Artyku³ przegl¹dowy Review
Roliny genetycznie modyfikowane (GM) to roli-ny, których materia³ genetyczny zosta³ zmieniony me-todami in¿ynierii genetycznej. Najbardziej rozpo-wszechnione s¹ modyfikacje w kierunku poprawy cech agrotechnicznych. Przewa¿nie s¹ to roliny zmodyfi-kowane w kierunku odpornoci na szkodliwe gatunki owadów (gen Bt koduj¹cy bia³ko toksyczne dla nie-których owadów) oraz tolerancji na herbicydy. Tego rodzaju modyfikacje genetyczne nazywa siê transge-nez¹ pierwszej generacji (8).
Surowce paszowe pochodz¹ce z rolin GM pierw-szej generacji charakteryzuj¹ siê sk³adem chemicznym zbli¿onym do surowców konwencjonalnych, a wiêc ich stosowanie nie wp³ywa z regu³y na wartoæ pokar-mow¹ paszy i osi¹gane wyniki produkcyjne. Ju¿ pierw-sze, wykonane w 1996 r., szeroko zakrojone badania na ró¿nych gatunkach zwierz¹t (szczury, kurczêta broj-lery, krowy mleczne, ryby hodowlane) wykaza³y, ¿e stosowanie poekstrakcyjnej ruty sojowej GM odpor-nej na herbicydy, nie mia³o negatywnego wp³ywu na organizm zwierzêcy (11). W kolejnych latach przepro-wadzono wiele dowiadczeñ ¿ywieniowych, w których potwierdzono brak ujemnego oddzia³ywania kompo-nentów GM pierwszej generacji (g³ównie poekstrak-cyjnej ruty sojowej i kukurydzy) na wskaniki pro-dukcyjne, jakoæ produktów spo¿ywczych pochodze-nia zwierzêcego czy strawnoæ sk³adników pokarmo-wych. Nie wykazywano tak¿e obecnoci
modyfikowa-nego DNA w tkankach oraz produktach zwierzêcych, takich jak mleko i jaja (8).
W ostatnich latach prowadzone s¹ coraz intensyw-niejsze badania nad stosowaniem w ¿ywieniu zwierz¹t pasz produkowanych z rolin GM drugiej generacji. Roliny takie charakteryzuj¹ siê zmienionym sk³adem chemicznym, co ma na celu g³ównie poprawê ich war-toci od¿ywczej, np. poprzez zwiêkszenie zawarwar-toci niektórych egzogennych aminokwasów w ziarnie zbó¿ czy nasionach rolin motylkowych. Z oczywistych wzglêdów, w odró¿nieniu od rolin GM pierwszej ge-neracji, ich stosowanie mo¿e wp³ywaæ na uzyskiwane wyniki produkcyjne u zwierz¹t.
Celem artyku³u jest przedstawienie rezultatów do-wiadczeñ nad stosowaniem surowców paszowych pochodz¹cych z rolin GM drugiej generacji w ¿ywie-niu ró¿nych gatunków zwierz¹t gospodarskich.
Roliny o zwiêkszonej zawartoci bia³ka ogólnego i aminokwasów limituj¹cych
Ze wzglêdu na niedobór bia³ka paszowego i jego wysok¹ cenê zwiêkszenie zawartoci tego sk³adnika pokarmowego w rolinach na drodze transgenezy ma du¿e znaczenie dla przemys³u paszowego. Oprócz tego, bior¹c pod uwagê sk³ad aminokwasowy bia³ka w danej rolinie, zwiêksza siê zawartoæ tych amino-kwasów, które s¹ w najwiêkszym niedoborze. W przy-padku zbó¿ najwiêcej uwagi powiêca siê
podniesie-Roliny genetycznie modyfikowane drugiej generacji
w ¿ywieniu zwierz¹t gospodarskich
SYLWESTER WI¥TKIEWICZ, MA£GORZATA WI¥TKIEWICZ
Dzia³ ¯ywienia Zwierz¹t i Paszoznawstwa Instytutu Zootechniki Pañstwowego Instytutu Badawczego, ul. Krakowska 1, 32-083 Balice
wi¹tkiewicz S., wi¹tkiewicz M.
Second generation of genetically modified plants in animal nutrition
Summary
The results of studies on the effect of the use of the second generation of genetically modified (GM) plants in animal nutrition were discussed in the article. These GM plants have a changed chemical composition as compared to parental lines, mainly in order to increase its nutritional value. Plants with increased levels of protein and essential amino acids (lysine, methionine, tryptophan) or a decreased content of phytate phos-phorus are good examples of this kind of modification. The results of experiments with poultry and pigs indicate that the use of the second generation of GM plants may lower the costs of feed mixture production (plants with increased level of limiting amino acids) and decrease the content of phosphorus in animal excreta (plants with lower level of P in phytate form).
Keywords: second generation of genetically modified plants, feedstuffs, amino acids, phytate P, poultry, pigs
niu poziomu lizyny i tryptofanu, natomiast w nasio-nach rolin motylkowych metioniny (32). Tego ro-dzaju transgeneza, poza korzyciami ekonomicznymi, poprzez lepsze zbilansowanie sk³adu aminokwasowe-go mieszanek paszowych, mo¿e zmniejszaæ wydala-nie azotu w odchodach zwierz¹t.
