کشف علف‌های هرز مقاوم به علف‌کش‌ها در اوایل دهه 1970 باعث علاقه‌مندی به تقلید از این توسعه غیرعمدی برای استفاده در اصلاح محصولات شد. پیشرفت همزمان در ژنتیک مولکولی، ترکیب ژن‌های مقاومت از ارگانیسم‌های غیرمرتبط را در یک محصول حساس ممکن کرد. به عبارت دیگر، اکنون می‌توانستیم زیست‌شناسی محصول را با شیمی یک علف‌کش تطبیق دهیم، در حالیکه قبلاً باید شیمی را با زیست‌شناسی تطبیق می‌دادیم. با این حال، باید توجه داشت که محصولات مقاوم به علف‌کش (HRCs) ابتدا با روش‌های اصلاح سنتی تولید شدند، در حالیکه عمده‌ترین HRCهای فعلی توسط مهندسی ژنتیک تولید شده‌اند.

موافق، و مخالفان، معرفی و استفاده تجاری از محصولات دستکاری شده ژنتیکی (GM) HRC ها از سال 1984، زمانیکه اولین رقم کلزای مقاوم به تریازین (OAC Triton) در بازار کانادا به صورت تجاری معرفی شد، رشد کردند. مقاومت به تریازین از Brassica rapa L. به انواع تجاری دانه روغنی کلزا منتقل شده بود. در مقیاس جهانی، GM-HRC ها 85 درصد (شامل ژن های Bt و HR) از کل مساحت 52.5 میلیون هکتاری کشت شده با محصولات تراریخته در سال 2001 را تشکیل می دهند.

ارزیابی مزایا

در مورد موجودات های تراریخته، اکثر سیستم های نظارتی فقط به طور غیرمستقیم به این موضوع می پردازند که آیا محصولات تراریخته مفید هستند یا خیر. طبق مقررات اروپا (2001/18/EC) به طور ضمنی فرض می شود که اگر محصولی از نظر تجاری قابل دوام باشد، مفید است. با این حال، تعریف دوم مفید بودن می تواند این باشد که محصول باید نیازهای مهم جامعه را برآورده کند. مقاومت در برابر علف‌کش‌ها در درجه اول برای بهره‌مندی از مدیریت مزرعه ایجاد شده است، در حالیکه مزایای آن برای مصرف‌کنندگان کمتر آشکار است.

به نظر می رسد مزایای کلی با این واقعیت مرتبط باشد که HRC ها کشاورزان را قادر می سازند تا از یک استراتژی مدیریتی انعطاف پذیر و آسان استفاده کنند و برای برخی از HRC ها، ما می توانیم علف کش های مورد نظر را با علف کش های مضر برای محیط زیست جایگزین کنیم. در سویای مقاوم به گلایفوسیت، هزینه‌های برنامه‌های کنترل علف‌های هرز در هر دو نوع معمولی و HRC به دلیل کاهش قیمت علف‌کش‌ها کاهش یافته است. سویای مقاوم به گلایفوسیت عمدتاً به این دلیل پذیرفته شده است که کنترل علف های هرز را برای استفاده از یک علف کش ساده و با زمان بندی انعطاف پذیرتر از زمان مورد نیاز برای علف کش های معمولی ساده می کند. از آنجایی که گلایفوسیت به شدت در خاک جذب می شود، تهدید ناچیزی از اثرات باقیمانده بر محصولات تناوب بعدی وجود دارد.

تخمین زده می شود که تعداد کاربردهای علف کش در سویا برای دوره 1995-1999، 12 درصد کاهش یافته است. با این حال، هنگامی که این مقدار بر حسب مقدار کل مواد فعال مورد استفاده اندازه گیری می شود، به نظر می رسد افزایشی وجود دارد. افزایش استفاده از علف کش در سویا در ایالات متحده ممکن است تا حدی با افزایش سطح کاشت با این محصول توضیح داده شود. انجمن سویای آمریکا بیان می کند که سویای مقاوم به گلایفوسیت از طریق تغییر در شیوه های خاک ورزی و کاربرد علف کش و با بهبود کنترل علف های هرز از محیط زیست محافظت می کند. علاوه بر این، کشاورزان محصولات تمیزتری را تولید می کنند که حاوی مواد غیر غلات کمتری است. نمونه دیگر انواع برنج HR است که به صورت تجاری در دسترس هستند.

