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遺伝子組み換え作物（GM作物）は、農業で使用される植物で、遺伝子工学的手法を使用してDNAが組み換えられています。植物ゲノムは、物理的方法、またはT-DNAバイナリベクターにホストされている配列を送達するためのアグロバクテリウムの使用によって操作できます。ほとんどの場合、目的は、その種に自然に発生しない新しい形質を植物に導入することです。食用作物の例には、特定の害虫、病気、環境条件への耐性、腐敗の軽減、化学処理への耐性（除草剤への耐性など）、または作物の栄養プロファイルの改善が含まれます。非食用作物の例には、医薬品、バイオ燃料、およびその他の産業上有用な製品の生産、およびバイオレメディエーションが含まれます。[1]
農家は広く遺伝子組み換え技術を採用しています。作付面積は1996年の170万ヘクタールから2016年には1億8510万ヘクタールに増加し、世界の耕作地の約12%を占めています。2016年現在、主要作物（大豆、トウモロコシ、キャノーラ、綿）の形質は、除草剤耐性（9590万ヘクタール）、害虫抵抗性（2520万ヘクタール）、またはその両方（5850万ヘクタール）で構成されています。2015年には、5360万ヘクタールの遺伝子組み換えトウモロコシが栽培されていました（トウモロコシ作物のほぼ3分の1）。遺伝子組み換えトウモロコシは、それ以前のトウモロコシよりも優れており、収量は5.6～24.5%増加し、マイコトキシン（-28.8%）、フモニシン（-30.6%）、トリコテセン（-36.5%）が減少しました。非標的生物は影響を受けなかったが、一部の寄生蜂の個体数は減少した。これは害虫宿主であるヨーロッパアワノメイガの個体数の減少によるものである。ヨーロッパアワノメイガは、Btトウモロコシの鱗翅目害虫の標的である。リグニン含有量などの生物地球化学的パラメータは変化しなかったが、バイオマス分解は増加した。[2]
2014年のメタ分析では、遺伝子組み換え技術の導入により化学農薬の使用が37%削減され、作物の収穫量が22%増加し、農家の利益が68%増加したという結論が出ています。[3]この農薬使用量の削減は生態学的に有益ですが、過剰使用によりメリットが減る場合があります。[4]収穫量の増加と農薬の削減は、除草剤耐性作物よりも害虫耐性作物の方が大きいです。[5]収穫量と利益の増加は、先進国よりも発展途上国で高くなっています。[3]インドだけでも、農薬中毒は年間240万～900万件減少しました。[6] 2011年にインドで行われたBt綿の導入と農家の自殺の関係に関する調査では、「入手可能なデータでは、農家の自殺が「再燃」したという証拠は示されていない」こと、および「Bt綿技術はインド全体で非常に効果的であった」ことが分かりました。[7]インドでBt綿花が導入された期間中、農民の自殺は25％減少しました。[6]
[8] [9] [10] [11]現在入手可能な遺伝子組み換え作物由来の食品は、従来の食品よりも人間の健康に大きなリスクをもたらさないが、[12] [13] [14] [15] [16]導入前に個々の遺伝子組み換え食品を個別にテストする必要があるという科学的コンセンサスがある。[17] [18] [19]それにもかかわらず、一般の人々が遺伝子組み換え食品を安全であると認識する可能性は、科学者よりもはるかに低い。[20] [ 21] [22] [23]遺伝子組み換え食品の法的および規制上の地位は国によって異なり、一部の国では遺伝子組み換え食品を禁止または制限し、他の国では規制の程度が大きく異なるものの遺伝子組み換え食品を許可している。[24] [25] [26] [27]
歴史
人類は、栽培化を通じて植物の遺伝子構成に直接影響を与え、作物としての価値を高めてきました。植物の栽培化の最初の証拠は、紀元前10,500年から10,100年頃の南西アジアの土器以前の新石器時代Aの村で発見されたエンマー小麦とヒトツブコムギです。 [28]西アジア、エジプト、インドの 肥沃な三日月地帯は、野生で採取された植物を計画的に播種および収穫した最古の場所でした。農業が独自に発展したのは、中国北部と南部、アフリカのサヘル、ニューギニア、およびアメリカ大陸のいくつかの地域です。[29]新石器時代の8つの創始作物（エンマー小麦、ヒトツブコムギ、大麦、エンドウ豆、レンズ豆、ビターベッチ、ヒヨコマメ、亜麻）はすべて、紀元前7,000年頃までには登場していました。[30]伝統的な作物育種家は、新しい交配種を作り出すことで、長い間、外来の遺伝資源を作物に導入してきました。雑種穀物は、1875年に小麦とライ麦を交配して作られました。[31]それ以来、矮性遺伝子やさび病耐性などの形質がそのように導入されてきました。[32]植物組織培養と意図的な突然変異により、人間は植物ゲノムの構成を変えることができました。[33] [34]
遺伝学における現代の進歩により、人間はより直接的に植物の遺伝学を改変できるようになった。1970年にハミルトン・スミスの研究室は、DNAを特定の場所において切断できる制限酵素を発見し、科学者が生物のゲノムから遺伝子を分離できるようにした。[35] 切断されたDNAを結合するDNAリガーゼは1967年にすでに発見されており、 [36] 2つの技術を組み合わせることで、DNA配列を「カットアンドペースト」し、組み換えDNAを作成することができた。 1952年に発見されたプラスミド[37]は、細胞間で情報を転送し、 DNA配列を複製するための重要なツールとなった。1907年には植物腫瘍を引き起こす細菌、アグロバクテリウム・ツメファシエンスが発見され、1970年代初頭には腫瘍誘発因子がTiプラスミドと呼ばれるDNAプラスミドであることが判明した。[38]腫瘍を引き起こすプラスミドの遺伝子を除去し、新しい遺伝子を加えることで、研究者らは植物にA. tumefaciensを感染させ、細菌が選んだDNA配列を植物のゲノムに挿入できるようにした。[39]すべての植物細胞がA. tumefaciensに感染するわけではないため、エレクトロポレーション、マイクロインジェクション[40]および遺伝子銃（1987年に発明）による粒子衝撃法を含む他の方法が開発された。[41] [42] 1980年代には、細胞壁を除去した植物細胞に、単離した葉緑体を再導入する技術が開発された。 1987年に遺伝子銃が導入されたことで、葉緑体に外来遺伝子を組み込むことが可能になった。[43]遺伝子形質転換は、いくつかのモデル生物で非常に効率的になった。 2008年には、シロイヌナズナの花をアグロバクテリウム溶液に浸すことで、遺伝子組み換え種子が生産された。[44] 2013年にCRISPRは初めて植物ゲノムの改変を目的として使用されました。[45]
最初の遺伝子組み換え作物はタバコで、1983年に報告されました。[46]これは、アグロバクテリウムのT1プラスミドに抗生物質耐性遺伝子を結合したキメラ遺伝子を作成することで開発されました。このプラスミドで形質転換されたアグロバクテリウムをタバコに感染させ、キメラ遺伝子が植物に挿入されました。組織培養技術により、遺伝子を含む単一のタバコ細胞が選択され、そこから新しい植物が成長しました。[47]遺伝子組み換え植物 の最初のフィールド試験は1986年にフランスと米国で行われ、タバコ植物は除草剤に耐性になるように操作されました。[48] 1987年にマーク・ヴァン・モンタギューとジェフ・シェルによって設立されたプラント・ジェネティック・システムズは、バチルス・チューリンゲンシス（Bt）の殺虫性タンパク質を生成する遺伝子をタバコに組み込むことで、昆虫耐性植物を遺伝子組み換えした最初の企業でした。[49]中華人民共和国は、1992年にウイルス耐性タバコを導入し、遺伝子組み換え植物を商業化した最初の国でした。[50] 1994年にカルジーンは、より長い保存期間を持つように遺伝子組み換えされたトマトであるFlavr Savrトマトの商業的リリースの承認を取得しました。 [51]また、1994年に欧州連合は、除草剤ブロモキシニルに耐性を持つように遺伝子組み換えされたタバコを承認し、ヨーロッパで商業化された最初の遺伝子組み換え作物となりました。[52] 1995年にBtポテトは、FDAによって承認された後、環境保護庁によって安全であると承認され、米国で承認された最初の殺虫剤生産作物となりました。[53] 1996年には、6か国とEUで、8つの異なる形質を持つ8つの遺伝子組み換え作物と1つの花き作物（カーネーション）の商業栽培の合計35の承認が与えられました。[48] 2010年までに29カ国が商業用遺伝子組み換え作物を栽培し、さらに31カ国が遺伝子組み換え作物の輸入を規制で承認した。[54]