Przyk³adem tego rodzaju transgenezy jest odmiana soi MON703, modyfikowana w celu uzyskania zwiêk-szonego poziomu bia³ka w nasionach. W badaniach amerykañskich stwierdzono, ¿e ruta poekstrakcyjna wyprodukowana z nasion modyfikowanej soi zawie-ra³a a¿ 62,7% bia³ka ogólnego, podczas gdy ruta kon-wencjonalna 47,5% (7). Test bilansowy wykonany na kogutach z usuniêtymi operacyjnie jelitami lepy-mi wykaza³, ¿e ruta GM charakteryzuje siê wiêksz¹ wartoci¹ pokarmow¹, gdy¿ zawiera wy¿szy poziom strawnych aminokwasów, takich jak lizyna, metioni-na, treonina i walina oraz energii metabolicznej w po-równaniu ze rut¹ produkowan¹ z odmian konwencjo-nalnych (7).
Modyfikacja genetyczna kukurydzy ma natomiast na celu zwiêkszenie zawartoci lizyny w ziarnie. Przy-k³adem mog¹ byæ odmiany GM: LY038 i LY038 x MON 810, do genomu których zosta³ wprowadzony gen cordapA pochodz¹cy z bakterii Corynobacterium glutamicum. Produktem ekspresji tego genu jest en-zym zwiêkszaj¹cy efektywnoæ syntezy lizyny w or-ganizmie rolinnym. W dowiadczeniu na brojlerach oceniano przydatnoæ ¿ywieniow¹ takiej kukurydzy, porównuj¹c j¹ z konwencjonaln¹ odmian¹ rodziciel-sk¹ (18). Ziarno rolin modyfikowanych charaktery-zowa³o siê wy¿sz¹ o oko³o 40% zawartoci¹ lizyny (0,360 vs 0,255%), a tak¿e zwiêkszonym poziomem bia³ka ogólnego i niektórych innych aminokwasów egzogennych. Dowiadczalne mieszanki paszowe za-wiera³y 59-66% kukurydzy, a w przypadku odmiany konwencjonalnej by³y tak¿e uzupe³niane dodatkiem brakuj¹cej lizyny w postaci L-Lys HCl (w iloci 0,1% mieszanki). Kurczêta ¿ywione mieszank¹ zawieraj¹-c¹ wysokolizynow¹ kukurydzê GM charakteryzowa³y siê wy¿szym przyrostem masy cia³a i lepszym wyko-rzystaniem paszy ni¿ w przypadku mieszanki z kuku-rydz¹ konwencjonaln¹ bez dodatku lizyny. Dopiero po uzupe³nieniu takiej mieszanki dodatkiem L-Lys uzyskano podobne wyniki jak w przypadku kukury-dzy GM. Podobne zale¿noci obserwowano analizu-j¹c wskaniki poubojowe. Nie odnotowano wp³ywu kukurydzy GM na status zdrowotny kurcz¹t i liczbê padniêæ. Autorzy opisywanych badañ stwierdzili po-nadto, ¿e biodostêpnoæ lizyny z ziarna GM jest taka sama, jak z kukurydzy konwencjonalnej i krystalicz-nej L-Lys HCl. Uzyskane wyniki dowodz¹, ¿e opisana modyfikacja pozwala zmniejszyæ niedobór lizyny w mieszankach paszowych, a tym samym ograniczyæ koniecznoæ stosowania dodatku krystalicznej L-Lys. Wysokolizynow¹ kukurydzê z powodzeniem stosowa-no równie¿ w ¿ywieniu trzody chlewnej, stwierdza-j¹c, ¿e ziarno GM charakteryzuje siê wysok¹
przy-swajalnoci¹ sk³adników pokarmowych, w tym lizy-ny (23).
W innej odmianie kukurydzy GM (o nazwie hand-lowej Nutri-Dense) zwiêkszony zosta³ poziom bia³ka ogólnego i aminokwasów egzogennych. W badaniach amerykañskich stwierdzono, ¿e nasiona tej odmiany kukurydzy zawieraj¹ a¿ 13,1% bia³ka ogólnego; 0,42% lizyny; 0,24% metioniny i 0,26% cystyny. Strawnoæ aminokwasów oznaczona w dowiadczeniu na cekto-mizowanych kogutach by³a przy tym podobna jak w przypadku kukurydzy konwencjonalnej (6). Opisy-wan¹ kukurydzê GM stosowano równie¿ w dowiad-czeniu na tucznikach, stwierdzaj¹c, ¿e oprócz wiêk-szej zawartoci bia³ka i strawnych aminokwasów, cha-rakteryzuje siê ona równie¿ wy¿szym poziomem ener-gii metabolicznej ni¿ ziarno kukurydzy konwencjonal-nej (13, 25). W ¿ywieniu wiñ potwierdzono równie¿ przydatnoæ kukurydzy Nutri-Dense, poddanej jedno-czenie transgenezie polegaj¹cej na obni¿eniu zawar-toci kwasu fitynowego (17).
W amerykañskim Southern Illinois University do kukurydzy wprowadzono transgen (gdhA+), wyizolo-wany z bakterii Escherichia coli, modyfikuj¹cy prze-bieg syntezy bia³ka w nasionach. Efektem tej trans-genezy by³o zwiêkszenie wartoci pokarmowej kuku-rydzy poprzez istotne podwy¿szenie poziomu metio-niny i leucyny w ziarnie. W dowiadczeniu na tuczni-kach stwierdzono, ¿e strawnoæ sk³adników pokarmo-wych, w tym aminokwasów, jest w opisywanej odmia-nie GM taka sama jak w przypadku kukurydzy kon-wencjonalnej (10). Jednoczenie w badaniach na war-chlakach ¿ywionych kukurydz¹ GM wykazano, ¿e transgeniczne DNA pochodz¹ce z bakterii E. coli jest efektywnie rozk³adane przez enzymy przewodu po-karmowego, gdy¿ jego obecnoæ stwierdzano jedynie w treci ¿o³¹dka i ladowo w treci jelita cienkiego, natomiast w jelicie grubym nie by³o ono wykrywane. Równie¿ we krwi, w¹trobie i miêniach nie stwierdzo-no obecstwierdzo-noci badanego DNA (1).
