Corso di laurea in Biotecnologie Industriali Valutazione del rischio ambientale per le biotecnologie di Valentina Spigoni Prof. Stefano Leonardi.

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1 Corso di laurea in Biotecnologie Industriali Valutazione del rischio ambientale per le biotecnologie di Valentina Spigoni Prof. Stefano Leonardi

2 Le FSEs Sono degli esperimenti che servono a valutare il rischio ambientale derivato dall’introduzione di colture geneticamente modificate, contenenti geni per la resistenza agli erbicidi (GMHT). Si vuole verificare l’ipotesi nulla che le nuove colture ingegnerizzate non abbiano effetti sulla biodiversità. Gli esperimenti vengono svolti confrontando i metodi di coltivazione tradizionali con quelli GMHT. Biodiversità misurata direttamente a livello di: Specie infestanti Invertebati

3 DOMANDA Il trattamento GMHT è:  Potente  Flessibile  Ecologicamente sostenibile???

4 year 1 cereal break crop year 2 cereal break crop Spaziale Temporale

5 Le colture scelte per l’esperimento sono: Mais Barbabietola Colza Le colture GMHT contengono i geni per la resistenza ad erbicidi ad ampio spettro: GLIFOSATO barbabietola GLUFOSINATO AMMONIO mais e colza Gli esperimenti si sono svolti in Gran Bretagna dal 2000 al 2003, dopo un anno di studi preliminari su piccola scala. IMPOSTAZIONE DEGLI ESPERIMENTI

6 In tutta la Gran Bretagna sono stati allestiti: 66 campi di barbabietola 68 campi di mais 67 campi di colza Ogni campo è stato seminato per metà con la coltura convenzionale e per metà con la coltura GMHT. La scelta dei campi

7 Durante gli esperimenti vengono fatti ripetuti controlli sul comportamento degli agricoltori “volontari” e tutto dev’essere scrupolosamente monitorato. Margini 5 punti di campionamento TRANSETTI META’ CAMPO

8 Il trattamento con gli erbicidi per le colture tradizionali [-------] [-------------------------------------------------------] Erbicida pre-emergenza Erbicida post-emergenza Mumero medio di spray: Bietola mais colza 2.7 1.6 1.6

9 Il trattamento con gli erbicidi per le colture GMHT [-----------------------] Erbicida post-emergenza Numero raccomandato di spray 1 o 2

10 RIASSUMENDO: ◊ I siti selezionati sono rappresentativi. ◊ Le quantità di erbicidi utilizzati nella coltura convenzionale e GMHT sono appropriati. ◊ Gli erbicidi nelle specie GMHT sono applicati più tardi e in minor quantità.

11 Weeds in fields with contrasting conventional and genetically modified herbicide-tolerant crops. I. Effects on abundance and diversity M. S. Heard, C. Hawes, G. T. Champion, S. J. Clark, L. G. Firbank et al. OBIETTIVO: verificare se il GMHT management causa effetti sull’abbondanza o sulla biodiversità delle specie infestanti. COLTURE UTILIZZATE: mais, barbabietola e colza e le rispettive specie GMHT. ANALISI A LIVELLO DI:  Seedbanks  Seed rains  Densità specie infestanti  Biomassa specie infestanti

12 Semi presenti in 1,5 kg di terreno raccolto ad una profondità di 15 cm. Il terreno viene setacciato e posto in serra a germinare. L’operazione è stata ripetuta prima della semina nel primo anno (anno t) e nei due successivi. Semi raccolti (fino alla raccolta) all’interno di trappole di 10 cm di diametro poste nel terreno. Conteggio delle specie recuperate in quadrati di 25 x 50 cm. L’operazione è stata ripetuta nei tre anni: dopo la semina, dopo l’ultima applicazione di erbicida e prima della raccolta. Raccolta delle specie infestanti dopo taglio in quadrati di 1 x 1m e loro peso. L’operazione è ripetuta il primo anno e i due successivi prima della raccolta.