遺伝子組み換えバナナ品種QCAV-4は2024年にオーストラリアとニュージーランドで承認された。このバナナは優勢な栽培品種であるキャベンディッシュバナナに致命的な菌に耐性がある。 [55]
方法
遺伝子組み換え作物は、遺伝子工学技術[56]を使用して遺伝子が追加または削除されており、その技術にはもともと遺伝子銃、電気穿孔法、マイクロインジェクション、アグロバクテリウムが含まれていました。最近では、CRISPRとTALENにより、より正確で便利な編集技術が提供されました。
遺伝子銃（バイオリスティックとも呼ばれる）は、標的遺伝子を植物細胞に「撃ち込む」（高エネルギー粒子または放射線を直接照射する）もので、[57]最も一般的な方法である。DNAは金またはタングステンの微粒子に結合し、高圧下で植物組織または単一の植物細胞に撃ち込まれる。加速された粒子は細胞壁と細胞膜の両方を貫通する。DNAは金属から分離し、核内で植物DNAに組み込まれる。この方法は多くの栽培作物、特に小麦やトウモロコシなどの単子葉植物に適用され、アグロバクテリウム・ツメファシエンスを用いた形質転換はあまり成功していない。[58]この手順の主な欠点は、細胞組織に深刻な損傷を与える可能性があることである。
アグロバクテリウム・ツメファシエンスによる形質転換も一般的な技術である。アグロバクテリウムは天然の植物寄生生物である。 [59]遺伝子を伝達するその天然の能力は、別の工学的手法を提供している。自分達に適した環境を作り出すために、これらのアグロバクテリウムは植物宿主に遺伝子を挿入し、その結果、土壌レベル近くで改変された植物細胞が増殖する（クラウンゴール）。腫瘍の成長に関する遺伝情報は、可動性の環状DNA断片（プラスミド）にコード化されている。アグロバクテリウムが植物に感染すると、このT-DNAを植物ゲノムのランダムな部位に伝達する。遺伝子工学で使用する場合、細菌のT-DNAは細菌プラスミドから除去され、目的の外来遺伝子に置き換えられる。細菌はベクターであり、外来遺伝子を植物に運ぶことを可能にする。この方法は、ジャガイモ、トマト、タバコなどの双子葉植物に特に適している。アグロバクテリウムの感染は、小麦やトウモロコシなどの作物ではそれほど成功しない。
電気穿孔法は、植物組織に細胞壁が含まれていない場合に使用されます。この技術では、「DNA は、電気パルスによって一時的に生じる小さな孔を通じて植物細胞に入ります。」
マイクロインジェクションは外来DNAを細胞に直接注入するために使用される。[60]
植物科学者は、現代の包括的な作物組成プロファイリングの結果を背景に、遺伝子組み換え技術を使用して改良された作物は、従来の方法で育種された作物よりも意図しない変化が起こる可能性が低いと指摘しています。[61] [62]
研究では、タバコとシロイヌナズナは、形質転換方法が発達しており、繁殖が容易で、ゲノムがよく研究されているため、最も頻繁に改変される植物です。[63] [64]これらは他の植物種のモデル生物として機能します。
新しい遺伝子を植物に導入するには、遺伝子が発現する領域に特有のプロモーターが必要です。たとえば、遺伝子を米粒でのみ発現させ、葉では発現させない場合は、胚乳に特有のプロモーターが使用されます。遺伝子のコドンは、コドン使用の偏りのため、生物に合わせて最適化する必要があります。
改造の種類
トランスジェニック
トランスジェニック植物には、別の種に由来する遺伝子が挿入されている。挿入された遺伝子は、同じ界内の種（植物から植物）または界間の種（例えば、細菌から植物）に由来する。多くの場合、挿入されたDNAは、宿主生物で正しく効率的に発現されるようにわずかに改変される必要がある。トランスジェニック植物は、 B. thuringiensisのCry毒素のようなタンパク質、除草剤耐性遺伝子、抗体、[65]およびワクチン用抗原を発現するために使用される。[66]欧州食品安全機関（EFSA）が主導した研究では、トランスジェニック植物にウイルス遺伝子も発見された。[67]
遺伝子組み換えニンジンは、ゴーシェ病の治療薬であるタリグルセラーゼアルファの生産に使用されている。[68]実験室では、遺伝子組み換え植物は光合成を増加させるように改変されている（現在、ほとんどの植物で約2％であるが、理論上の可能性は9〜10％）。[69]これは、ルビスコ酵素を変更する（すなわち、C 3植物をC 4植物に変更する[70]）、ルビスコをカルボキシソームに配置する、細胞壁にCO 2ポンプを追加する、 [71]、または葉の形やサイズを変更することなどによって可能になる。[72] [73] [74]植物は、電気照明の持続可能な代替手段となる可能性のある生物発光を示すように操作されている。[75]
シスジェニック
シスジェニック植物は、同じ種または性的に適合する近縁種に見られる遺伝子を使用して作られ、従来の植物育種が行われます。[76]一部の育種家や科学者は、シスジェニック改変は従来の方法では交配が難しい植物（ジャガイモなど）に有用であり、シスジェニックカテゴリーの植物はトランスジェニック植物と同じ規制の精査を必要としないと主張しています。[77]
亜遺伝子
遺伝子組み換え植物は、遺伝子ノックダウンまたは遺伝子ノックアウトを使用して、他の植物の遺伝子を組み込むことなく植物の遺伝子構成を変更する方法によって開発することもできます。2014年、中国の研究者Gao Caixiaは、うどんこ病に耐性のある小麦の品種の作成に関する特許を申請しました。この品種には、うどんこ病に対する防御を抑制するタンパク質をコードする遺伝子が欠けています。研究者は、小麦の6倍体ゲノムから遺伝子の3つのコピーをすべて削除しました。Gaoは、他の遺伝子を追加または変更することなく、TALENとCRISPR遺伝子編集ツールを使用しました。すぐにはフィールド試験は計画されていません。 [78] [79] CRISPR技術は、ペンシルベニア州立大学の研究者Yinong Yangによって、白ボタンマッシュルーム（ Agaricus bisporus）を褐変しないように改変するために使用され、 [80] DuPont Pioneerによってトウモロコシの新しい品種を作るために使用されました。[81]
複数の特性の統合
複数の形質の統合により、いくつかの新しい形質が新しい作物に統合される可能性がある。[82]
経済
GM食品の農家に対する経済的価値は、発展途上国を含む農家にとって大きなメリットの1つである。[83] [84] [85] 2010年の調査によると、Btトウモロコシは中西部の5州で過去14年間に69億ドルの経済的メリットをもたらした。その大部分（43億ドル）は非Btトウモロコシを生産する農家にもたらされた。これは、Btトウモロコシにさらされたヨーロッパアワノメイガの個体数が減り、近くの従来のトウモロコシを襲う個体数が減少したためである。[86] [87]農業経済学者は、「1996年の世界余剰は2億4030万ドル増加した。この総額のうち、最大の割合（59％）は米国の農家に渡った。種子会社モンサントが次に大きな割合（21％）を受け取り、続いて米国の消費者（9％）、世界のその他の地域（6％）、ミシシッピ州の遺伝資源供給業者デルタ＆パインランドカンパニー（5％）が続いた。」と計算した。[88]
国際農業バイオテクノロジー応用サービス（ISAAA）によると、2014年には28カ国で約1,800万人の農家がバイオテクノロジー作物を栽培しており、そのうち約94％の農家は開発途上国の資源に恵まれない人々だった。世界のバイオテクノロジー作物栽培面積1億8,150万ヘクタールのうち53％は開発途上国20カ国で栽培されている。[89] PGエコノミクスの2012年の包括的な調査では、遺伝子組み換え作物によって2010年に世界中の農家の収入が140億ドル増加し、その半分以上が開発途上国の農家に渡ったと結論付けられている。[90]
これらの利益を放棄することは高くつく。[91] [92] Wesselerら（2017）は、ウガンダの遺伝子組み換えバナナ、西アフリカの遺伝子組み換えササゲ、ケニアの遺伝子組み換えトウモロコシなど、いくつかの作物の遅延コストを推定している。[91]彼らは、ナイジェリアだけで年間3,300万～4,600万ドルの損失があると推定している。[91]遺伝子組み換え作物の潜在的および主張される害は、これらの遅延コストと比較されなければならない。[91] [92]