Do ³ubinu w¹skolistnego wprowadzono transgen, którego efektem ekspresji s¹ bogate w metioninê al-buminy pochodz¹ce ze s³onecznika. W ³ubinie kon-wencjonalnym zawartoæ tego aminokwasu jest niska (oko³o 2 g/kg), podczas gdy ³ubin GM zawiera a¿ 4,5 g metioniny/kg. Dowiadczenie na brojlerach (27) wy-kaza³o, ¿e dziêki wprowadzeniu 25% ³ubinu GM (za-miast konwencjonalnego) do mieszanki istnieje mo¿-liwoæ znacznego zmniejszenia dodatku krystalicznej metioniny, co obni¿a koszt produkcji ¿ywca drobio-wego. Strawnoæ aminokwasów w nasionach GM i konwencjonalnym kszta³towa³a siê na podobnym po-ziomie, natomiast energia metaboliczna nasion by³a w ³ubinie modyfikowanym wy¿sza (10,2 MJ/kg) ni¿ w tradycyjnym (9,4 MJ/kg), co, wed³ug autorów, by³o zwi¹zane z obni¿on¹ zawartoci¹ rozpuszczalnej frak-cji polisacharydów nieskrobiowych (45,6 vs 60,7 g/kg s.m.). Korzystne rezultaty otrzymano równie¿ sto-suj¹c nasiona opisywanego ³ubinu GM w ¿ywieniu
owiec, u których metionina ze wzglêdu na wa¿n¹ rolê w procesie syntezy we³ny jest pierwszym aminokwa-sem limituj¹cym (34).
Inn¹ rolin¹, w której poprzez modyfikacje gene-tyczne zmienia siê sk³ad aminokwasowy ziarna, jest ry¿. Zmiana ta polega na zwiêkszeniu zawartoci bê-d¹cego w niedoborze tryptofanu. Ten podwy¿szony poziom wynosi³ oko³o 0,183% i by³ ponad dwukrot-nie wy¿szy ni¿ w ziardwukrot-nie konwencjonalnego ry¿u (0,076%). W dowiadczeniu japoñskim modyfikowa-ny ry¿ stosowano w ¿ywieniu kogutków typu niene-go, w okresie od 8. do 28. dnia ¿ycia (31). Mieszanki paszowe zawiera³y 55% ry¿u GM lub konwencjonal-nego. Stosuj¹c ry¿ GM uzyskano normatywn¹ zawar-toæ tryptofanu w mieszance, natomiast mieszanka oparta na ry¿u konwencjonalnym wymaga³a dodatku krystalicznego L-tryptofanu. Wyniki odchowu kurcz¹t w grupie ¿ywionej z udzia³em ry¿u GM by³y wyra-nie lepsze ni¿ w przypadku mieszanki konwencjonal-nej, nieuzupe³nianej dodatkiem tryptofanu. Dopiero dodatek tego aminokwasu w postaci krystalicznej pozwoli³ na uzyskanie podobnych wyników jak przy stosowaniu mieszanki z ry¿em GM. Na tej podstawie autorzy badañ sformu³owali wniosek, ¿e tryptofan zawarty w ziarnie modyfikowanego ry¿u jest dobrze wykorzystywany przez ptaki, a jego dostêpnoæ jest podobna jak formy krystalicznej (L-tryptofanu).
Roliny charakteryzuj¹ce siê zwiêkszon¹ przyswajalnoci¹ fosforu
G³ówn¹ form¹ magazynowania fosforu w rolinach s¹ fityniany sole kwasu fitynowego, które w prze-wodzie pokarmowym zwierz¹t monogastrycznych s¹ trawione w niewielkim stopniu. Niestrawione fitynia-ny obecne w odchodach wiñ i drobiu s¹ w produkcji rolniczej g³ównym ród³em zanieczyszczenia rodo-wiska fosforem. Wykazano, ¿e w zale¿noci od ga-tunku, 56-81% fosforu w ziarnie zbó¿ i rutach poeks-trakcyjnych wystêpuje w formie fitynowej (20). Wi¹-¿e siê to z koniecznoci¹ uzupe³niania dawek fosfora-nami paszowymi lub dodatkiem fitazy, co podnosi koszty ¿ywienia i mo¿e prowadziæ do zwiêkszonej akumulacji fosforu w rodowisku.
W ostatnich latach metodami in¿ynierii genetycz-nej (mutageneza) zaczêto wytwarzaæ roliny o zwiêk-szonej zawartoci fosforu dostêpnego w nasionach, co nast¹pi³o kosztem P fitynowego. Rolin¹ tak¹ jest, miê-dzy innymi, homozygotyczna kukurydza z genem lpa1, hamuj¹cym syntezê kwasu fitynowego w nasionach. Ziarno kukurydzy GM zawiera 0,28% fosforu, z cze-go tylko oko³o 0,10% stanowi P fitynowy, podczas gdy w kukurydzy konwencjonalnej zawartoæ P ogólnego wynosi 0,25%, w tym a¿ 0,20% to P fitynowy. Tak wiêc zawartoæ P przyswajalnego w kukurydzy GM jest kilkakrotnie wy¿sza ni¿ w konwencjonalnej (0,18 vs 0,05%). Gen lpa1 nie wp³ywa przy tym na zawar-toæ bia³ka, aminokwasów, skrobi i innych sk³adników pokarmowych w nasionach. Pierwsze dowiadczenia
nad stosowaniem tak modyfikowanej kukurydzy w ¿y-wieniu zwierz¹t gospodarskich przeprowadzono na tucznikach, stwierdzaj¹c, ¿e jej u¿ycie zwiêksza do-stêpnoæ fosforu z dawki (29, 30). Pozwoli³o to na stosowanie mieszanek paszowych nie zawieraj¹cych nieorganicznych róde³ P, bez negatywnego wp³ywu na wskaniki produkcyjne i poubojowe. Efektem koñ-cowym by³o zmniejszenie poziomu P i rozszerzenie stosunku N : P w odchodach, dziêki czemu mo¿na je by³o wykorzystaæ jako nawóz, w sposób bardziej przy-jazny dla rodowiska naturalnego.
