مهندسي ژنتيك و امنيت غذايي

Genetic Engineering and Food Security

امنيت غذايي يكي از مهمترين چالش‌هاي بشر براي مقابله با تهديدهاي تغيير اقليم و رشد جمعيت است. سرمايه‌گذاري در پژوهش‌هاي كشاورزي به‌ويژه تنوع ژنتيكي، پروژه‌هاي توالي‌يابي كامل ژنگان، شناسايي ژن‌هاي مهم زراعي و ديگر نوآوري‌هاي علمي در زمينه زيست‌فناوري گياهي مي‌تواند ابزاري قدرتمند براي مقابله با اين چالش در نظر گرفته شود. در طول تاريخ، كشاورزان با گزينش بهترين محصول خود براي كشت سال آتي، ناخودآگاه به بهبود ژنتيك محصول كمك كرده‌اند. بهنژادگران سنتي نيز با استفاده از دانش ژنتيك به موفقيت‌هايي در بهبود كمي و كيفي محصول‌هاي زراعي دست‌يافته‌اند ولي "روش‌هاي سنتي بهنژادي گياهان‌" با محدوديت‌هايي مواجه است. مهندسي ‌ژنتيك ابزاري مكمل، اما قدرتمند است كه مي‌تواند جهت رفع اين محدوديت‌ها به بهنژادگران كمك كند و سريع‌ترين فناوري مورد پذيرش در تاريخ كشاورزي به‌شمار مي‌آيد. پيشرفت‌هاي اخير در مهندسي ‌ژنتيك مانند ظهور و كاربر كريسپر-كس‌9 و تلن براي ويرايش ژنگان و ژن درايو، انقلاب جديدي در تحول‌هاي موجود ايجاد كرده است. اين فناوري‌ها مي‌توانند براي اصلاح موجودها بدون باقي‌گذاشتن ژن انتقالي (تراژن) در محصول پاياني مورد استفاده قرار گيرند. از اين‌رو، روش‌هاي نظارتي كمتري در كشورهاي مختلف در مورد محصول آن‌ها اعمال مي‌شود. از سوي ديگر "زيست‌شناسي مصنوعي" فرصتي است براي طراحي مسيرهاي متابوليكي براي توليد محصول‌هايي كه هرگز پيش از اين وجود نداشته يا توليد نشده است. افزايش تقاضا و بازار براي اين محصول‌ها موفقيت اين فناوري‌هاي روبه رشد را در توليد مواد غذايي و صنعتي در سال‌هاي آينده تضمين مي‌كند. در اين مقاله، به بررسي اين فناوري‌ها، برنامه‌هاي كاربردي آن‌ها براي دستيابي به امنيت غذايي، رعايت ايمني‌زيستي، چشم‌انداز‌هاي آينده و چالش‌هاي پيش‌رو خواهيم پرداخت.

Food security is one of the most important challenges with respect to the climate change and population growth. Investment in agricultural research in particular in the field of plant biotechnology can be considered as a powerful tool to comfront, these challenges. Historically, farmers used to harvest their best crop and save it as “seed” for planting in the next season. Plant breeders used the genetic knowledge to improve plants using different techniques. However, in spite of admirable achievements in producing more quality food in less land, traditional plant breeding techniques suffer from different limitations. Genetic engineering that can overcome the mentioned problems is considered as a complementary but more powerful tool to assist plant breeders to comfront their challenges and it is considered the fastest adopted technology in the history of agriculture. Recent advances in genetic engineering such as the advent and application of CRISPR-Cas9 and TALEN for genome editing and gene drive have revolutionized already existing revolutionary technology. These techniques can be used for the improvement of organisms without leaving any transgene inside the final product and hence are required less stringent regulatory procedures in different countries. “Synthetic Biology” provides the opportunity to design from scratch metabolic pathways to produce entirely new products never existed or produce already existing products in closed rooms with new methodologies. Increasing demand and market for these new products guarantee the successful mainstream of this new technology into food and industrially used material for years to come. In this article, these technologies, their applications for attainment of food security, safety considerations and future prospects and challenges, they may be facing, are reviewed.