Göttingen, Germany
April 27, 2020
Gene-editing technologies can help to make smallholder farming in Africa more productive, environmentally-friendly, and climate smart - Photo: S Koppmair
Plant breeding has considerably increased agricultural yields in recent decades and thus made a major contribution to combating global hunger and poverty. At the same time, however, the intensification of farming has had negative environmental effects. Increases in food production will continue to be crucial for the future because the world population and demand continue to grow. A recent study by the University of Göttingen shows that new plant breeding technologies - such as genetic engineering and gene editing - can help to increase food production whilst being more environmentally friendly. The results have been published in the journal Applied Economic Perspectives and Policy.
Professor Matin Qaim - Photo: University of Göttingen
For the study, the agricultural economist Professor Matin Qaim from the University of Göttingen evaluated 50 years’ worth of research from around the world. Since the 1960s, there has been a “Green Revolution”: high-yielding varieties of wheat, rice and maize have been developed and widely cultivated, especially in Asia and Latin America. As a result, crop yields tripled, which not only increased farmers’ incomes, but also improved ordinary consumers’ access to food. However, the high yields were accompanied by intensive use of chemical fertilizers and pesticides. In addition, developments concentrated on a small number of cereal species, which led to a reduction in agricultural diversity.
“Cereals are cheap sources of calories, which explains why hunger has been significantly reduced in recent decades,” explains Qaim. “Unfortunately, the Green Revolution was less successful in combating widespread micronutrient deficiency. This requires a more balanced diet and more diversity in agricultural production with more beans, vegetables, fruit and other locally adapted species.”
New molecular breeding technologies can help modify plants to produce higher yields. In addition, plants can be bred to require less fertilizer and pesticides because they make better use of soil nutrients and are more resistant to disease, pests and extreme weather conditions. The new technologies can also speed up the breeding of new traits, enabling faster adaptation to climate change. “Even though new methods like CRISPR were only invented a few years ago, they have already been used successfully in many different crops. The methods are relatively simple and inexpensive, so even small laboratories can use them to improve local species. This is an important step towards greater diversity,” says Qaim.
Genetically modified organisms (GMO) have been grown for about 25 years but remain controversial, especially in Europe. Although these varieties are classified as safe in scientific studies, there is still widespread public concern about possible health and environmental risks. To a large extent, these concerns are related to the fact that GMOs contain genes introduced from other species. “The low public acceptance has led to high regulatory hurdles that are not scientifically justified and seriously slow down the development of the technology,” explains Qaim. Gene-editing methods are different because they usually do not transfer foreign genes. In principle, the targeted changes in the plant’s DNA could occur naturally. “The problem is that the regulatory authorities in Europe treat plants developed using gene editing in the same way as genetically modified plants where foreign genes are introduced. This fuels public fears and prevents the further development and use of the technology in agriculture. Unfortunately, the European attitude has far-reaching implications for many poor countries, especially in Africa, where new agricultural technologies are particularly important for small farms,” says Qaim. “We urgently need a different and more evidence-based public discourse about new breeding technologies, because they can make an important contribution to sustainable agriculture and food security.”
Original publication: Qaim, M. (2020). Role of new plant breeding technologies for food security and sustainable agricultural development. Applied Economic Perspectives and Policy, https://doi.org/10.1002/aepp.13044
Wir brauchen dringend einen anderen gesellschaftlichen Diskurs über neue Züchtungstechnologien
Göttinger Agrarökonom wertet Forschungsergebnisse zu Ernährungssicherung aus
Die Pflanzenzüchtung hat in den vergangenen Jahrzehnten die landwirtschaftlichen Erträge drastisch gesteigert und damit maßgeblich zur Hunger- und Armutsbekämpfung beigetragen. Gleichzeitig haben sich aber auch negative Umwelteffekte ergeben. Steigerungen der Lebensmittelproduktion werden auch zukünftig wichtig sein, weil Weltbevölkerung und Nachfrage weiterhin wachsen. Eine aktuelle Studie der Universität Göttingen zeigt auf, dass neue Züchtungstechnologien – wie Gentechnik und Genomchirurgie – dabei helfen können, die Landwirtschaft produktiver und gleichzeitig umweltfreundlicher zu machen. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift Applied Economic Perspectives and Policy erschienen.