Mo¿liwoæ stosowania niskofitynowej kukurydzy GM jako ród³a fosforu dla kur nienych okrelali Snow i wsp. (28). Badana kukurydza GM zawiera³a 0,08% P fitynowego, podczas gdy kukurydza konwen-cjonalna 0,19%. U niosek ¿ywionych w okresie od 57. do 69. tygodnia ¿ycia diet¹ bez fosforanu paszo-wego, zawieraj¹c¹ 65% kukurydzy GM, odnotowano wyniki produkcyjne i mineralizacjê koci zbli¿one do grupy kontrolnej, uzyskuj¹c przy tym znaczne obni¿e-nie poziomu P w odchodach. Stosowaobni¿e-nie diety bez fosforanów, opartej na kukurydzy konwencjonalnej, spowodowa³o natomiast gwa³towny spadek wydajno-ci nienej. W podsumowaniu opisanego dowiadcze-nia stwierdzono, ¿e ziarno niskofitynowej kukurydzy GM charakteryzuje siê znacznie wy¿sz¹ biodostêp-noci¹ fosforu ni¿ ziarno kukurydzy konwencjonalnej, dlatego jego stosowanie u niosek pozwala na znaczne ograniczenie stosowania fosforanów paszowych i ob-ni¿enie wydalania P do rodowiska. Oprócz tego ko-rzyci¹ ze stosowania kukurydzy niskofitynowej jest zwiêkszenie dostêpnoci cynku i innych mikroelemen-tów, które mog¹ tworzyæ nieprzyswajalne kompleksy z kwasem fitynowym (12).
W podobny sposób modyfikowano równie¿ sojê. Po-ekstrakcyjna ruta sojowa produkowana z soi niskofi-tynowej zawiera oko³o 0,22% P fitynowego cjonalna 0,48%) i a¿ 0,55% P dostêpnego (konwen-cjonalna 0,22%). W dowiadczeniu na winiach wy-kazano, ¿e wprowadzenie do mieszanki tak modyfi-kowanej ruty sojowej (w miejsce konwencjonalnej) znacznie zwiêksza dostêpnoæ fosforu, obni¿aj¹c jego zawartoæ w odchodach (26). Pozytywne wyniki otrzy-mano tak¿e stosuj¹c ziarno jêczmienia niskofitynowe-go, gdy¿ jego wprowadzenie do dawek dla tuczników (oko³o 50% mieszanki) w miejsce jêczmienia konwen-cjonalnego powodowa³o zmniejszenie wydalania P w odchodach w zakresie od 20,2% do 44,6% (33). W ostatnio wykonanych badaniach na tucznikach okrelano natomiast nastêpstwa jednoczesnego stoso-wania ruty sojowej i nasion kukurydzy ze zmniejszo-nym poziomem kwasu fitynowego (14). Wprowadze-nie do dawki obydwu modyfikowanych surowców paszowych mia³o korzystny wp³yw na wykorzystanie fosforu, gdy¿ pozwoli³o na istotne zwiêkszenie przy-swajalnoci tego makroelementu i obni¿enie iloci P wydalanego w odchodach.
Innym sposobem polepszenia dostêpnoci fosforu jest genetyczna modyfikacja rolin, pozwalaj¹ca na
ekspresjê w nasionach fitazy, enzymu rozk³adaj¹cego wi¹zania fitynowe. Przyk³adem jest kukurydza z trans-genem koduj¹cym fitazê, przeniesionym z grzybów (Aspergillus niger) lub bakterii (E. coli). W dowiad-czeniu na brojlerach badano skutecznoæ fitazy zawar-tej w transgenicznych nasionach kukurydzy, która by³a produktem ekspresji genu pochodz¹cego z E. coli (21). Wykazano, ¿e dodatni wp³yw na przyrost masy cia³a, wykorzystanie paszy i mineralizacjê koci by³ bardzo podobny w przypadku fitazy z nasion kukurydzy GM i fitazy paszowej, stosowanych w takich samych daw-kach (3680 jednostek aktywnoci/kg). Wprowadzanie do receptury mieszanki coraz wy¿szego poziomu ku-kurydzy transgenicznej (0,55; 5,5 i 55,5%) zwiêksza-³o liniowo zatrzymanie P, Ca i N, a tak¿e obni¿azwiêksza-³o wydalanie P w odchodach. Ten sam zespó³ autorów otrzyma³ zbli¿one rezultaty, badaj¹c opisywan¹ kuku-rydzê GM, stosowan¹ jako nonik transgenicznej fita-zy, w dowiadczeniu na tucznikach (22). W podsumo-waniu powy¿szych prac stwierdzono, ¿e kukurydza GM, zawieraj¹ca transgeniczn¹ fitazê, mo¿e stanowiæ w ¿ywieniu zwierz¹t monogastrycznych atrakcyjn¹ ekonomicznie alternatywê dla komercyjnych prepara-tów fitazy mikrobiologicznej.