13 COSA ABBIAMO MISURATO: Seedbank, t

14 Seedling, t Seedbank, t COSA ABBIAMO MISURATO:

15 Seedbank, t After herbicide, t COSA ABBIAMO MISURATO:

16 Seedbank, t Seedling, t COSA ABBIAMO MISURATO: Seed rain, t

17 Seedbank, t After herbicide, t Seedling, t Seed rain, t COSA ABBIAMO MISURATO: Biomassa e conta finale, t

18 Seedbank,, t+1,t+2 Seedbank, t, t+1,t+2 Seedling, t, After herbicide, t, Seed rain, t Biomassa & Conta finale, t COSA ABBIAMO MISURATO:

19 RISULTATI

20 Seedbank, t Nessuna differenza tra le colture Maggior densità di specie infestanti in tutte le crop GMHT (R=1.41-2.26) *p<0.05; **p<0.01; ***p<0.001 ***** ** Densità infestanti, t RISULTATI

21 Densità di infestanti più bassa in colza GMHT (R=0.7) Densità di infestanti più alta in mais GMHT (R=2.93) n.s. *** ** Post-erbicida, t 1 10 100 BeetMaizeS. Rape Biomass ( g m -2 ) *** ** Conventional GMHT Biomassa maggiore in mais GMHT (R=1.82) Biomassa più bassa in barbabietola e colza GMHT. (R=0.17&0.35) Biomassa, t

22 *** n.s.*** Seed rain, t Più basso in barbabietola e colza GMHT (R=0.31&0.21) Piante riproduttive più piccole in bietola e colza GMHT (R=0.41&0.6)

23 RIASSUNTO DELL’ANDAMENTO DEL VALORE R La seconda parte dell’esperimento che misura gli effetti sulla diversità ha dato risultati piuttosto piccoli e trascurabili. Pertanto non è stata riportata.

24 Weeds in fields with contrasting conventional and genetically modified herbicide-tolerant crops. II. Effects on individual species. M.S. Heard, C. Hawes, L.G. Firbank et al. OBIETTIVO: verificare se la tipologia di coltivazione GMHT causa differenze in 12 specie infestanti, (abbondanti e frequenti). DATI RACCOLTI: seedbanks seed rains densità specie infestanti biomassa specie infestanti

25 ELABORAZIONE DEI DATI Rapporto tra il numero di piantine spuntate e la densità dei suoi semi nel terreno Rapporto tra il numero di individui riproduttivi registrati prima del raccolto rispetto al numero di piantine spuntate Rapporto tra le densità di semi nel terreno in due anni successivi.

26 EFFETTI SULLE SPECIE BARBABIETOLA: (R=1.28-3.64) (R=1.28-3.64) Emergence: più alta (12 sp.) Biomassa: Survival: Seedbank:

27 BARBABIETOLA: Emergence: più alta (12 sp.) Biomassa: più bassa (10 sp.) (R=0.07-0.48) Survival: Seedbank:

28 BARBABIETOLA: Emergence: più alta (12 sp.) Biomassa: più bassa (10 sp.) Survival: più bassa (9 sp.) (R=0.15-0.56) Seedbank:

29 BARBABIETOLA: Emergence:più alta(12 sp.) Biomassa:più bassa (10 sp.) Survival:più bassa (9 sp.) Seedbank: più bassa (8 sp.; R=0.36-0.83) più alta (4 sp.; R=1.29-2.82)

30 MAIS: Emergence: più alta (8 sp.) (R=1.03-2.65) (R=1.03-2.65) Biomass: Survival: Seedbank:

31 MAIS: Emergence: più alta (8 sp.) Biomass: più alta (10 sp.) (R=1.06-18.21) Survival: Seedbank:

32 MAIS: Emergence: più alta (8 sp.) Biomass: più alta (10 sp.) Survival: più alta (8 sp.) (R=2.3-15.38) Seedbank:

33 MAIS: Emergence: più alta (8 sp Biomass: più alta (10 sp.) Survival: più alta (8 sp.) Seedbank: più bassa (10 sp) (R=0.35-0.87) (R=0.35-0.87) più alta (2 sp) più alta (2 sp) ( R=1.12-1.43) ( R=1.12-1.43)

34 COLZA: Emergence: più alta (9 sp.) (R=1.15-3.94) Biomass: Survival: Seedbank:

35 COLZA: Emergence: più alta (9 sp.) Biomass: più bassa (9 sp.) (R=0.11-0.87) Survival: Seedbank:

36 COLZA: Emergence: più alta (9 sp.) Biomass: più bassa(9 sp.) Survival: più bassa (9 sp.) (R=0.1-0.83) Seedbank:

37 COLZA: Emergence:più alta (9 sp.) Biomass: più bassa (9 sp.) Survival:più bassa (9 sp.) Seedbank: più bassa (11 sp.; R=0.36-0.96) più alta (1 sp.; R=0.84) più alta (1 sp.; R=0.84)