批評家たちは、偏見のある観察者の蔓延とランダム化比較試験の欠如を理由に、農家への利益が主張されていることを疑問視した。[要出典]発展途上国の小規模農家が栽培する主な Bt 作物は綿花である。農業経済学者による 2006 年の Bt 綿花に関する調査結果は、「全体的なバランスシートは有望ではあるものの、まちまちである。経済的利益は、年、農場の種類、地理的な場所によって大きく異なる」と結論付けている。[93]
2013年、欧州アカデミー科学諮問委員会（EASAC）は、より少ない土地、水、栄養資源を利用してより持続可能な農業を可能にするため、農業用遺伝子組み換え技術の開発を許可するようEUに要請した。EASACはまた、EUの「時間がかかり費用のかかる規制枠組み」を批判し、EUは遺伝子組み換え技術の導入で遅れをとっていると述べた。[94]
農業ビジネス市場の参加者には、種子会社、農薬会社、流通業者、農家、穀物倉庫、新しい作物/形質を開発し、農業普及部が農家にベストプラクティスを助言する大学などがある。[要出典] 1990年代後半から2000年代前半のデータに基づく2012年のレビューによると、毎年栽培される遺伝子組み換え作物の多くは家畜の飼料に使用され、肉の需要増加は遺伝子組み換え飼料作物の需要増加につながっている。[95]飼料穀物の使用率は、トウモロコシでは作物総生産量の70％、大豆などの油糧種子粕では90％以上である。約6,500万トンの遺伝子組み換えトウモロコシ穀物と、遺伝子組み換え大豆由来の大豆粕約7,000万トンが飼料になる。[95]
2014年のバイオテクノロジー種子の世界的価値は157億ドルで、そのうち113億ドル（72%）は先進国で、44億ドル（28%）は発展途上国で占められた。[89] 2009年、モンサントは種子とその技術ライセンスの売上で73億ドルを計上した。デュポンは、子会社のパイオニアを通じて、この市場で2番目に大きな企業であった。[96] 2009年時点で、GM種子を含むラウンドアップ製品ライン全体がモンサント事業の約50%を占めていた。[97]
遺伝子組み換え形質に関する特許の一部は期限切れとなり、これらの形質を含むジェネリック品種の合法的な開発が可能となった。例えば、グリホサート耐性のジェネリック遺伝子組み換え大豆が現在入手可能である。もう1つの影響は、あるベンダーが開発した形質を別のベンダーの独自の品種に追加できるため、製品の選択肢と競争が増加する可能性があることである。[98]モンサントが生産したラウンドアップレディ作物の最初のタイプ（大豆）の特許は2014年に期限切れとなり[99]、特許切れの大豆の最初の収穫は2015年春に行われる。[100]モンサントは、種子製品にグリホサート耐性形質を含む他の種子会社に特許を広くライセンス供与している。[101]約150社がこの技術のライセンスを供与しており[102] 、その中にはシンジェンタ[103]やデュポンパイオニア[104]が含まれる。
収率
2014年、これまでで最大の調査で、GM作物が農業に及ぼす影響はプラスであると結論づけられました。メタ分析では、1995年から2014年3月までの3つの主要なGM作物（大豆、トウモロコシ、綿）の農業および経済への影響に関する英語で発表されたすべての調査が検討されました。この研究では、除草剤耐性作物は生産コストが低いのに対し、害虫耐性作物では、殺虫剤使用量の減少が種子価格の上昇によって相殺され、全体的な生産コストはほぼ同じであることがわかりました。[3] [105]
除草剤耐性品種では収穫量が9%増加し、害虫耐性品種では25%増加した。遺伝子組み換え作物を導入した農家は、導入しなかった農家よりも69%高い利益を上げた。この調査では、遺伝子組み換え作物が開発途上国の農家に役立ち、収穫量を14パーセントポイント増加させたことが判明した。[105]
研究者らは、査読を受けていない研究やサンプルサイズが報告されていない研究をいくつか検討した。彼らは学術雑誌以外の情報源を検討することで出版バイアスを補正しようとした。大規模なデータセットにより、肥料の使用など潜在的な交絡因子を制御できた。また、資金源は研究結果に影響を与えなかったと結論付けた。[105]
遺伝的収量要因のみを明らかにすることを目的とした特別な条件下では、多くのGM作物は実際には収量が低いことが知られています。これは、合成原料をめぐる競合や、収量関連遺伝子の真ん中へのわずかに不正確な挿入によって、形質自体が収量を下げる収量低下、および/または収量遅れ（最新の収量遺伝学をGM系統に組み込むのに時間がかかること）のいずれか、または両方が原因です。ただし、これは現実的な圃場条件を反映しておらず、特にGM形質のポイントとなることが多い害虫の圧力を除外しています。 [106]たとえば、ラウンドアップレディ§生産性主張を参照してください。
遺伝子編集は、殺生物剤や農薬の使用に特化せずに収穫量を増加させる可能性もあります。2022年3月のフィールドテストの結果では、トウモロコシのKRN2とイネのOsKRN2のCRISPRベースの遺伝子ノックアウトにより、穀物の収穫量が約10％と約8％増加しましたが、悪影響は検出されませんでした。[107] [108]
特性
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現在栽培されている、または開発中の遺伝子組み換え作物は、さまざまな特性が改良されています。これらの特性には、保存期間の延長、耐病性、ストレス耐性、除草剤耐性、害虫耐性、バイオ燃料や医薬品などの有用製品の生産、毒素を吸収して汚染の生物学的修復に使用する能力などが含まれます。
最近では、アフリカ向けの害虫耐性ササゲ[109]や害虫耐性ナス[110 ]など、開発途上国で地域的に重要な作物の強化を目的とした研究開発が行われています。
保存期間の延長
米国で販売が承認された最初の遺伝子組み換え作物は、保存期間が長いFlavrSavrトマトでした。 [51 ] 1994年に初めて販売されたFlavrSavrトマトの生産は1997年に中止されました。 [111]現在市場には出回っていません。
2014年11月、米国農務省は傷みを防ぐ遺伝子組み換えジャガイモを承認した。 [112] [113]
2015年2月、アークティックアップルはUSDAの承認を受け、[114]米国で販売が承認された最初の遺伝子組み換えリンゴとなった。[115] 遺伝子サイレンシングはポリフェノールオキシダーゼ（PPO）の発現を減らすために使用され、スライスした後に果実が酵素によって褐変するのを防いだ。この形質はグラニースミスとゴールデンデリシャスの品種に加えられた。 [114] [116]この形質には抗生物質カナマイシンへの耐性を与える細菌抗生物質耐性遺伝子が含まれる。遺伝子組み換えはカナマイシンの存在下での栽培を伴い、耐性品種のみが生き残ることを可能にした。arcticapple.comによると、リンゴを食べた人間はカナマイシン耐性を獲得しない。[117] FDAは2015年3月にリンゴを承認した。 [118]
光合成の改善
植物は、過剰な太陽光から身を守るために非光化学的消光作用を使います。植物は消光機構をほぼ瞬時にオンにすることができますが、再びオフにするにはかなり長い時間がかかります。オンになっている間、無駄になるエネルギーの量が増えます。 [119] 3つの遺伝子の遺伝子組み換えにより、これを修正することができます（タバコ植物の試験）。その結果、収穫された乾燥葉の重量で、収穫量は14〜20％増加しました。植物の葉は大きくなり、背が高くなり、根がより活発になりました。[119] [120]
光合成プロセス（C3経路植物）に施せるもう一つの改善は光呼吸です。C4経路をC3植物に導入することで、米などの穀物作物の生産性が最大50％向上する可能性があります。 [121] [122] [123] [124] [125]
生物隔離能力の向上
Harnessing Plants Initiative は、根の量、根の深さ、スベリン含有量が増加した遺伝子組み換え植物の作成に重点を置いています。
栄養価の向上
食用油
一部の遺伝子組み換え大豆は、加工に適した油分プロファイルを備えている。[126] カメリナサティバは、魚油に似た高レベルの油を蓄積する植物を生産するように改良されている。[127] [128]