W podobny sposób modyfikowano tak¿e sojê. W do-wiadczeniu na kurczêtach rzenych okrelano rów-nie¿ efektywnoæ fitazy wytwarzanej w nasionach transgenicznej soi (zawieraj¹cej transgen z Aspergil-lus niger), porównuj¹c j¹ z dzia³aniem komercyjnej fitazy paszowej (Natuphos). Badaj¹c takie parametry, jak: produkcyjnoæ, przyswajalnoæ i wydalanie fos-foru, zawartoæ popio³u surowego w kociach palców oraz wytrzyma³oæ mechaniczn¹ koci piszczelowych, wykazano, ¿e wprowadzenie do mieszanki paszowej pe³nych nasion soi GM jako ród³a fitazy daje podob-ny lub nawet korzystniejszy efekt ni¿ stosowanie pre-paratu enzymatycznego (5).
Transgen ekspresji, którego efektem jest fitaza, wprowadzono równie¿ do rzepaku. Nasiona tak mo-dyfikowanych rolin stosowano w ¿ywieniu kurcz¹t brojlerów i warchlaków, stwierdzaj¹c, ¿e fitaza w nich produkowana wykazuje podobn¹ jak fitaza komercyj-na skutecznoæ w zwiêkszaniu dostêpnoci fosforu zawartego w mieszankach paszowych opartych o ru-tê sojow¹ i kukurydzê (35, 36). W ostatnim czasie zmodyfikowano równie¿ ry¿, wprowadzaj¹c do niego transgen bakteryjny (E. coli), koduj¹cy fitazê. Dotych-czas bezpieczeñstwo stosowania nasion tak modyfi-kowanego ry¿u potwierdzono w dowiadczeniu na szczurach (4).
Interesuj¹cy jest fakt, ¿e oprócz rolin, w podobny sposób modyfikuje siê zwierzêta gospodarskie. Tak wiêc na drodze transgenezy wytworzono linie wiñ GM, które wytwarzaj¹ w gruczo³ach linowych fita-zê. W tym celu do genotypu zwierz¹t wprowadzono transgen appA z bakterii Escherichia coli, którego pro-duktem ekspresji jest omawiany enzym. W dowiad-czeniu ¿ywieniowym wykazano, ¿e przyswajalnoæ P ze ruty sojowej u modyfikowanych wiñ wynosi³a
89% (warchlaki) lub 99% (tuczniki). Prze³o¿y³o siê to na znacznie mniejsze ni¿ u wiñ konwencjonalnych wydalanie P w odchodach (9).
Roliny o zmienionym sk³adzie kwasów t³uszczowych w lipidach nasion Sk³ad kwasów t³uszczowych nasion rolin oleistych jest modyfikowany metodami in¿ynierii genetycznej g³ównie w celu poprawy ich w³aciwoci technologicz-nych. Dla przyk³adu, odmiana soi GM oznaczona jako DP-305423 posiada wbudowany transgen gm-fad2-1, odpowiedzialny za zmianê profilu kwasów t³uszczo-wych nasion. Zmiana ta polega na znacznym zwiêk-szeniu zawartoci kwasu oleinowego, g³ównie kosz-tem kwasu linolowego, co podnosi stopieñ nasycenia t³uszczu, zmniejszaj¹c jego podatnoæ na utlenianie, zw³aszcza podczas ogrzewania (sma¿enia). ruta po-ekstrakcyjna pochodz¹ca z tak modyfikowanej soi bê-dzie docelowo przeznaczana do produkcji mieszanek paszowych. Z tego powodu koniecznym by³o spraw-dzenie bezpieczeñstwa jej stosowania w ¿ywieniu zwierz¹t. W dowiadczeniu na kurczêtach porówny-wano wyniki odchowu uzyskane przy stosowaniu mie-szanki zawieraj¹cej poekstrakcyjn¹ rutê sojow¹ pro-dukowan¹ z omawianej soi GM (a tak¿e ³uskê i olej) oraz mieszanki zawieraj¹cej rutê sojow¹ konwencjo-naln¹ (19). Nie wykazano ró¿nic w wynikach produk-cyjnych, liczbie padniêæ, wskanikach poubojowych oraz wzglêdnych masach wybranych narz¹dów we-wnêtrznych, co upowa¿nia do stwierdzenia, ¿e ruta sojowa GM ma tak¹ sam¹ wartoæ pokarmow¹ w ¿y-wieniu brojlerów, jak ruty konwencjonalne.
W rzepaku, podobnie jak w soi, w celach przemy-s³owych zmieniono profil kwasów t³uszczowych lipi-dów w nasionach, wprowadzaj¹c do komórek rolin transgen koduj¹cy enzym tioesterazê. Dzia³anie tego enzymu polega na zwiêkszeniu zawartoci kwasu mi-rystynowego i palmitynowego, kosztem kwasu oleino-wego, w nasionach. Przydatnoæ paszow¹ opisywane-go rzepaku GM okrelano w dowiadczeniu na tucz-nikach (3). Zawartoæ podstawowych sk³adników po-karmowych, sk³adników mineralnych i aminokwasów by³a w nasionach rzepaku GM podobna jak w przy-padku odmiany konwencjonalnej. Ubocznym, nega-tywnym z punktu widzenia ¿ywienia zwierz¹t gos-podarskich skutkiem opisywanej transgenezy by³ na-tomiast wyrany wzrost poziomu glukozynolanów. W dowiadczeniu ¿ywieniowym nie wykazano wp³y-wu pe³nych nasion rzepaku GM (stanowi¹cym 15% mieszanki) na strawnoæ sk³adników pokarmowych, natomiast w porównaniu z nasionami odmiany kon-wencjonalnej stwierdzono obni¿enie pobrania paszy i przyrostów masy cia³a tuczników. Autorzy badañ t³u-maczyli negatywny efekt rzepaku GM wy¿sz¹ zawar-toci¹ glukozynolanów, która wp³ynê³a tak¿e na zwiêk-szenie masy tarczycy u zwierz¹t dowiadczalnych.
