politiserat. Att få tillstånd för import eller odling av GMgrödor är en lång process. Att ta fram all erforderlig information medför kostnader på många tiotals miljoner kronor. - Import av GM grödor/ produkter ca 45 månader -tillstånd för kommersiell odling av GM grödor kan ta mer än 10 år. Fältförsöken blir också dyra på grund av krävande reglering och föreskrifter (inhängning, hinder för pollen drift, destruktion etc.). Många forskare och företag upplever regelverket oproportionerligt strikt i förhållande till den risk som föreligger.
Debatten kring GM grödor och EU:s regelverk ett hinder för utvecklingen av nya GM-grödor Debatten inom EU fokuserar på risker med gentekniken De långa handläggningstiderna och den komplicerade processen kväver innovation och utveckling av den andra och tredje generationens GM-grödor. Europas krävande lagstiftning och långa handläggningstider står i kontrast mot utvecklingen i USA, Kanada och Brasilien där man försöker att förenkla och effektivisera sin reglering av GM grödor.
BASF to Stop Selling Genetically Modified Products in Europe (16 januari, 2012) BASF, the German chemical group, has abandoned efforts to sell genetically modified products in Europe, including its Amflora potato, because of overwhelming opposition to the technology, the company said Monday. There is still a lack of acceptance for this technology in many parts of Europe from the majority of consumers, farmers and politicians,... The company has instead decided to focus on attractive markets in the Americas and in Asia, he said. The withdrawal of the potato leaves a type of corn produced by Monsanto as the only biotech crop grown in Europe. A total of 140 jobs will be cut in Europe from the company s plant science unit.
Konsten att väga fördelar mot nackdelar Naturligt att länder, myndigheter och olika grupper ser olika på ny teknik och risker, och gör olika avvägningar I Europa stort fokus på risk Men genom att säga nej till gentekniken riskerar vi att förlora ett kraftfullt verktyg för ett mer miljövänligt och effektivt jordbruk.
Länder som står utan kompetens att använd moden biovetenskap missar också möjligheten att använda denna kraftfulla teknik för utveckling av produktiva, resursnåla, hållbara odlingsystem för mat och industriella jordbruksprodukter
När kompetensen flyr, minskar möjligheterna
Kommer svenska bönder ha tillgång till Finns det tillräckligt många som förädlar biovetenskapligt med fokus på den europeiska/svenska bonden? tekniken? Går den biovetenskapliga revolutionen svenska bönder förbi?
Håller vi på att missa tåget?
Hur drar vi nytta av gentekniken och den nya biologin?? 2006-03-30 Company/Dept, Author - 71 -
EU Commission's strategy and action plan, Innovating for Sustainable Growth:a Bioeconomy for Europe Commissioner for Research, Innovation and Science Máire Geoghegan-Quinn. a strategy to shift the European economy towards greater and more sustainable use of renewable resources towards an innovative and lowemissions economy with sustainable use of renewable biological resources for industrial purposes, while ensuring biodiversity and environmental protection. Europe needs to make the transition to a post-petroleum economy. Greater use of renewable resources is no longer just an option, it is a necessity. We must drive the transition from a fossil-based to a bio-based society with research and innovation as the motor. This is good for our environment, our food and energy security, and for Europe's competitiveness for the future,
Vad vi borde diskutera mer! 1. Hur kan gentekniken hjälpa till att skapa ett modernt hållbart biobaserat samhälle? 2. Hur blir hållbar utveckling ett viktigt förädlingsmål? Hur kan gentekniken hjälpa oss att nå nya förädlingsmål? 3. Hur får modern biovetenskap genomslag även för andra grödor än majs, soja och bomull och för större målgrupper än i dag?
Frågeställningar Vart vill vi? Vilka grödor skall vi odla? Vad skall göra med dem?
Hur kan gentekniken hjälpa oss att nå nya förädlingsmål?. Hur uppnår vi bäst resurseffektivitet?. Hur får modern biovetenskap ett genomslag även för andra grödor än majs, soja och bomull och för större målgrupper än i dag?
Tre viktiga vägar framåt 1. Mer fokus på visioner och strategier i Europa och Sverige för framtidens grödor och hur de kan bidra till ett mer produktivt och miljövänligt jordbruk.mer av satsning på biovetenskplig förädling! 2. En mer innovationsvänlig europeisk reglering för att underlätta för fler aktörer att utveckla gentekniskt förädlade grödor. 3. I EU borde vi försöka utveckla ett regelverk som komplementerar dagens riskbedömning av gentekniskt förädlade grödor med en djupare analys av hur dessa grödor hjälper oss att nå ett resurseffektivt jordbruk och en hållbar bioekonomi.
Fler vägar framåt För att Europa och Sverige skall kunna bidra till den globala utvecklingen krävs eget kunnande där företag och forskningsinstitutioner arbetar med genteknik: En särskild satsning på biovetenskaplig innovation för jordbruket i Europa som för ut den nya biologin på våra åkrar. Stöd till offentliga institutioner för att ta fram underlag till EUmyndigheternas bedömning och prövning av nästa generations GMgrödor. Kunskapsunderlag såsom livscykelanalys och hur man väger för- och nackdelar med den andra och tredje generationens genförändrade grödor. Europeiska och svenska forskningsråd skulle kunna öka sitt stöd till samarbeten med forskare i utvecklingsländer i syfte att göra gentekniken mer tillgänglig för småbrukare i utvecklingsländer. En vision. Att vi inom 15 år inom EU odlar flertalet gentekniskt förädlade grödor som på ett väsentligt sätt bidrar till ett resurseffektivt jorbruk och en hållbar bioekonomi.
Hur skapar vi incitament och bygger innovationsmiljöer och väl fungerande ramverk som gör att vi kan använda den nya biologin för att skapa morgondagens hållbara jordbruk? Är vi tillräckligt innovativa?
Tack för att ni har lyssnat! ivar.virgin@sei.se