ビタミン強化
国際稲研究所（IRRI）によって開発されたゴールデンライスは、ビタミンA欠乏症の軽減を目的としたビタミンAの含有量が多い。[129] [130] 2016年1月現在、ゴールデンライスはどの国でも商業的に栽培されていない。[131]
毒素の減少
開発中の遺伝子組み換えキャッサバは、シアン 配糖体が少なく、タンパク質やその他の栄養素が強化されている（バイオキャッサバと呼ばれる）。[132]
2014年11月、USDAは揚げたときに傷がつきにくく、アクリルアミドの生成が少ないジャガイモを承認しました。 [112] [113]ジャガイモ以外の種の遺伝子は使用していません。この特性は、ラッセットバーバンク、レンジャーラッセット、アトランティックの品種に追加されました。[112]
ストレス耐性
植物は、干ばつ、[112] [113] [133] [134]霜、[135]土壌の高塩分濃度など、非生物学的ストレス要因に耐えられるように改変されてきました。[64] 2011年、モンサント社のDroughtGardトウモロコシは、米国で販売承認を受けた最初の干ばつ耐性遺伝子組み換え作物となりました。[136]
干ばつ耐性は、ベンケイソウ酸代謝（CAM）と呼ばれるメカニズムを担う植物の遺伝子を改変することで実現し、これにより植物は水位が低くても生き残ることができる。これは、イネ、小麦、大豆、ポプラなどの水を多く必要とする作物が、水が限られた環境への適応を加速させる可能性を秘めている。[137] [138]耐塩性作物では、いくつかの耐塩メカニズムが特定されている。例えば、イネ、キャノーラ、トマトの作物は、塩ストレスに対する耐性を高めるために遺伝子組み換えされている。[139] [140]
除草剤
グリホサート
最も一般的な遺伝子組み換え形質は除草剤耐性であり[141] 、その中でもグリホサート耐性が最も一般的である。[142]グリホサート（ラウンドアップやその他の除草剤の有効成分）は、植物のシキミ酸経路を阻害することで植物を枯らす。シキミ酸経路は、芳香族アミノ酸である フェニルアラニン、チロシン、トリプトファンの合成に不可欠である。シキミ酸経路は動物には存在せず、代わりに動物は食事から芳香族アミノ酸を得る。より具体的には、グリホサートは5-エノールピルビルシキミ酸-3-リン酸合成酵素（EPSPS）を阻害する。
この特性が開発されたのは、当時穀物や牧草に使用されていた除草剤が毒性が強く、狭葉雑草には効果がなかったためです。したがって、グリホサートの散布に耐えられる作物を開発することは、環境と健康のリスクを軽減し、農家に農業上の優位性を与えることになります。[143]
一部の微生物は、グリホサート阻害に耐性のあるEPSPSバージョンを持っています。これらの1つは、グリホサートに耐性のあるアグロバクテリウム株CP4（CP4 EPSPS）から分離されました。 [144] [145] CP4 EPSPS遺伝子は、遺伝子の5'末端をペチュニアEPSPS由来の葉緑体輸送ペプチドに融合することで、植物発現用に設計されました。この輸送ペプチドが使用されたのは、以前に細菌EPSPSを他の植物の葉緑体に送達する能力が示されているためです。このCP4 EPSPS遺伝子はクローン化され、大豆にトランスフェクトされました。
大豆に遺伝子を導入するために使用されたプラスミドはPV-GMGTO4であった。これには3つの細菌遺伝子、2つのCP4 EPSPS遺伝子、およびマーカーとして大腸菌由来のベータグルクロニダーゼ（GUS）をコードする遺伝子が含まれていた。DNAは 粒子加速法を使用して大豆に注入された。形質転換には大豆品種A54O3が使用された。
ブロモキシニル
タバコ植物は除草剤ブロモキシニルに耐性を持つように遺伝子操作されている。[146]
グルホシネート
除草剤グルホシネートに耐性のある作物も商品化されている。[147]農家が2、3、または4種類の異なる化学物質を混合して使用できるように、複数の除草剤に耐性を持つように設計された作物が、増加する除草剤耐性に対抗するために開発されている。[148] [149]
2,4-D
2014年10月、米国EPAは、グリホサートと2,4-Dの両方に耐性を持つように遺伝子組み換えされたダウのEnlist Duoトウモロコシを6つの州で登録しました。[150] [151] [152]細菌のアリールオキシアルカノエートジオキシゲナーゼ遺伝子、aad1を挿入すると、トウモロコシは2,4-Dに耐性になります。[150] [153] USDAは2014年9月にこの変異を持つトウモロコシと大豆を承認していました。[154]
ジカンバ
モンサント社は、グリホサートとジカンバの両方に耐性のあるスタック株の承認を申請している。この申請には、除草剤が他の作物に飛散するのを防ぐための計画も含まれている。[155 ] 2017年に耐性大豆に散布された際、揮発による飛散を減らすことを目的としたジカンバ製剤によって、他の非耐性作物に重大な被害が発生した。[156]新しいジカンバ製剤のラベルには、粒子の飛散を避けるために平均風速が時速10～15マイル（16～24 km/h）を超える場合、気温の逆転を避けるために平均風速が時速3マイル（4.8 km/h）を下回る場合、翌日の予報で雨または高温が予想される場合は散布しないことが明記されている。しかし、これらの条件は通常、6月と7月に一度に数時間しか発生しない。[157] [158]
害虫耐性
昆虫
タバコ、トウモロコシ、米、その他の作物は、バチルス・チューリンゲンシス（Bt）由来の殺虫性タンパク質をコードする遺伝子を発現するように遺伝子組み換えされている。[159] [160] 1996年から2005年の間にBt作物が導入されたことで、米国における殺虫剤有効成分の総使用量は10万トン以上減少したと推定されている。これは、殺虫剤使用量の19.4％の削減に相当します。[161]
1990年代後半、コロラドハムシに耐性のある遺伝子組み換えジャガイモが、消費者の反対を恐れた大手バイヤーが拒否したため撤回されました。[112]
ウイルス
植物ウイルスは、世界中で発生する植物病害の約半分の原因であり、作物収量の損失の約10～15％を占めると推定されています。[162]パパイヤ、ジャガイモ、カボチャは、その名前にもかかわらず、さまざまな植物に感染するキュウリモザイクウイルスなどのウイルス病原体に抵抗するように遺伝子組み換えされています。 [163] [162]ウイルス耐性パパイヤは、1990年代後半にハワイで発生したパパイヤリングスポットウイルス（PRV）の発生 に応じて開発されました。これらにはPRV DNAが組み込まれています。[164] [165] 2010年までに、ハワイのパパイヤ植物の80％が遺伝子組み換えされました。[166] [167]
1998年にジャガイモはジャガイモ葉巻ウイルスとジャガイモYウイルスに対する耐性を持つように遺伝子組み換えされた。売上が低迷したため、3年後に市場から撤退した。[168]
1990年代初頭、最初は2種類、その後3種類のウイルスに耐性を持つ黄色カボチャが開発された。これらのウイルスとは、スイカ、キュウリ、ズッキーニ黄色モザイクウイルスである。カボチャは、米国の規制当局によって承認された2番目の遺伝子組み換え作物であった。この特性は後にズッキーニにも追加された。[169]
近年、ジョンソングラスに運ばれ、アブラムシ媒介昆虫によって広がる、成長阻害を引き起こすコストの高いウイルスであるトウモロコシ萎縮モザイクウイルスの蔓延に対抗するために、多くのトウモロコシの品種が開発されている。これらの株は市販されているが、遺伝子組み換えトウモロコシの品種間で耐性は標準的ではない。[170]
副産物
薬物
2012年、FDAはゴーシェ病の治療薬として、植物由来の初の医薬品を承認した。[171]タバコ植物は治療用抗体を生産するように改良されている。[172]
バイオ燃料
藻類はバイオ燃料に使用するために開発中です。[173]藻類を改良して脂質をより多く生産するバイオ燃料の大量生産に向けた微細藻類の焦点が当てられていますが、脂質を抽出するこのプロセスのコストのため、結果が出るまでには何年もかかります。[174]シンガポールの研究者は、バイオ燃料生産のために遺伝子組み換えジャトロファに取り組んでいました。 [175] シンジェンタは、トウモロコシのデンプンを糖に変換してエタノールを製造するように遺伝子組み換えされた、商標登録されたエノジェンの販売をUSDAから承認されています。[ 176 ]一部の木は、リグニンを少なくするか、化学的に不安定な結合でリグニンを発現するように遺伝子組み換えされています。リグニンは、木材を使用してバイオエタノールを製造する際の重要な制限要因です。リグニンは、セルロースミクロフィブリルが酵素による脱重合にアクセスすることを制限するためです。[177]化学的に不安定なリグニン結合は樹木だけでなく、トウモロコシなどの穀物にも非常に有用である。[178] [179]