W przypadku kukurydzy metodami in¿ynierii gene-tycznej zwiêkszono zawartoæ t³uszczu w nasionach
do oko³o 7%. Ogranicza to koniecznoæ nat³uszczania mieszanek paszowych olejami, a ponadto tak modyfi-kowane odmiany kukurydzy (tzw. high-oil corn) cha-rakteryzuj¹ siê zwiêkszon¹ zawartoci¹ bia³ka i ami-nokwasów. W badaniach na kurczêtach brojlerach i ku-rach nienych wykazano, ¿e strawnoæ aminokwasów w tak modyfikowanej kukurydzy jest taka sama lub wiêksza, a zawartoæ energii metabolicznej wy¿sza ni¿ w kukurydzy konwencjonalnej, co powoduje, ¿e mo¿e byæ ona z powodzeniem stosowana w ¿ywieniu zwie-rz¹t gospodarskich (16, 24).
Prowadzone s¹ tak¿e prace nad zwiêkszeniem za-wartoci d³ugo³añcuchowych, wielonienasyconych kwasów t³uszczowych z szeregu n-3 w nasionach lnu i innych rolin oleistych. G³ównym celem takich mo-dyfikacji jest podniesienie zawartoci kwasu steara-dynowego (SDA, C18:4, n-3), eikozapentaenowego (EPA, C20:5, n-3) i dokozaheksaenowego (DHA, C22:5, n-3). Kwasy te wykazuj¹ szereg korzystnych oddzia³ywañ na organizm, wystêpuj¹c jednoczenie w niedoborze w diecie cz³owieka. Do chwili obecnej nie prowadzono badañ nad stosowaniem tak modyfi-kowanych rolin i uzyskiwanych z nich olejów w ¿y-wieniu zwierz¹t gospodarskich, co wi¹¿e siê z faktem, ¿e najwa¿niejszym ich przeznaczeniem jest rynek pro-duktów dietetycznych dla cz³owieka.
Roliny zawieraj¹ce substancje aktywne biologicznie
Ziarno ry¿u poddano modyfikacji polegaj¹cej na wprowadzeniu do rolin genów koduj¹cych substan-cje bia³kowe, naturalnie wystêpuj¹ce w organizmie zwierzêcym, o dzia³aniu bakteriobójczym i zwiêkszaj¹-cym odpornoæ na dzia³anie czynników chorobotwór-czych, tj. laktoferynê oraz lizozym. Modyfikowane w opisany sposób dwie odmiany ry¿u GM (z laktofe-ryn¹ LF lub lizozymem LZ) stosowano w dowiad-czeniach na kurczêtach brojlerach. Celem tych do-wiadczeñ by³o okrelenie mo¿liwoci zast¹pienia an-tybiotyków paszowych badanym ziarnem ry¿u. Prze-prowadzono dwa dowiadczenia, w okresie do 20. lub 22. dnia ¿ycia, w których oprócz wskaników pro-dukcyjnych badano parametry histologiczne jelit (15). Kurczêta ¿ywione mieszank¹ zawieraj¹c¹ w sumie 15% ry¿u GM (5% LF i 10% LZ) lepiej wykorzysty-wa³y paszê ni¿ kurczêta z grupy kontrolnej negatyw-nej (bez antybiotyku paszowego), a w drugim dowiad-czeniu charakteryzowa³y siê tak¿e d³u¿szymi kosm-kami jelitowymi w dwunastnicy. Wiêksza d³ugoæ ko-smków przek³ada siê na wiêksz¹ powierzchniê ch³on-n¹ jelit i lepsz¹ przyswajalnoæ sk³adników pokarmo-wych. By³o to prawdopodobnie przyczyn¹ efektywniej-szego wykorzystania paszy. Oprócz tego stosowanie ry¿u GM zmniejsza³o gruboæ nab³onka jelita cienkie-go i liczbê oznaczonych w nim leukocytów, co rów-nie¿ jest dzia³aniem podobnym do dzia³ania antybio-tyków paszowych. Nie stwierdzono natomiast ró¿nic w stosunku do grupy kontrolnej pozytywnej,
otrzymu-j¹cej mieszankê z antybiotykiem paszowym. Wed³ug autorów pracy, uzyskane rezultaty wskazuj¹ na mo¿li-woæ stosowania badanych linii ry¿u GM jako zamien-ników antybiotyków paszowych w ¿ywieniu kurcz¹t brojlerów.