38 Le specie infestanti hanno tratto effetti negativi dalla coltivazione GMHT in barbabietola e colza. Alcune specie hanno tratto beneficio dal mais GMHT. Tali effetti protratti nel tempo potrebbero portare ad effetti negativi sulla biodiversità. CONCLUSIONI

39 I margini sono particolarmente importanti perché:  supportano una grande varietà di specie.  costituiscono l’habitat e una risorsa alimentare per numerosi invertebrati, mammiferi ed uccelli. Invertebrates and vegetation of field margins adjacent to crops subject to contrasting herbicide regimes in the Farm Scale Evaluations of genetically modified herbicide-tolerant crops. D. B. Roy, D. A. Bohan, et al.

40 Lo studio analizza gli effetti su diversi organismi: api, farfalle, vermi, e altri invertebrati. Ci soffermeremo solo a considerare le:. più bassa nelle colza GMHT (R = 0.66)

41 Large white Large white 9% in meno nei margini di colza GMHT 34% in meno 39% in meno 33% in meno 19% in meno 17% in meno 47% in meno HEDGE BROWN SMALL TORTOISESHELL GREEN-VEINED WHITE PEACOCK RINGLET MEADOW BROWN SMALL WHITE 40% in meno

42 *** * FARFALLE NEI MARGINI MAIS B.BIETOLA COLZA FIORI PRESENTI NEI MARGINI *** * ** *** * MAIS B.BIETOLA COLZA 1 0.5 1.5 Ratio GMHT/Conv. Stretta corrispondenza tra gli effetti sui fiori presenti nei margini e il numero di farfalle.

43 LE CRITICHE Gli autori delle FSEs nell’introduzione agli esperimenti specificano che: “le FSEs si riferiscono ad un particolare rischio ambientale di un particolare tratto di un ben specifico agro-ecosistema, e i RISULTATI NON DEVONO ESSERE ESTRAPOLATI” !!! Molti scienziati hanno lamentato il comportamento di alcuni media e gruppi ambientalisti (e anche le conclusioni degli autori stessi) che citano le FSEs come esempi di danno ambientale.

44 Secondo la critica infatti: Gli studi in questione misurano il numero di alcune specie che vivono in un ben ristretto habitat Pertanto esse dicono ben poco riguardo le comunità all’interno dell’habitat e nulla sulla biodiversità di un ecosistema. Gli studi sono rivolti direttamente alle specie infestanti e agli invertebrati, le conclusioni tratte sugli uccelli potrebbero essere valide MA nessuna conta è stata fatta direttamente. Se veramente si ritiene importante conservare la diversità allora non bisogna accanirsi contro le specie GMHT bensì regolare L’USO DI PESTICIDI. Un contadino che zappa interamente il suo campo o l’agricoltore che usa erbicidi tradizionali arando in modo meccanico non sono meno dannosi verso l’eventuale nutrimento degli uccelli.

45 Lo spostamento verso un tipo di agricoltura no-till può inoltre portare ad un minore consumo di energie, una maggiore “salute” del suolo rispetto al suo contenuto organico, rispettando le popolazioni microbiche e di invertebrati. Inoltre con l’aumento di produzione si potrebbero utilizzare le terre così risparmiate come riserve naturali.

46 BIBLIOGRAFIA Introduction. L.G.Firbank Preface. S.Zeki, editore Crop management and agronomic context of the Farm Scale Evaluation of genetically modified herbicide-tolerant crops. G.T.Champion et al. On the rationale and interpretation of the Farm Scale Evaluations of genetically modified herbicide-tolerant crops. G.R. Squire et al. Weeds in field with contrasting conventional and genetically modified herbicide-tolerant crops. I.Effects on abundance and diversity. M.S.Heard et al. Weeds in field with contrasting conventional and genetically modified harbicide-tolerant crops. II.Effects on individual species. M.S.Heard et al. Invertebrates and vegetation of field margins adjacent to crops subject to contrasting herbicide regimes in the Farm Scale Evaluations of genetically modified herbicide-tolerant crops. D. B. Roy, D. A. Bohan, et al.

47 Ban on triazine herbicides likely tyo reduce but not negate relative benefits of GMHT maize cropping. J.N.Perry et al. Damned if they do, damned if they don’t… Jim Jiles Biosafety trials darken outlook for transgenic crops in Europe. Jim Jiles UK field-scale evaluations answer wrong questions. B. Chassy