材料
企業や研究室では、バイオプラスチックの製造に使用できる植物の研究を行っています。[180]工業的に有用なデンプンを生産するジャガイモも開発されています。[181] 油糧種子は、洗剤、代替燃料、石油化学製品用の脂肪酸を生産するように改変することができます。
農薬を使わない害虫駆除製品
上記の改良油作物のほかに、Camelina sativaもHelicoverpa armigeraの フェロモンを生産するように改良されており、 Spodoptera frugiperdaバージョンの開発が進行中です。H . armigeraのフェロモンはテスト済みで効果的です。[182]
バイオレメディエーション
ヨーク大学の科学者は、2011年にTNTとRDX爆発性土壌汚染物質を除去できる細菌の遺伝子を含む雑草（シロイヌナズナ）を開発した。[183] 米国では1600万ヘクタール（全面積の1.5％）がTNTとRDXで汚染されていると推定されている。しかし、シロイヌナズナは軍事試験場で使用できるほど丈夫ではなかった。[184] 2016年の改良にはスイッチグラスとベントグラスが含まれていた。[185]
遺伝子組み換え植物は、汚染された土壌の生物学的修復に使用されてきました。水銀、セレン、ポリ塩化ビフェニル（PCB）などの有機汚染物質。[184] [186]
海洋環境は、油流出などの汚染が封じ込められないため、特に脆弱である。人為的汚染に加え、毎年何百万トンもの石油が自然の浸出から海洋環境に流入している。毒性があるにもかかわらず、海洋系に流入する石油の相当な割合は、微生物群の炭化水素分解活動によって除去される。特に成功しているのは、最近発見された専門家のグループ、いわゆる炭化水素分解細菌（HCCB）であり、有用な遺伝子を提供する可能性がある。[187]
無性生殖
トウモロコシなどの作物は毎年有性生殖する。これにより、どの遺伝子が次の世代に伝播されるかがランダムになり、望ましい形質が失われる可能性がある。高品質の作物を維持するために、一部の農家は毎年種子を購入する。通常、種子会社は2つの近交系品種を維持し、それらを交配してハイブリッド株を作り、それを販売する。ソルガムやガンマグラスなどの関連植物は、植物のDNAをそのまま維持する無性生殖の一種である無融合生殖を行うことができる。この形質は明らかに単一の優性遺伝子によって制御されているが、従来の育種では無性生殖トウモロコシを作り出すことができなかった。遺伝子工学は、この目標を達成するための別の方法を提供する。遺伝子組み換えが成功すれば、農家は購入した種子に頼るのではなく、望ましい形質を保持した収穫した種子を再び植えることができる。[188]
他の
一部の作物に対する遺伝子組み換えも存在し、これにより作物の加工が容易になり、つまり、よりコンパクトな形で栽培できるようになった。[189]トマトなどの作物は種なしになるように組み換えられている。[190]タバコはクロロフィル aとbに加えてクロロフィル c を生成するように組み換えられ、成長率が向上している。この遺伝子組み換えは海藻で発見され、海藻はこれを利用して、より長い波長よりも効率的に海水を透過できる青色光からエネルギーを得ている。[191] [192]
作物
除草剤耐性
昆虫耐性
その他の改変された特性
GMカメリナ
Camelina sativaにはいくつかの改良が行われてきました。上記の §食用油および §無農薬害虫管理製品を参照してください。
発達
USDA が承認した試験用の圃場放出の数は、1985 年の 4 件から 2002 年の 1,194 件に増え、その後は年間平均約 800 件になりました。放出あたりのサイト数と遺伝子構成 (対象の遺伝子が他の要素と一緒にパッケージ化される方法) の数は、2005 年以降急速に増加しています。農業特性 (干ばつ耐性など) を持つ放出は、2005 年の 1,043 件から 2013 年の 5,190 件に急増しました。2013 年 9 月の時点で、トウモロコシでは約 7,800 件、大豆では 2,200 件以上、綿花では 1,100 件以上、ジャガイモでは約 900 件の放出が承認されています。認可された放出は、除草剤耐性（6,772件）、害虫耐性（4,809件）、風味や栄養などの製品品質（4,896件）、干ばつ耐性などの農業特性（5,190件）、ウイルス/真菌耐性（2,616件）についてであった。最も認可された圃場放出を行っている機関は、モンサント社（6,782件）、パイオニア/デュポン社（1,405件）、シンジェンタ社（565件）、米国農務省農業研究局（370件）である。2013年9月現在、米国農務省は、遺伝子組み換え米、カボチャ、プラム、バラ、タバコ、亜麻、チコリの放出の提案を受け取っている。[207]
農業の実践
抵抗
バチルス・チューリンゲンシス
毒素への継続的な曝露は、その毒素に耐性を持つ害虫に対する進化圧力を生み出す。 [208]グリホサートへの過度の依存と雑草管理慣行の多様性の低下により、米国では14種の雑草にグリホサート耐性が広がり、[207]大豆にも広がった。[5]
バチルス・チューリンゲンシス（Bt）作物への耐性を減らすため、1996年に遺伝子組み換え綿花とトウモロコシが商品化され、昆虫が耐性を持つのを防ぐ管理戦略が採用された。昆虫耐性管理計画はBt作物には必須である。その目的は、害虫の個体数を増やし、その個体群内で（劣性）耐性遺伝子を希釈することである。耐性は、ストレス因子であるBtが存在しない場合に進化適応度を低下させる。避難所では、非耐性株が耐性株に打ち勝つ。[209]
トランスジェニック遺伝子の発現レベルが十分に高ければ、抵抗性遺伝子を持つ害虫集団の最大部分であるヘテロ接合体（S/s）のほぼ全てが成熟前に死滅し、抵抗性遺伝子が子孫に伝わるのを防ぐことができる。[210]トランスジェニック植物の畑に隣接する避難所（非トランスジェニック植物の畑）では、ホモ接合抵抗性（s/s）個体と生き残ったヘテロ接合体が、抵抗性遺伝子を持つ他の個体ではなく、避難所の感受性（S/S）個体と交配する可能性が高くなる。その結果、集団内の抵抗性遺伝子頻度は低いままである。
複雑な要因が高用量/避難所戦略の成功に影響を与える可能性があります。たとえば、温度が理想的でない場合、熱ストレスにより Bt 毒素の生産が低下し、植物がより感受性になります。さらに重要なことに、シーズン後半の発現の低下が記録されており、これはプロモーターのDNA メチル化の結果である可能性があります。[211]高用量/避難所戦略の成功により、Bt 作物の価値が維持されました。この成功は、初期の耐性対立遺伝子頻度の低さ、耐性に関連する適応コスト、避難所外の非 Bt 宿主植物の豊富さなど、管理戦略とは無関係の要因に依存していました。[212]
Bt種子を生産する企業は、複数のBtタンパク質を含む品種を導入している。モンサントはインドでBt綿花でこれを行っており、同国では同製品が急速に普及した。[213]モンサントはまた、害虫耐性管理（IRM）政策に準拠し、無責任な栽培慣行を防止するために畑に避難所を設置するプロセスを簡素化する試みとして、販売されているBt種子に一定の割合の避難所（非遺伝子組み換え）種子を混ぜた種子袋の販売を開始した。「Refuge-In-a-Bag」（RIB）と名付けられたこの慣行は、農家の避難所要件の遵守を高め、Bt種子袋と避難所種子袋を別々に用意しておくことで植え付け時に必要となる追加労力を削減することを目的としています。 [214]この戦略は、コーンルートワームに対するBt耐性の発生可能性を減らす可能性が高いが、ヨーロッパアワノメイガなどの鱗翅目トウモロコシ害虫に対する耐性リスクを高める可能性があります。種子混合による耐性に関する懸念の高まりとしては、Bt植物に部分的に耐性を持つ幼虫が感受性植物に移動して生き延びる可能性があることや、Bt植物に避難花粉が交配して穂を食べる昆虫の穀粒に発現するBtの量を減らす可能性があることなどが挙げられます。[215] [216]
