Biotechnology: Food, Feed, Fuel, and Pharmaceuticals for the Future of Humanity

1. Biotechnologia to przyszłość ludzkości: Żywność, pasze, paliwo i farmaceutyki Biotechnology:Food, Feed, Fuel, and Pharmaceuticalsfor the Future of Humanity Varel Bailey, Anita, Iowa, USA Jill Euken, Lewis, Iowa, USA

2. Varel Bailey 1200 akrów kukurydzy, soi, lucerny; bydło, trzoda chlewna, owce;

3. Jill Euken 2500 akrów kukurydzy, soi, lucerny; bydła opasowe, chów bydła mięsnego Specjalistyczna produkcja przemysłowa/biotechnologiczna Uniwersytet Stanowy Iowa

4. Uniwersytet Stanowy Iowa: Wyższa szkoła rolnicza uzyskująca wsparcie stanowe (ang. Land Grant Institution) Iowa State University: A Land Grant Institution • Badania • Edukacja • Działania o szerokim zasięgu

6. Why I use GMOs: Powody, dla których stosuję GMO: • Większe plony • Wyższa jakość produktów • Większa spójność plonów • Brak ryzyka związanego z terminowością stosowaniem środków chemicznych • Mniej „wypraw” na pola

7. Why I use GMOs (continued) Powody, dla których stosuję GMO (ciąg dalszy) • Większe nakłady producentów nasion na rzecz poprawy potencjału genetycznego • Możliwość uzyskiwania zróżnicowanych produktów dostosowanych do konkretnych zastosowań końcowych • Znaczny wzrost wydajności gospodarstwa w dalszej perspektywie • Zdrowe środowisko

8. “Triple Stack” Hybrid Showing Superior Performance Under Drought Conditions in NE Wyższa wydajność „potrójnej hybrydy” podczas suszy w NE Hybryda niemodyfikowana, poddana działaniu środka owadobójczego Potrójna hybryda, do której wprowadzono wszystkie trzy cechy genetyczne

9. Future Corn Production Produkcja kukurydzy w przyszłości Plony kukurydzy w przeszłości oraz tendencje w zakresie tej uprawy w Stanach Zjednoczonych tendencja na przestrzeni 10 lat tendencja na przestrzeni 25 lat tendencja na przestrzeni 15 lat Źródło: NCGA, listopad 2006 r.

10. Dalszy wzrost plonów kukurydzy - ogromne postępy na przestrzeni ostatnich dziesięciu lat Rzeczywisty wzrost poziomu hodowli w kontekście praktyk uprawy Źródło: marzec 2006. Crop Science. Ref# 46:528-543

11. Wpływ na ubezpieczenie plonów Dystrybucja kukurydzy z potrójną modyfikacją wiąże się z mniejszym ryzykiem niższych zbiorów • Obszar po lewej stronie krzywej gwarancji plonów mierzy prawdopodobieństwo uzyskania plonów poniżej tego poziomu. • Powierzchnia obszaru krzywej rozkładu potrójnej hybrydy (kolor brązowy) jest mniejsza od powierzchni objętej dystrybucją odmiany niemodyfikowanej (kolor pomarańczowy) po lewej stronie linii gwarancji zbiorów. • Krzywa rozkładu potrójnej hybrydy (kolor brązowy) oznacza niższą stawkę ubezpieczenia na wypadek uzyskania plonów poniżej gwarantowanego poziomu. Kukurydza niemodyfikowana Kukurydza z potrójną modyfikacją gęstość prawdopodobieństwa Gwarancja plonów Zbiory (bu/akr) Źródło: Agri Analytics

12. Tworzenie koncepcji BYE Kukurydza z potrójną modyfikacją charakteryzuje się wyższymi średnimi plonami i niższym ryzykiem ich utraty • GMO z potrójną modyfikacją daje lepsze wyniki niż odmiany niemodyfikowane, zwłaszcza w warunkach „stresu”. • Metody statystyczne i symulacyjne umożliwiają oszacowanie rozkładu plonów potrójnej hybrydy. • W przypadku producentów prowadzących uprawę kukurydzy potrójnie modyfikowanej, krzywa rozkładu plonów przechodzi z koloru pomarańczowego do brązowego. Kukurydza niemodyfikowana Kukurydza z potrójną modyfikacją Gęstość prawdopodobieństwa Plony (bu/akr) Źródło: Agri Analytics