از دیدگاه زراعی، دو دلیل اصلی اغلب برای توجیه توسعه و معرفی برنج مقاوم به علف‌کش مطرح می‌شود. دلیل اول، بهبود کنترل فلور علف های هرز مرتبط با این محصول است. دلیل دوم ارائه یک ابزار جایگزین برای مدیریت علف‌های هرزی است که قبلاً نسبت به علف‌کش‌های خاصی مقاومت کرده‌اند، به ‌ویژه علف‌ هایی مانند Echinochloa spp. علاوه بر این، برنج HR امکان جایگزینی برخی از علف‌کش‌هایی که در حال حاضر استفاده می‌شوند را با علف‌کش‌هایی که کمتر برای محیط زیست مضر هستند، می‌دهد. در بسیاری از نقاط جهان، فرسایش خاک ناشی از شیوه های خاک ورزی یک مشکل است.

به طور کلی، HRC ها ممکن است با اجازه دادن به مدیریت انعطاف پذیر علف های هرز در مقایسه با سیستم های معمولی، برای محیط زیست مطلوب باشند. این ممکن است به کشاورزان اجازه دهد تا خاک ورزی حفاظتی را انجام دهند ( بدون خاک ورزی یا کاهش خاک ورزی و در نتیجه کاهش فرسایش خاک). در کل، مزایای عمده کشت محصولات مقاوم به علف کش افزایش عملکرد و کاهش هزینه هاست. از دست دادن رطوبت و فرسایش خاک را می توان با کشاورزی غیرخاک‌ورزی به حداقل رساند.

خطرات

برای HRCها، ریسک ‌ها را می‌توان تخمین‌ های کیفی در نظر گرفت که احتمال و شدت اثرات نامطلوب فوری و تأخیری بر سلامت انسان، محیط‌زیست و اقتصاد کشاورز را ترکیب می‌کند. احتمال و شدت هر اثر ناخواسته مرتبط با HRC ها به نوع محصول، خصوصیت مقاومتی به علف کش، فلور محلی علف های هرز، شرایط آب و هوایی و شیوه های مدیریت مزرعه بستگی دارد و تنها بر اساس مورد به مورد قابل برآورد است. در محصولات مقاوم به گلایفوسیت، کنترل بهینه علف های هرز اغلب به کاربردهای متوالی با گلایفوسیت نیاز دارد و زمان نسبت به ظهور علف های هرز مهم است. هنگامی که گلایفوسیت 2-3 بار در سال با سرعت بالا سمپاشی می شود، فشار انتخاب بالایی بر فلور علف های هرز وارد می کند. در 5-8 سال این ممکن است باعث تغییر در ترکیب علف های هرز به سمت گونه هایی شود که به طور طبیعی گلایفوسیت را تحمل می کنند و ممکن است برای کنترل این علف های هرز مقاوم، نیاز به علف کش های دیگر باشد.

برخی دانشمنئدان اجرای علف‌کش‌های متعارف ( پس از سبز شدن علف هرز) را در برنامه کنترل علف‌های هرز در سویای مقاوم به گلایفوسیت برای کمک به کنترل گونه‌های متحمل به گلایفوسیت، مانند Sesbania exaltata (Raf.) cory، Ipomoea spp یا Amaranthus rudis Sauer. پیشنهاد می‌کنند. جریان ژنی از محصولات زراعی به سایر محصولات زراعی یا گونه های مرتبط مسیر دیگری برای توسعه جمعیت علف های هرز مقاوم در مزرعه است.