除草剤耐性
雑草を防除するための最善の管理方法（BMP）は、耐性の発現を遅らせるのに役立つ可能性がある。BMPには、作用機序の異なる複数の除草剤の散布、作物の輪作、雑草のない種子の植え付け、定期的な圃場の偵察、雑草が他の圃場に伝染するのを減らすための機器の清掃、圃場の境界の維持などが含まれる。[207]最も広く栽培されている遺伝子組み換え作物は、除草剤に耐性があるように設計されている。2006年までに、一部の雑草の個体群は同じ除草剤のいくつかに耐性を持つように進化した。パルマーアマランサスは綿花と競合する雑草である。米国南西部原産で、東に移動して、遺伝子組み換え綿花が導入されてから10年も経たない2006年に初めてグリホサートに耐性があることが判明した。[217] [218]
植物保護
農家は一般的に、Bt耐性作物を栽培する場合、殺虫剤の使用量が減ります。トウモロコシ農場での殺虫剤使用量は、1995年の1エーカー当たり0.21ポンドから2010年には0.02ポンドに減少しました。これは、Btトウモロコシと綿花の直接的な結果としてのヨーロッパアワノメイガの個体数の減少と一致しています。最小避難所要件の確立は、Bt耐性の進化を遅らせるのに役立ちました。しかし、一部の地域では、一部のBt形質に対する耐性が発達しているようです。[207]コロンビアでは、GM綿花により殺虫剤使用量が25％、除草剤使用量が5％削減され、GMトウモロコシにより、殺虫剤と除草剤使用量がそれぞれ66％と13％削減されました。[219]
耕作
保全耕作では、収穫から植え付けまで作物の残渣の少なくとも30％を土壌表面に残すことで、風や水による土壌浸食を減らし、保水性を高め、土壌劣化や水や化学物質の流出を減らします。さらに、保全耕作は農業の炭素フットプリントを削減します。[220] 1996年から2006年までの12州を対象とした2014年のレビューでは、除草剤耐性（HT）大豆の採用が1％増加すると、保全耕作が0.21％増加し、品質調整除草剤の使用が0.3％減少することがわかりました。[220]
温室効果ガスの排出
収穫量の増加、土地利用の減少、肥料の使用量の減少、農業機械の使用量の減少という複合的な特徴により、農業に関連する炭素排出量を削減するフィードバックループが生まれます。これらの削減は、EU全体の農業排出量の7.5％、つまり3,300万トンのCO2 [221]と推定されており、コロンビアでは876万トンのCO2と推定されています。 [ 219]
干ばつ耐性
干ばつに強い作物の使用は、水不足の地域での収穫量を増加させ、新しい地域での農業を可能にします。ガーナでは干ばつに強いトウモロコシの導入により、収穫量が150%以上増加し、商業化の強度が高まりましたが、農家の収入に大きな影響はありませんでした。[222]
規制
遺伝子工学の規制は、遺伝子組み換え作物の開発と放出に関連するリスクを政府が評価し管理するために取るアプローチに関係しています。遺伝子組み換え作物の規制には国によって違いがあり、最も顕著な違いのいくつかは米国とヨーロッパの間に見られます。規制は、各製品の用途に応じて特定の国で異なります。たとえば、食用を目的としない作物は、通常、食品安全を担当する当局によって審査されません。[223] [224]
生産
1000万ヘクタール以上
5万〜1000万ヘクタール
50,000ヘクタール未満
バイオテクノロジー作物は禁止
2013年には、遺伝子組み換え作物が27か国で栽培され、そのうち19か国は発展途上国、8か国は先進国であった。2013年は、発展途上国が遺伝子組み換え作物の総収穫量の過半数（54%）を栽培した2年目であった。1,800万人の農家が遺伝子組み換え作物を栽培し、その約90%は発展途上国の小規模農家であった。[1]
米国農務省（USDA）は毎年、米国内で栽培されている遺伝子組み換え作物の総面積を報告している。[226] [227]国立農業統計局によると、これらの表に掲載されている州は、トウモロコシ栽培面積全体の81～86％、大豆栽培面積全体の88～90％、綿花栽培面積全体の81～93％を占めている（年によって異なる）。
世界的な推定値は、国際農業バイオテクノロジー応用サービス（ISAAA）によって作成されており、年次報告書「商業化された遺伝子組み換え作物の世界的状況」に掲載されています。[1] [228]
農家はGM技術を広く採用している（図参照）。1996年から2013年の間に、GM作物の耕作地の総面積は17,000平方キロメートル（420万エーカー）から175万平方キロメートル（4億3,200万エーカー）へと100倍に増加した。 [ 1] 2010年には世界の耕作地の10％にGM作物が植えられた。[54] 2011年時点で、米国、ブラジル、アルゼンチン、インド、カナダ、中国、パラグアイ、パキスタン、南アフリカ、ウルグアイ、ボリビア、オーストラリア、フィリピン、ミャンマー、ブルキナファソ、メキシコ、スペインなど29か国で、11種類の遺伝子組み換え作物が3億9,500万エーカー（1億6,000万ヘクタール）の土地で商業的に栽培されている。[54]この技術が広く採用されている主な理由の1つは、この技術が農家にもたらす経済的利益が認識されていることです。たとえば、グリホサート耐性種子を植え、植物が発芽したらグリホサートを散布するシステムは、畝をより密に植えることができるため、農家に一定の土地からの収穫量を劇的に増やす機会を提供しました。このシステムがなければ、農家は機械耕作で雑草を防除するために畝を十分に離して植えなければなりませんでした。[229]同様に、Bt種子を使用すると、農家は殺虫剤を購入したり、それらを散布するために時間、燃料、設備を投資したりする必要がなくなります。しかし、批評家は、GM作物の方が収穫量が高く、化学物質の使用が少ないかどうかに異議を唱えています。詳細については、遺伝子組み換え食品論争の記事を参照してください。
米国では、2014年までに大豆の栽培面積の94%、綿花の96%、トウモロコシの93%が遺伝子組み換え品種となった。[230] [231] [232]遺伝子組み換え大豆は除草剤耐性形質のみを有していたが、トウモロコシと綿花は除草剤耐性と害虫防御形質（後者は主にBtタンパク質）の両方を有していた。[233]これらは生産者に経済的利益をもたらすことを目的とした「入力形質」を構成しているが、消費者には間接的な環境的利益とコスト上の利益をもたらす可能性がある。米国食品製造業者協会は2003年に、米国の加工食品の70～75%に遺伝子組み換え原料が含まれていると推定した。[234]
2024年現在、遺伝子組み換え作物の栽培は38か国で禁止されており、9か国では輸入が禁止されている。[235]ヨーロッパでは、トウモロコシの5分の1が遺伝子組み換えであるスペインを除いて、遺伝子組み換え作物の栽培は比較的少なく[236] 、他の5か国でも少量が栽培されている。[237] EUは、1999年から2004年まで、新しい遺伝子組み換え作物の承認を「事実上」禁止していた。 [239] [240]現在、遺伝子組み換え作物はEUによって規制されている。[241] 2013年には、開発途上国が遺伝子組み換え作物の54％を栽培した。[1]
近年、GM作物は発展途上国で急速に拡大しています。2013年には、約1,800万人の農家が、世界中のGM作物の54％を発展途上国で栽培しました。[1] 2013年の最大の増加はブラジルでした（2012年の368,000 km 2に対して403,000 km 2）。インドでは2002年にGM綿花の栽培が始まり、2013年には110,000 km 2に達しました。 [1]
2013年のISAAAの概要によると、「1994年以来、合計36か国（35か国＋EU-28か国）が、食品および/または飼料用途、環境放出または植栽用のバイオテクノロジー作物の規制認可を与えています。当局は、27のGM作物と336のGMイベント（注：「イベント」とは、特定の種における特定の遺伝子組み換え）を含む合計2,833の規制認可を発行しており、そのうち1,321は食品用途（直接使用または加工）、918は飼料用途（直接使用または加工）、599は環境放出または植栽用です。日本が最大数（198）で、次いで米国（165、「積み重ねられた」イベントを除く）、カナダ（146）、メキシコ（131）、韓国（103）、オーストラリア（93）、ニュージーランド（83）、欧州連合（承認期限切れまたは更新手続き中のものを含む71）、フィリピン（68）、台湾（65）、コロンビア（59）、中国（55）、南アフリカ（52）である。トウモロコシ（27か国で130件）が最も多く、綿花（22か国で49件）、ジャガイモ（10か国で31件）、キャノーラ（12か国で30件）、大豆（26か国で27件）が続いている。[1]