Für die Studie wertete der Agrarökonom Prof. Dr. Matin Qaim von der Universität Göttingen weltweite Forschungsergebnisse der letzten Jahrzehnte aus. Während der so genannten Grünen Revolution wurden seit den 1960er Jahren Hochertragssorten für Weizen, Reis und Mais gezüchtet und vor allem in Asien und Lateinamerika weit verbreitet angebaut. Hierdurch verdreifachten sich die Erträge, was nicht nur die Einkommen der Bauern steigerte, sondern auch den Zugang städtischer Verbraucher zu Lebensmitteln verbesserte. Die hohen Erträge gingen allerdings mit einem intensiven Einsatz chemischer Dünge- und Pflanzenschutzmittel einher. Außerdem konzentrierten sich die Entwicklungen auf wenige Getreidearten, was zur Reduktion der landwirtschaftlichen Vielfalt führte.
„Getreide liefert vor allem Kalorien, was erklärt, warum der Hunger in den letzten Jahrzehnten deutlich reduziert werden konnte“, erklärt Qaim. „Leider war die Grüne Revolution weniger erfolgreich, den weit verbreiteten Mikronährstoffmangel zu bekämpfen. Das erfordert eine ausgewogenere Ernährung und eine vielfältigere Landwirtschaft mit mehr Hülsenfrüchten, Gemüse, Obst und anderen lokal angepassten Arten.“
Mit den neuen, molekularen Züchtungstechnologien können Pflanzen so verändert werden, dass sie ertragreicher sind, gleichzeitig aber weniger Dünge- und Pflanzenschutzmittel benötigen, weil sie Bodennährstoffe besser ausnutzen und robuster gegen Krankheiten, Schädlinge und Wetterextreme sind. Außerdem kann die Züchtung neuer Eigenschaften deutlich beschleunigt werden, was eine schnellere Anpassung an den Klimawandel ermöglicht. „Obwohl Methoden wie CRISPR erst vor wenigen Jahren entwickelt wurden, sind sie bereits erfolgreich in vielen verschiedenen Pflanzenarten eingesetzt worden. Die Methoden sind relativ einfach und kostengünstig, so dass auch kleinere Labore sie verwenden können, um lokale Arten zu verbessern. Ein wichtiger Schritt in Richtung mehr Vielfalt“, so Qaim.
Gentechnisch veränderte Sorten werden seit rund 25 Jahren angebaut, sind aber vor allem in Europa umstritten. Obwohl diese Sorten wissenschaftlich als sicher gelten, gibt es in der Öffentlichkeit nach wie vor Ängste vor Umwelt- und Gesundheitsrisiken. Diese Ängste haben vor allem auch damit zu tun, dass mit Hilfe der Gentechnik artfremde Gene in die Pflanzen eingeschleust werden. „Die Ablehnung in der Bevölkerung hat zu hohen Zulassungshürden geführt, die wissenschaftlich unbegründet sind und die Technologie ausbremsen“, erläutert Qaim. Genomchirurgische Methoden sind anders, weil hierbei meist keine artfremden Gene übertragen werden. Die gezielten genetischen Veränderungen könnten prinzipiell auch auf natürlichem Wege entstehen. „Das Problem ist, dass die Zulassungsbehörden in Europa genomchirurgisch entwickelte Pflanzen genauso behandeln wie gentechnisch veränderte Pflanzen mit artfremden Genen. Das schürt die öffentlichen Ängste und verhindert die Weiterentwicklung und Nutzung der Technologie in der Landwirtschaft. Leider hat die europäische Haltung auch weitreichende Auswirkungen auf viele arme Länder, vor allem in Afrika, wo neue Agrartechnologien für die kleinbäuerliche Landwirtschaft besonders wichtig sind“, sagt Qaim. „Wir brauchen dringend einen anderen gesellschaftlichen Diskurs über neue Züchtungstechnologien, denn diese können einen wichtigen Beitrag für nachhaltige Landwirtschaft und Ernährungssicherung leisten.“
Originalveröffentlichung: Qaim, M. (2020). Role of new plant breeding technologies for food security and sustainable agricultural development. Applied Economic Perspectives and Policy, https://doi.org/10.1002/aepp.13044
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Species