هنگامی که ژن مقاومت در محصولات مقاوم به علف کش یا گونه‌های علف‌های هرز مرتبط وجود داشت، انتظار می‌رود که همان شیوه‌های کنترل علف‌های هرز (سمپاشی مداوم با علف‌کش‌ ها) که باعث ایجاد مقاومت به علف‌کش در بیوتیپ‌های علف‌های هرز متحمل/مقاوم می‌شود، انجام شود. بنابراین، افزایش استفاده از علف کش ها در برخی از نقاط جهان یک خطر محسوب می شود، اگرچه اثرات آن بر سلامت انسان یا محیط زیست به ندرت با جزئیات، مشخص می شود اما اثرات ناشی از استفاده از آفت کش ها مانند آلودگی آب های زیرزمینی و باقی مانده آفت کش ها در سبزیجات باعث نگرانی عمومی شده است.

به نظر می رسد دو توضیح عمده وجود دارد که چرا استفاده از علف کش در HRC ممکن است افزایش یابد. یکی از دلایل این است که سطح بالایی از تحمل در محصول ممکن است کشاورز را قادر به افزایش دوز برای دستیابی به کنترل بهتر علف های هرز (بدون آسیب رساندن به محصول) کند. دلیل دیگر مشکلات علف‌های هرز متحمل/مقاوم است که کشاورزان را ملزم به افزایش دوز یا ترکیب علف‌کش‌ها با روش‌های مختلف عمل برای حفظ سطح قابل قبولی از کنترل علف‌های هرز می‌کند.

بدین ترتیب با افزایش غلظت مصرفی علف کش ها، تنوع زیستی در مزرعه ممکن است تحت تاثیر قرار گیرد. علاوه بر این، گونه‌های علف‌های هرز به علف‌کش‌های مختلف واکنش متفاوتی نشان می‌دهند و تغییر در گونه‌های غالب بسیار محتمل است.

موضوع دیگری که مطرح شده است امکان تغییر ژنتیکی گونه های بومی کشت شده در منطقه (در اثر انتقال ژن مقاومت از گیاهان تراریخته مقاوم به گونه های بومی موجود در منطقه) و در نتیجه کاهش تنوع ژنتیکی است. اگرچه انتقال ژن بین جنس های مختلف گیاهی امکان پذیر نیست. از طرفی احتمال انتقال ژن از گیاه تراریخته به سایر گیاهان منطقه (خارج از محل کشت) بسیار کم و تقریبا بعید است. بنابراین خطر کاهش تنوع ژنتیکی گونه‌های وحشی در حال رشد در محیط‌های طبیعی کم است.

با وجود این نگرانی ها، برخی از کاربردهای محصولات تراریخته، (به عنوان مثال چغندرقند مقاوم به علف‌کش)، به نظر می‌رسد که تا آنجایی که به خطرات زیست‌محیطی مربوط می‌شود، ایمن هستند. در نهایت باید تاکید کرد که ارزیابی ریسک تنها یکی از مراحلی است که منجر به تایید نهایی یک HRC می شود که متضمن تصمیم سیاسی است. اولاً، "سطح قابل قبول" ریسک یک اصطلاح عینی نیست و دومًا ارزیابی ریسک HRC ها با درجه بالایی از عدم قطعیت در رابطه با میزان و احتمال وقوع خطرات بالقوه مرتبط با HRC همراه است. در کل، استفاده از این گیاهان HRC دارای معایب مشخصی مانند از دست دادن تنوع زیستی به دلیل زنده ماندن علف های هرز کمتر و در نتیجه کاهش غذا و سرپناه برای حیوانات است.

مسائل اصلی که باید در هنگام ارزیابی خطرات ناشی از HRC مورد توجه قرار گیرد

جریان ژن

انتقال ژن از یک جمعیت به جمعیت دیگر ممکن است منجر به اثرات ناخواسته ای برای مدیریت علف های هرز و محیط زیست شود. جریان ژن ممکن است ژن های مقاومت را قادر سازد که بین گونه های HR و غیر HR حرکت کنند و در نتیجه محصولی را که بدون GM در نظر گرفته می شود آلوده کند. جریان ژن در درون و بین گونه‌ها در زمان و مکان مورد نظر باید بررسی شود.