13. Oferta sektora w zakresie soi* Stały rozwój osiągnięć w dziedzinie biotechnologii niemal w każdym roku Agronomia Jakość/Żywność Kwas stearodonowy Niska zawartość kwasów nasyconych (Monsanto) Rdza Wysoka zawartość β-konglicyniny Wysoka zawartość starynianów (Monsanto; Du Pont) Odporność na dikambę (Monsanto) Z zawartością przeciwciał: (przeciwko E. coli 0157:H) Pasza: soja wysokobiałkowa (Monsanto; Du Pont) Plon Niska zawartość fitynianu (DuPont) Niska zawartość kwasu linolenowego (Syngenta) Zmodyfikowana globulina 7S białka FF (DuPont) Choroba Duża zawartość oleju (Du Pont) Odporność na glifosat & izoksazol (Bayer)* Wysokie właściwości oleiste, wysoka zwartość stearynianów (DuPont) Mątwik sojowy GAT/Glifosat-ALS (Pioneer) Przetwórstwo: Soja wysoko-oleista (Monsanto) Odporność na herbicydy: 2,4-D (Dow) oraz herbicydy zawierające kwas aryloksyfenoksy propionowy Odmiana Liberty Link(Bayer) * Szacowany kanał dystrybucyjny osiągnięć biotechnologii w dziedzinie soi opracowany przez Amerykańskie Stowarzyszenie plantatorów soi, listopad 2007

14. Corn and Wheat Yield Comparisons Porównanie plonów kukurydzy i pszenicy Kukurydza Pszenica w bu (buszel) Lata 1987 - 2006

15. Warunki upraw GMO Requirements for GMOs • Wyższy koszt nasion • Specyfika zdarzeń • Wymóg 20% obszaru bezpieczeństwa w najbliższym sąsiedztwie w celu ograniczenia rozwoju odporności • „Ukierunkowanie” określonej produkcji na konkretne rynki • Rygorystyczny system śledzenia procesu produkcji

16. Costs for GMO Seed Koszt nasion GMO

17. Specificity of “Events” Specyfika osiągnięć

18. Bailey Farms Seed Corn Tags 2008 Oznakowania nasion kukurydzy w Bailey Farms w 2008 r.

19. Refuge Layout Options Opcje rozmieszczenia obszaru bezpieczeństwa Pole kukurydzy Bt Obszar bezpieczeństwa wolny od Bt Soja

20. Government Regulations of GMOs Nadzór rządowy nad uprawami GMO w Stanach Zjednoczonych • Ministerstwo Rolnictwa • Odpowiada za przepisy dotyczące upraw roślin i hodowli zwierząt genetycznie modyfikowanych • Agencja ds. Żywności i Leków (FDA) • Odpowiada za bezpieczeństwo artykułów żywnościowych • Agencja Ochrony Środowiska • Odpowiada za bezpieczeństwo środowiska

21. GMO: one tool in intensive management GMO: jedno narzędzie intensywnego gospodarowania • Antena GPS • System naprowadzania • Monitor do obserwacji plonów • i naprowadzania • Wydruk informacji na temat obszaru obsianego • Wydruk informacji o plonach • Strona internetowa „Know before you grow” [Dowiedz się, zanim rozpoczniesz uprawę]

22. GPS Technologies Allow Careful Tracking and Monitoring of GMO Crops Technologie GPS umożliwiają dokładne śledzenie i monitorowanie upraw GMO

23. Corn Planting, 2007 Varieties Zasiewy kukurydzy – odmiany 2007

24. Rolnik: Varel Bailey Gospodarstwo: Bailey Farms Pole: W 80 Rok: 2005 Działanie: Zbiór ziarna Uprawa/Produkt: KUKURYDZA Operacja: Zbiór -1 Powierzchnia: 72,46 akrów Średnie plony: 156,80 bu/akr Średnia wilgotność: 13,36% 2005Corn HarvestBaileyFarms Zbiór kukurydzy 2005 Szacunkowa ilość (masa sucha) (bu/akr) Powierzchnia (w akrach) Szacunkowa ilość (masa sucha) (bu/akr)

25. Sektor produkcji etanolu w USA • Obecna zdolność produkcyjna = • 169 zakładów;9,2mld galonów/rok • Zdolność produkcyjna zakładów w trakcie budowy lub rozbudowy: 5,7 mld galonów/rok • 71 nowych zakładów produkcji etanolu i inwestycji w zakresie rozbudowy w trakcie realizacji (niektóre inwestycje zostały zawieszone) Rozbudowa/Nowa budowa Zakłady prowadzące produkcję Źródło: CARD • W sezonie 2006/2007 do produkcji paliwa etanolowego zużyto 2,117 mld bu kukurydzy. • Szacuje się, że w roku gospodarczym 2007/2008 do produkcji tego paliwa zużyte zostaną 3 mld bu kukurydzy.2008/2009 marketing year.