論争
直接遺伝子組み換えは、導入以来論争の的となっている。論争のほとんどは、作物自体ではなく、遺伝子組み換え食品に関するものであるが、すべてではない。遺伝子組み換え食品は、抗議、破壊行為、国民投票、法律制定、訴訟[242]、科学的論争の対象となっている。論争には、消費者、バイオテクノロジー企業、政府規制当局、非政府組織、科学者が関与している。
反対派は、環境への影響、食品の安全性、食料需要を満たすために遺伝子組み換え作物が必要かどうか、開発途上国の農家が遺伝子組み換え作物に十分アクセスできるかどうか、[243]作物を知的財産法の対象とすることへの懸念、宗教的理由など、さまざまな理由で遺伝子組み換え作物に反対している。[244]二次的な問題としては、ラベル表示、政府規制当局の行動、農薬使用の影響、農薬耐性などがある。
遺伝子組み換え作物の使用に関する重大な環境上の懸念は、近縁作物との交配により、自然発生的な品種よりも優位性を持つようになる可能性があることである。一例として、グリホサート耐性のイネ作物が雑草の近縁種と交配し、雑草に競争上の優位性を与えるというケースがある。遺伝子組み換え雑種は、非遺伝子組み換え雑種よりも光合成速度が高く、新芽や花、種子の数が多かった。[245]これは、遺伝子組み換え作物の使用によって生態系が損なわれる可能性があることを示している。
遺伝子組み換え作物の開発におけるバイオパイラシーの役割も潜在的に問題である。先進国は発展途上国の遺伝資源を利用して経済的利益を得ているからだ。20世紀には国際稲研究所がアジアの農家から採取した約8万種の米のゲノムをカタログ化し、それ以来、このゲノムはより収穫量の多い新しい米の品種を生み出すために使われてきた。これらの新しい品種は毎年オーストラリア、米国、カナダ、ニュージーランドに約6億5500万ドルの経済的利益をもたらしている。[246]
[8] [9] [10] [11]現在入手可能な遺伝子組み換え作物由来の食品は、従来の食品よりも人間の健康に大きなリスクをもたらさないが、[12] [13] [14] [15] [16]導入前に個々の遺伝子組み換え食品を個別にテストする必要があるという科学的コンセンサスがある。[17] [18] [19]それにもかかわらず、一般の人々が遺伝子組み換え食品を安全であると認識する可能性は、科学者よりもはるかに低い。[20] [ 21] [22] [23]遺伝子組み換え食品の法的および規制上の地位は国によって異なり、一部の国では遺伝子組み換え食品を禁止または制限し、他の国では規制の程度が大きく異なるものの遺伝子組み換え食品を許可している。[24] [25] [26] [27]
遺伝子組み換え食品による人間への悪影響の報告はない。[247] [248] [249]多くの国では遺伝子組み換え作物の表示が義務付けられているが、米国食品医薬品局は義務付けておらず、承認された遺伝子組み換え食品と非遺伝子組み換え食品を区別していない。[250]米国は、2018年7月までに表示規制を発行することを義務付ける法律を制定した。この法律では、電話番号、バーコード、ウェブサイトなどによる間接的な開示が許可されている。[251]
食品安全センター、憂慮する科学者同盟、グリーンピースなどの擁護団体は、遺伝子組み換え食品に関連するリスクは適切に調査・管理されておらず、遺伝子組み換え作物は十分に試験されておらずラベル付けされるべきではない、規制当局や科学団体は業界とあまりにも密接に結びついている、と主張している。[要出典]一部の研究では、遺伝子組み換え作物は危害を引き起こす可能性があると主張している。[252] [253]これらの研究のうち6つのデータを再分析した2016年のレビューでは、統計的手法に欠陥があり、危害を実証していないことが判明し、遺伝子組み換え作物の安全性に関する結論は「単一の研究からのこじつけの証拠ではなく、証拠の全体から」引き出されるべきだと述べた。[254]
参照
注記
- ^ ab 公式文書は入手できない
- ^ 公開文書なし
参考文献
- ^ abcdefgh 「ISAAA 2013 年次報告書」. ISAAA ブリーフ 46-2013。 2013年。2014 年8 月 6 日に取得。
エグゼクティブサマリー、商業化されたバイオテクノロジー/遺伝子組み換え作物の世界的状況
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、これまでに実施された科学研究では、遺伝子組み換え作物の使用に直接関連する重大な危険は検出されていないと結論付けることができます。
生物多様性と遺伝子組み換え食品/飼料の消費に関する文献は、実験設計の適切性、統計手法の選択、データの公開に関する活発な議論を引き起こすことがあります。このような議論は、たとえ肯定的で科学界による自然な検討プロセスの一部であったとしても、メディアによって歪曲されることが多く、反遺伝子組み換え作物キャンペーンで政治的かつ不適切に利用されることが多々あります。
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現在入手可能な遺伝子組み換え作物とそれ由来の食品は、食べても安全であると判断されており、安全性を試験するために使用された方法は適切であると見なされています。これらの結論は、ICSU（2003）によって調査された科学的証拠のコンセンサスを表しており、世界保健機関（WHO、2002）の見解と一致しています。これらの食品は、いくつかの国の規制当局（特にアルゼンチン、ブラジル、カナダ、中国、英国、米国）によって、国の食品安全手順（ICSU）を使用して、人間の健康に対するリスクの増加について評価されています。現在までに、遺伝子組み換え作物由来の食品の摂取による、検証可能な有害な毒性や栄養上の有害影響は、世界中のどこにも発見されていません (GM 科学審査委員会)。何百万人もの人々が、主にトウモロコシ、大豆、菜種などの GM 植物由来の食品を摂取していますが、有害な影響は観察されていません (ICSU)。
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市場に出回っている遺伝子組み換え作物は食べても安全であるという広範な科学的コンセンサスがあります。14 年間の栽培と累計 20 億エーカーの栽培を経て、遺伝子組み換え作物の商業化による健康や環境への悪影響は発生していません (農業天然資源委員会、遺伝子組み換え植物の商業化に伴う環境影響に関する委員会、国立研究会議、地球生命研究部 2002)。米国国立研究会議と共同研究センター（欧州連合の科学技術研究機関であり、欧州委員会の不可欠な一部）は、遺伝子組み換え作物の食品安全性の問題に適切に対処する包括的な知識体系が存在すると結論付けています（遺伝子組み換え食品のヒトの健康に対する意図しない影響の特定と評価に関する委員会と米国国立研究会議 2004 年、欧州委員会共同研究センター 2008 年）。これらとその他の最近の報告書は、遺伝子組み換えのプロセスと従来の育種は、ヒトの健康と環境に対する意図しない結果という点では違いがないと結論付けています（欧州委員会研究イノベーション総局 2010 年）。
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グループが研究に基づいて、いくつかの種類の遺伝子組み換え製品 (主にトウモロコシと大豆) が、それぞれの従来の非遺伝子組み換え植物と同じくらい安全で栄養価が高いと示唆する研究グループと、依然として深刻な懸念を引き起こしている研究グループの数に、初めて一定の均衡が見られたことは注目に値します。さらに、遺伝子組み換え食品が従来の育種で得られた食品と同等に栄養価が高く安全であることを示す研究の大半は、これらの遺伝子組み換え植物の商業化にも責任を持つバイオテクノロジー企業やその関連企業によって実施されたことも特筆に値します。いずれにしても、これらの企業による近年の科学雑誌への研究発表の不足と比較すると、これは注目すべき進歩です。