توانایی رقابتی

آزمایش‌های رقابتی نشان داده‌اند که بیوتیپ‌ های مقاوم به علف‌کش ممکن است توانایی‌های رقابتی مشابهی با بیوتیپ ‌های غیرمقاوم داشته باشند (در صورتیکه با علف‌کشی که به آن مقاوم هستند اسپری نشوند). بنابراین، بعید است که افزایش بازده محصول تنها با حضور یک ژن HR رخ دهد. به عنوان مثال گونه OAC Triton مقاوم به تریازین دانه روغنی کلزا به طور قابل توجهی کمتر از واریته‌های غیرمقاوم عملکرد داشت. هنگامی که بیوتیپ علف هرز HR با علف‌کش اسپری می‌شود، نه تنها توسط اسپری آسیبی نمی‌بیند، بلکه از رقابت با همه علف‌های هرز و محصولات غیرمقاوم که از بین می‌روند، رها می‌شود.

این به نفع بیوتیپ HR است که به سرعت زیست توده رویشی را در مزرعه ایجاد می کند و تعداد زیادی بذر تولید می کند که وارد بانک بذر خاک می شود. در نتیجه عملکرد و بازده محصولات HR زمانی افزایش می یابد که مزرعه توسط علف کش مورد نظر اسپری شود. چندین طرح آزمایشی برای ارزیابی توانایی رقابتی گیاهان HR در یک فصل زراعی وجود دارد که باید در درازمدت بررسی شود.

مدل های شبیه سازی

بسیاری از نگرانی‌های مربوط به HRC را می‌توان با آزمایش‌ های چند ساله به بهترین وجه به صورت تجربی برطرف نمود، اما این آزمایش ‌ها پرهزینه هستند. علاوه بر این، این محصولات در حال حاضر در مناطق وسیعی کشت می‌شوند، به این معنی که استراتژی‌ های مدیریتی برای جلوگیری/به تأخیر انداختن مشکلات باید به زودی ایجاد شود تا مؤثر واقع شود. ترکیب شبیه‌سازی ‌ها با آزمایش ‌های میان ‌مدت و بلند مدت انتخابی ممکن است درک بهتری از مناسب بودن استراتژی ‌های مدیریت علف ‌های هرز موجود را ارائه دهد.

علاوه بر این، توسعه یک سیستم مدل نشان می ‌دهد که کجا اطلاعات مربوطه کم یا کمیاب است. بنابراین، شبیه‌سازی می‌تواند مشکلات مربوط به استفاده غیرعادی از علف‌کش ‌ها مانند توسعه علف‌ های هرز یا تغییرات عمده در فلور علف‌ های هرز را پیش‌بینی کند. البته پیش نیازهای مدل باید به وضوح بیان شود تا به یک "قضاوت درست" از پیش بینی ها برسیم. مدسن و همکاران (2002) یک مدل شبیه‌سازی از رشد برنج در سیستم تولید دیم آمریکای مرکزی برای بررسی این سوال ایجاد کرد که آیا خطر افزایش مشکلات علف‌های هرز، که از جریان ژن ناشی می‌شود، وجود دارد؟ شبیه‌سازی با برنج مقاوم به گلفوسینات، پیش‌بینی اثرات بالقوه بلند مدت را امکان ‌پذیر کرد و امکان آزمایش سناریوهای مختلف از جمله شیوه‌ های متضاد مدیریت علف ‌های هرز و سطوح هیبریداسیون بین برنج ها را فراهم کرد.