26. Typowa amerykańska instalacja pierwszej generacji do produkcji etanolu (z ziarna) Destylacja Fermentator Etanol CO2 Enzymy biorące udział w hydrolizie skrobi Woda wyparka Mielenie Skrobia Cukier Ziarno Podestylacyjny susz kukurydziany i substancje rozpuszczalne (ang. Dried Distillers Grains and Solubles - DDGS)

27. U.S. Corn Statistics Dane statystyczne wykorzystania kukurydzy w Stanach Zjednoczonych • * M.in. składniki żywności, produkty przemysłowe, produkty higieniczne, itp. • Źródło: CARD

28. Dlaczego uprawy GMO mają znaczenie dla sektorów biopaliw i hodowli zwierząt Why GMOs are Important to the Biofuels and Livestock Industries • Plon • Jakość • Wyższa wydajność podczas przetwarzania • Wyższa wydajność (tj.enzymywskrobi) • Więcej produktów Typowa kukurydza zaatakowanaWestern Bean Cutworm (Loxagrotis albicosta Smith) Kukurydza GMO Herculex XTRA

29. Postanowienia ustawy energetycznej z 2007 r. 36 mld galonów etanolu do 2022 r. 21 mld galonów musi pochodzić z celulozy 2007 Energy Bill Mandates36 Billion gallon of ethanol by 202221 Billion gallon must come from cellulose Ogółem 36 Związany z uprawą kukurydzy 24 W mld galonów 12 Związany z biomasą 0 2000 2016 2022 2008 Źródło: U.S. DOE

30. The HUGE Challenge Before Us Stajemy przed ogromnym wyzwaniem 21 mldgalonów • Osiągnięcie poziomu 6 mld galonów paliwa etanolowego z ziarna rocznie (z zastosowaniem technologii znanej od tysiącleci) zajęło 30 lat. • Nowe postanowienia dotyczące biopaliw wymagają, aby produkcja zaawansowanych biopaliw osiągnęła poziom 21 mld galonów rocznie w ciągu 15 lat (przy czym obecnie brak jest odpowiednich roślin nadających pod uprawy komercyjne). 6 mldgalonów 30 lat 15 lat

31. Amerykańskie normy dotyczące paliw odnawialnych w 2007 r. Inne zaawansowane biopaliwa Biodiesel W mld galonów Biopaliwa celulozowe Konwencjonalny etanol (otrzymywany z ziarna) Źródło: Stowarzyszenie paliw odnawialnych (Renewable Fuels Association)

32. Technologie GMO umożliwiają „projketowanie Upraw” dla kątem produktów przemysłowych Uprawy bogate w celulozę, np. proso rózgowe oraz miskant, mogłyby dostarczać dużych ilości surowców dla potrzeb biorafinerii Dzięki modyfikacjom genetycznym rośliny mogą zawierać mniejszą ilość ligniny (której mikroorganizmy nie są w stanie metabolizować) Modyfikacje genetyczne mogą również zapobiegać kwitnieniu, a tym samym wyeliminować zjawisko niekontrolowanego przenoszenia pyłków

33. Platform Teams: Integrated Approaches to Research Zespoły specjalistów: zintegrowane podejście do badań Zakłady przetwórcze Nutrient Recycling Between Production and Processing Systems Etanol Gęstwa Hydroliza enzymatyczna Biomasa w postaci włóknistej Fermentacja cukru Integracja systemów R. Anex Odwodnienie Obróbka wstępna Odzysk amoniaku Synteza Fischera-Tropscha, Wytworzenie energii elektrycznej Zgazowanie Przygotowanie Amoniak Agroekologia M. Liebman Popiół bogaty w K, P Fermentacja A. Pometto Wstępna obróbka biomasy R. Raman Odzysk składników odżywczych R. C. Brown Rolnictwo wieloletnie K. J. Moore

34. Growing CF Lipase for Meristem Uprawa kukurydzy w celu pozyskania lipazy dla potrzeb Meristemu

35. Varel Baileyvgbailey@midlands.netJill Eukenjeuken@iastate.edu