Przyk³adem transgenezy maj¹cej na celu uzyskanie w³aciwoci prozdrowotnych mo¿e byæ modyfikacja ziemniaków powoduj¹ca w ich bulwach syntezê inu-liny. Inulina jest wielocukrem (polimerem fruktozy) o dzia³aniu prebiotycznym, korzystnie wp³ywaj¹cym na stan mikroflory jelitowej i tym samym korzystnie oddzia³uj¹cym na status zdrowotny organizmu. Kon-centracja inuliny w bulwach ziemniaków GM, do któ-rych wprowadzono transgen z karczocha (Cynara sco-lymus), wynosi oko³o 50 g/kg. Analizy chemiczne wy-kaza³y jednak, ¿e ziemniaki modyfikowane zawieraj¹ mniej skrobi i wiêcej alkaloidów ni¿ ziemniaki kon-wencjonalne. W badaniach niemieckich okrelano przydatnoæ kiszonki sporz¹dzonej z tak modyfikowa-nych ziemniaków w ¿ywieniu tuczników (2). Ze wzglê-du na ni¿sz¹ zawartoæ skrobi i ni¿sz¹ strawnoæ w³ók-na kiszonka taka charakteryzowa³a siê nieco mniejsz¹ wartoci¹ energetyczn¹ ni¿ kiszonka z ziemniaków konwencjonalnych, a tak¿e powodowa³a niewielkie obni¿enie przyrostów masy cia³a. W podsumowaniu autorzy stwierdzili, ¿e opisana modyfikacja jest ko-rzystna z punktu widzenia cz³owieka, natomiast ze wzglêdu na obni¿enie wartoci energetycznej ziemnia-ków jej przydatnoæ w ¿ywieniu zwierz¹t gospodar-skich jest niewielka.
Podsumowuj¹c przedstawione dane pimiennictwa, mo¿na stwierdziæ, ¿e stosowanie rolin GM drugiej generacji, to jest charakteryzuj¹cych siê zmienionym sk³adem chemicznym w stosunku do form rodziciel-skich, mo¿e przynosiæ wiele korzyci w ¿ywieniu zwie-rz¹t gospodarskich. Wymieniæ tu mo¿na pozytywny wp³yw na wskaniki produkcyjne i obni¿enie kosztów mieszanek paszowych (roliny GM o podwy¿szonej zawartoci aminokwasów egzogennych) oraz ogra-niczenie wydalania fosforu w odchodach (roliny o zwiêkszonej przyswajalnoci fosforu w nasionach).
Pimiennictwo
1.Beagle J. M., Apgar G. A., Jones K. L., Griswold K. E., Radcliffe J. S., Qiu X., Lightfoot D. A., Iqbal M. J.: The digestive fate of Eschericha coli glutamate dehydrogenase dezoxyribonucleic acid from transgenic corn in diets fed to weanling pigs. J. Anim. Sci. 2006, 84, 597-607.
2.Bohme H., Hommel B., Flachowsky G.: Nutritional assessment of silage from transgenic inulin synthesizing potatoes for pigs. J. Anim. Feed Sci. 2005, 14 (supl. 1), 333-336.
3.Bohme H., Rudloff E., Schone F., Schumann W., Huther L., Flachowsky G.: Nutritional assessment of genetically modified rapeseed synthesizing high amounts of mid-chain fatty acids including production responses of growing--finishing pigs. Arch. Anim. Nutr. 2007, 61, 308-316.
4.Cheng-Chih T., Chieh-Hsien L., Chi-Sheng Y., Chien-Ku L., Hau-Yang T.: Toxicological evaluation of transgenic rice flour with an Escherichia coli phytase gene appA by subchronic feeding study in Wistar rats. J. Sci. Food Agric. 2008, 382-388.
5.Denbow M. B., Grabau E. A., Lacy G. H., Kornegay E. T., Russell D. R., Umbeck P. F.: Soybeans transformed with a fungi phytase gene improve phos-phorus availability for broilers. Poultry Sci. 1998, 77, 878-881.
6.Douglas M. W., Peter C. M., Boiling S. D., Parsons C. M., Baker D. H.: Nutritional evaluation of low phytate and high protein corn. Poultry Sci. 2000, 79, 1586-1591.
7.Edwards H. M., Douglas M. W., Parsons C. M., Baker D. H.: Protein and energy evaluation of soybean meals processed from genetically modified high-protein soybeans. Poultry Sci. 2000, 79, 525-527.
8.Flachowsky G., Aulrich K., Bohme H., Halle I.: Studies on feeds from genetically modified plants (GMP) contributions to nutritional and safety assessment. Anim. Feed Sci. Technol. 2007, 133, 2-30.
9.Golovan S. P., Meidinger R. G., Ajakaiye A., Cottrill M., Wiederkehr M. Z., Barney D. J., Plante C., Polland J. W., Fan M. Z., Hayes M. A., Laursen J., Hjorth J. P., Hacker R. R., Phillips J. P., Forsberg C. W.: Pigs expressing salivary phytase produce low-phosphorus manure. Nature Biotechnol. 2001, 19, 731-745.
10.Guthrie T. A., Apgar G. A., Griswold K. E., Lindemann M. D., Radcliffe J. S., Jacobson B. N.: Nutritional value of a corn containing a glutamate dehydro-genase gene for growing pigs. J. Anim. Sci. 2004, 82, 1693-1698. 11.Hammond B. G., Vicini J. L., Hartnell G. F., Naylor M. W., Knight C. D.,
Robinson E. H., Fuchs R. L., Padgette S. R.: The feeding value of soybeans fed to rats, chickens, catfish and dairy cattle is not altered by genetic incor-poration of glyphosate tolerance. J. Nutr. 1996, 126, 717-727.
12.Harland B. F.: Dietary fibre and mineral bioavailability. Nutr. Res. Rev. 1989, 2, 133-147.
13.Hastad C. W., Tokach M. D., Goodband R. D., Nelssen J. L., Dritz S. S., DeRouchey J. M., Jones C. L.: Comparison of yellow dent and NutriDense corn hybrids in swine diets. J. Anim Sci. 2005, 83, 2624-2631.