از آنجا که خطرات ممکن است تنها پس از کشت طولانی مدت برنج HR آشکار شود، شبیه سازی ها برای یک دوره 10 ساله اجرا شد. در یک سیستم کشت متکی بر برنج مقاوم به گلفوسینات برای کنترل علف‌های هرز، مدل پیش‌بینی کرد که مقاومت به گلوفوسینات پس از 3 تا 8 سال تک کشتی، رخ می‌دهد. افزایش سطح هیبریداسیون از 1-5 درصد زمان ایجاد مقاومت را 1-3 سال کاهش داد. خاک ورزی به عنوان یک تاکتیک کنترل علف های هرز نیز وقوع مقاومت را در مقایسه با وضعیت بدون خاک ورزی را به تاخیر انداخت.

با این حال، باید تاکید کرد که این مدل اولین تلاش برای شبیه‌سازی یک سیستم تولید با برنج HR بود و بسیاری از پارامترهای آن بسیار نامشخص بودند. بنابراین برای بررسی نگرانی های مربوط به HR ها باید قبل از کشت وسیع آن ها در مناطق مختلف، یک مدل شبیه سازی برای هر محصول برای بازه زمانی طولانی مدت تعریف شود.

خطرات اجتماعی-اقتصادی

اگر تفسیر گسترده ‌تری از ریسک ‌ها به کار ببریم، یک استدلال آشنا توجه را به موقعیت غالب بازاری که شرکت ‌های چندملیتی شیمیایی کشاورزی از آن برخوردار هستند، جلب می‌کند. این شرکت ها چندین شرکت اصلاح نباتات را خریداری کرده اند تا تولید بذر را به مواد شیمیایی کشاورزی مرتبط کنند.

سه شرکت از پنج شرکت برتر محصولات شیمیایی کشاورزی در آمریکا جزو پنج شرکت برتر بذر در سال 1997 بودند و این انحصار ممکن است منجر به از بین رفتن انواع محصولات سنتی و روش های مدیریت طولانی مدت مزرعه شود. اگر این اتفاق بیفتد، با وجود مزایای آشکار محصولات تراریخته جدید، عرضه مواد غذایی می‌تواند در برابر تغییرات جزئی در رفتار آفاتی مانند پاتوژن‌ها، حشرات و علف‌های هرز آسیب‌پذیر شود.

با این حال، ژن های HR ممکن است به انواع مختلف منتقل شوند. به عنوان مثال، در سال 2000، 1100 رقم سویا در 3000 گونه به گلایفوسیت مقاوم بودند. علاوه بر این، نگرانی عمومی در مورد مواد غذایی تراریخته ممکن است منجر به تقاضاهایی برای جداسازی محصولات تراریخته از محصولات غیرتراریخته و قابلیت ردیابی در ارتباط با صادرات و/یا مصرف داخلی شود. چنین اقداماتی باعث افزایش هزینه ها می شود. بنابراین ممکن است قیمت‌های متفاوتی برای محصولات تراریخته و محصولات غیرتراریخته ایجاد کنند و این تمایز ممکن است منجر به کشت محصولات تحت قرارداد شود.

جمع بندی

HRC ها پتانسیل زیادی در ساده سازی مدیریت علف های هرز دارند. این محصولات با استفاده عاقلانه ممکن است با فعال کردن سیستم‌های بدون خاک‌ورزی برای محیط‌زیست مفید باشند، بنابراین فرسایش را کاهش می‌دهند یا امکان کنترل بعدی علف‌های هرز را فراهم می‌کنند که ممکن است تنوع زیستی را در مزرعه افزایش دهد.

با این حال، باید تاکید کرد که خطر HRC ها باید قبل از رهاسازی HRC در یک سیستم زراعی به دقت ارزیابی شود. در صورتیکه HRC به صورت تجاری رشد کنند، باید اقدامات احتیاطی مشابه استراتژی های مدیریتی اتخاذ شده برای جلوگیری از توسعه علف های هرز مقاوم در برابر گونه های حساس انجام شود.

علاوه بر این، قبل از رهاسازی و کشت وسیع گیاهان HR باید اقدامات احتیاطی ذکر شده انجام شود.

منبع: ;کاترین مادسن، Innovationsfonden