Krimsky S (2015)。「GMO の健康評価の背後にある幻想的なコンセンサス」。科学、技術、人間の価値。40 (6): 883–914。doi : 10.1177 /0162243915598381。S2CID 40855100。 この記事は、GMO の健康への影響については
文字通り科学的な論争はないという、尊敬される科学者の証言から始まりました。科学文献の調査では、別の話が明らかになりました。
そして対比：
Panchin AY、Tuzhikov AI (2017 年 3 月)。「公開された GMO 研究では、多重比較で補正すると害の証拠は見つからない」。Critical Reviews in Biotechnology。37 ( 2): 213–217。doi :10.3109/07388551.2015.1130684。PMID 26767435。S2CID 11786594。ここでは、遺伝子組み換え作物に対する世論に強く否定的な影響 を
与え、GMO 禁輸などの政治的行動を引き起こした記事のいくつかが、データの統計的評価に共通の欠陥を持っていることを示しています。これらの欠陥を考慮した上で、これらの記事で提示されたデータは、GMO の害の実質的な証拠を提供していないと結論付けています。GMO の
害の可能性を示唆する発表された記事は、大きな注目を集めました。しかし、彼らの主張にもかかわらず、研究対象の GMO の害と実質的同等性の欠如の証拠は実際には弱まっています。過去 10 年間に GMO に関する 1,783 件を超える論文が発表されており、実際にはそのような違いが存在しない場合でも、それらのいくつかは GMO と従来の作物の間に望ましくない違いがあると報告しているはずであると強調します。
そして
Yang YT、Chen B (2016 年 4 月)。「米国における GMO の管理: 科学、法律、公衆衛生」。Journal of the Science of Food and Agriculture。96 ( 6): 1851–5。Bibcode : 2016JSFA ...96.1851Y。doi :10.1002/jsfa.7523。PMID 26536836。したがって、米国で GMO の表示を義務付け、禁止する取り組みが政治問題として高まっているのは驚くことではありません
(Domingo および Bordonaba、2011 を引用)
。全体として、現在販売されている GM 食品は従来の食品よりも大きなリスクをもたらさないという広範な科学的コンセンサスがあります... 主要な国内外の科学および医学協会は、GMO 食品に関連する人間の健康への悪影響は、現在まで査読済みの文献で報告または実証されていないと述べています。
さまざまな懸念があるにもかかわらず、今日では、アメリカ科学振興協会、世界保健機関、および多くの独立した国際科学組織は、遺伝子組み換え作物は他の食品と同様に安全であることに同意しています。従来の育種技術と比較すると、遺伝子組み換えははるかに正確であり、ほとんどの場合、予期しない結果が生じる可能性は低くなります。
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たとえば、EU は GMO の生物学的安全性に関する研究に 3 億ユーロ以上を投資しています。最近の報告書には、「25 年以上の期間にわたり、500 以上の独立した研究グループが関与する 130 以上の研究プロジェクトの取り組みから得られる主な結論は、バイオテクノロジー、特に GMO は、従来の植物育種技術などよりもそれ自体リスクが高いわけではないということです」と記載されています。世界保健機関、米国医師会、米国科学アカデミー、英国王立協会、そして証拠を調査した他のすべての尊敬される組織は、同じ結論に達しています。遺伝子組み換え作物由来の成分を含む食品を摂取することは、従来の植物改良技術によって改変された作物植物由来の成分を含む同じ食品を摂取することよりも危険ではありません。
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米国のいくつかの科学団体は、遺伝子組み換え生物の安全性に関して、従来の方法で育てられた製品と比較して遺伝子組み換え生物に特有の安全上のリスクがあるという証拠はないとする研究や声明を発表している。これらには、国立研究会議、米国科学振興協会、米国医師会などがある。米国で遺伝子組み換え生物に反対する団体には、環境保護団体、有機農業団体、消費者団体などがある。相当数の法学者が米国の遺伝子組み換え生物規制のアプローチを批判している。
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遺伝子組み換え作物由来の食品が人間の健康に及ぼすとされる悪影響に関する総合的な調査結果：現在商品化されている遺伝子組み換え食品と非遺伝子組み換え食品の成分分析、急性および慢性の動物毒性試験、遺伝子組み換え食品を与えられた家畜の健康に関する長期データ、および人間の疫学データの比較を詳細に検討した結果、委員会は、遺伝子組み換え食品が非遺伝子組み換え食品よりも人間の健康に高いリスクをもたらすことを示す差異は見つかりませんでした。
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異なる遺伝子組み換え生物には、異なる方法で挿入された異なる遺伝子が含まれています。これは、個々の遺伝子組み換え食品とその安全性はケースバイケースで評価されるべきであり、すべての遺伝子組み換え食品の安全性について一般的な発言をすることは不可能であることを意味します。
現在国際市場で入手可能な遺伝子組み換え食品は安全性評価に合格しており、人間の健康にリスクをもたらす可能性は低いです。さらに、承認された国の一般の人々がそのような食品を消費した結果として、人間の健康への影響は示されていません。コーデックス委員会の原則に基づく安全性評価の継続的な適用と、適切な場合は適切な市販後監視は、遺伝子組み換え食品の安全性を確保するための基礎となるはずです。
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影響の両方の評価を含む、ケースバイケースの市場前評価を規定しています。
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私たちの見解では、遺伝子組み換え食品が有害な健康影響を引き起こす可能性は非常に低く、表明された懸念の多くは、従来法で作られた食品にも同様に当てはまります。しかし、現時点では、安全性に関する懸念を、現在入手可能な情報に基づいて完全に否定することはできません。
利益とリスクのバランスを最適化しようとする場合、用心深く行動し、何よりも知識と経験を蓄積して学ぶことが賢明です。遺伝子組み換えなどの新しい技術は、人間の健康と環境に及ぼす可能性のある利益とリスクについて検討する必要があります。すべての新しい食品と同様に、遺伝子組み換え食品に関する安全性評価は、ケースバイケースで行わなければなりません。
GM 審査員プロジェクトのメンバーは、関連分野の著名な専門家の多様なグループから遺伝子組み換えのさまざまな側面について説明を受けました。GM 審査員は、現在入手可能な GM 食品の販売を中止し、GM 作物の商業栽培の一時停止を継続すべきだという結論に達しました。これらの結論は、予防原則と、いかなる利点の証拠もないことに基づいています。審査員は、GM 作物が農業、環境、食品の安全性、その他の潜在的な健康への影響に与える影響について懸念を表明しました。
王立協会のレビュー (2002 年) は、GM 植物における特定のウイルス DNA 配列の使用に関連する人間の健康へのリスクは無視できるほど小さいと結論付け、潜在的なアレルゲンを食用作物に導入することについては注意を促しながらも、市販の GM 食品が臨床的なアレルギー症状を引き起こすという証拠がないことを強調しました。BMA は、GM 食品が安全でないことを証明するための確固たる証拠はないという見解を共有していますが、安全性と利点について説得力のある証拠を提供するために、さらなる研究と監視を求める声を支持します。
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外部リンク
- 「EU認可遺伝子組み換え作物登録簿」
- 「遺伝子組み換え植物品種からの食品に関するバイオテクノロジー協議」。
- 「現在および以前に登録されたセクション 3 PIP 登録」。