14.Hill B. E., Sutton A. L., Richert B. T.: Effects of phytic acid corn, low--phytic acid soybean meal, and phytase on nutrient digestibility and excre-tion in growing pigs. J. Anim. Sci. 2009, w druku.
15.Humphrey B. D., Huang N., Klasing K. C.: Rice expressing lactoferrin and lysozyme has antibiotic-like properties when fed to chicks. J. Nutr. 2002, 132, 1214-1218.
16.Lee B. D., Kim D. J., Lee S. J.: Nutritive and economic values of high oil corn in layer diet. Poultry Sci. 2001, 80, 1527-1534.
17.Linneen S. K., DeRouchey J. M., Goodband R. D., Tokach M. D., Dritz S. S., Nelssen J. L., Snow J. L.: Evaluation of NutriDense low-phytate corn and added fat in growing and finishing swine diets. J. Anim. Sci. 2008, 85, 1556--1561.
18.Lucas D. M., Taylor M. L., Hartnell G. F., Nemeth M. A., Glenn K. C., Davis S. W.: Broiler performance and carcass characteristics when fed diets containing lysine maize (LY038 or LY038 x MON, or commercial 810), control, or conventional reference maize. Poultry Sci. 2007, 86, 2152-2161. 19.McNaughton J., Roberts M., Smith B., Rice D., Hinds M., Sanders C., Layton R., Lambs I., Delaney B.: Comparison of broiler performance when diets cotaining event DP3O5423-1, nontransgenic near-isoline control, or commercial reference soybean meal, hulls, and oil. Poultry Sci. 2008, 87, 2549-2561.
20.Nelson T. S., Ferrara L. W., Storer N. L.: Phytate phosphorus content of feed ingredients derived from plants. Poultry Sci. 1968, 47, 1372-1374.
21.Nyannor E. K. D., Adeola O.: Corn expressing an Escherichia coli derived phytase gene: comparative evaluation study in broiler chicks. Poultry Sci. 2008, 87, 2015-2022.
22.Nyannor E. K. D., Williams P., Bedford M. R., Adeola O.: Corn expressing an Escherichia coli derived phytase gene: a proof-concept nutritional study in pigs. J. Anim. Sci. 2007, 85, 1946-1952.
23.OQuinn P. R., Nelssen J. L., Goodband R. D., Knabe D. A., Woodworth J. C., Tokach M. D., Lohrmann T. T.: Nutritional value of a genetically improved high-lysine, high oil corn for young pigs. J. Anim. Sci. 2000, 78, 2144-2149. 24.Parsons C. M., Zhang Y., Araba M.: Availability of amino acids in high-oil
corn. Poultry Sci. 1998, 77, 1016-1019.
25.Pedersen C., Boersma M. G., Stein H. H.: Energy and nutrient digestibility in NutriDense corn and other cereal grains fed to growing pigs. J. Anim. Sci. 2007, 85, 2473-2483.
26.Powers W. J., Fritz E. R., Fehr W., Angel R.: Total and water-soluble phos-phorus excretion from swine fed low-phytate soybeans. J. Anim. Sci. 2006, 84, 1907-1915.
27.Ravindran V., Tabe L. M., Molvig L., Higgins T. J. W., Bryden W. L.: Nutri-tional evaluation of transgenic high-methionine lupins (Lupinus angustifo-lius) with broiler chickens. J. Sci. Food Agric. 2002, 82, 280-285. 28.Snow J. L., Douglas M. W., Batal A. B., Persia M. E., Biggs P. E., Parsons C. M.:
Efficacy of high available phosphorus corn in laying hen diets. Poultry Sci. 2003, 82, 1037-1041.
29.Spencer J. D., Allee G. L., Sauber T. E.: Growing-finishing performance and carcass characteristics of pigs fed normal and genetically modified low--phytate corn. J. Anim. Sci. 2000, 78, 1529-1536.
30.Spencer J. D., Allee G. L., Sauber T. E.: Phosphorus bioavailability and digestibility of normal and genetically modified low phytate corn for pigs. J. Anim. Sci. 2000, 78, 675-681.
31.Takada R., Otsuka M.: Effects of feeding high tryptophan GM-rice on growth performance of chickens. Internat. J. Poultry Sci. 2007, 6, 524-526. 32.Ufaz S., Galili G.: Improving the content of essential amino acids in crop
plants: goals and opportunities. Plant Physiol. 2008, 147, 954-961. 33.Veum T. L., Ledoux D. R., Raboy V.: Low-phytate barley cultivars improve
the utilization of phosphorus, calcium, nitrogen, energy, and dry matter in diets fed to young swine. J. Anim. Sci. 2007, 85, 961-971.
34.White C. L., Tabe L. M., Dove H., Hamblin J., Young P., Philips N., Taylor R., Gulati S., Ashes J., Higgins T. J. V.: Increased efficiency of wool growth and live weight gain in Merino sheep fed transgenic lupin seed containing sun-flower albumin. J. Sci. Food Agric. 2000, 80, 147-154.
35.Zhang Z. B., Kornegay E. T., Radcliffe J. S., Denbow D. M., Veit H. P., Larsen C. T.: Comparison of genetically engineered microbial and plant phytase for young broilers. Poultry Sci. 2000, 79, 709-717.
36.Zhang Z. B., Kornegay E. T., Radcliffe J. S., Wilson J. H., Veit H. P.: Com-parison of phytase from genetically engineered Aspergillus and canola in weanling pig diets. Poultry Sci. 2000, 78, 2868-2878.
Adres autora: doc. dr hab. Sylwester wi¹tkiewicz, ul. Krakowska 1, 32-083 Balice; e-mail: sylwester.swiatkiewicz@izoo.krakow.pl
