Fremtidssikring af afgrøder: Kan genredigering tackle fødevaresikkerhed?

Bedre landbrug er nødvendigt

Efterhånden som vores civilisation står over for sammenfaldet af en stigende befolkning og klimaustabilitet, vender spørgsmålet om fødevaresikkerhed tilbage i forgrunden af de vigtige udfordringer, der skal tackles. Til denne risiko lægges mange andre til listen, hvilket gør problemet endnu mere følsomt, såsom den fortsatte skade på biodiversitet og artsudryddelser, forurening, erosion af frugtbar jord, urbanisering af dyrkbare arealer osv.

Som følge heraf opbygges der et enormt pres på agronomer og planteforskere for at levere løsninger, der ideelt set kan håndtere alt på én gang ved at sikre kulstoflagring, øget fødevareproduktion og reduceret påvirkning af dyrkbare jordområder.

“Hvis vi ikke får dette rigtigt, tror jeg faktisk ikke, at noget andet virkelig, virkelig betyder noget” U.S. Secretary of State Anthony Blinken ved Global Solutions for Food Security-begivenheden i New York i september 2023

Et af de mest lovende værktøjer er genetisk engineering, men det har et andet fokus end tidligere afgrøde-genredigering. Hvor det tidligere fokus har været på at presse højere udbytter ud for enhver pris og i takt med tunge kemiske input, kan mere avancerede metoder kombinere højere produktion med mere bæredygtige resultater.

Dette er argumentet udviklet af Stephen Long, professor i afgrødescience og plantebiologi ved University of Illinois Urbana-Champaign, i en publikation¹ med titlen “Behov og muligheder for at fremtidssikre afgrøder og brugen af afgrødesystemer til at afbøde atmosfæriske ændringer”.

En foranderlig planet

Et dystert billede?

Før vi diskuterer, hvordan vi skal tilpasse os, skal vi forstå, hvad der ændrer sig, og billedet er ekstremt komplekst. Global opvarmning forventes ikke kun at ændre de gennemsnitlige forhold, så nogle områder bliver mere frugtbare og andre mindre, men også at øge hyppigheden og alvoren af ekstreme begivenheder.

Dette inkluderer ekstreme temperaturer, tørke, oversvømmelser og overfladeozonniveauer, som alle kan påvirke afgrødeudbyttet dramatisk, endda mere end en generel ændring af gennemsnitsforholdene, hvor en ændring af landbrugsmetoder kunne være tilstrækkelig.

Atmosfærisk CO2 nåede 427 ppm i 2024 og forventes at være omkring 600 ppm i 2050−2060. I et sådant scenarie kunne den globale gennemsnitstemperatur stige yderligere 1,2 °C inden 2050−60, op til 2,7 °C over de førindustrielle temperaturer.

Med hensyn til mad vil verden have brug for mellem 35 og 56 % mere mad inden 2050 på grund af en stigning i forbruget per indbygger, en voksende befolkning og øget spild af fødevareproduktion, efterhånden som flere mennesker flytter til byerne.

Når dette kombineres med de forventede afgrødetab fra ekstreme begivenheder og klimaændringer, svarer det omtrent til, at den globale fødevareproduktion næsten skal fordobles inden 2050.

Ikke al dårlige nyheder

Dog har den stigende CO2, der ligger bag klimaændringerne, en positiv effekt: den stimulerer plantevækst. Faktisk anvendes øgede CO2-koncentrationer rutinemæssigt i drivhuse for at øge udbyttet.

“Moderne elitevarianter af ris og soja viser udbytteforøgelser på cirka 30 % med en forhøjelse af CO2 til de forventede niveauer i 2050−60. C4-afgrøder—majs og sorghum—viser ingen udbytteforøgelse, da de allerede er CO2-mættede ved nutidens allerede forhøjede niveauer”

Dette er især sandt for planter med C3-metabolisme, som omfatter de fleste ikke-tropiske afgrøder og udgør en stor del af verdens basisafgrøder (C4-planter har en anden metabolisme, som koncentrerer CO2 i bladet før fotosyntese, så det giver mening, at de omgivende CO2-niveauer er mindre relevante for dem).

Kilde: GforG

En anden god nyhed er, at fordobling af afgrødeudbyttet ikke kun er muligt, det er allerede opnået, i det mindste for nogle specifikke afgrøder.

For eksempel har massive FoU-investeringer fra landbrugskoncernen allerede fordoblet udbyttet af majs, mens andre basisafgrøder som ris, hvede, kartofler og sorghum (vigtige i Afrika og tropiske regioner) er bagefter.

Kilde: Royal Society Publishing

Håndtering af landbrugsproblemer

Lavtløftet ozon

Troposfærisk ozon (O3) er et sekundært forurenende stof, der dannes ved sollys’ virkning på flygtige organiske forbindelser og kvælstofoxider i forurenede luftmasser.

I dag kan niveauer på >100 ppb ofte findes i landdistrikter i USA’s majsbælte, med betydeligt højere niveauer i de store afgrødeproduktionsområder i Kina og Indien.

“Ozon forårsager allerede 5 % tab for soja og cirka 10 % for majs i USA, hvilket koster omkring 9 milliarder dollars årligt. I alt kan dette resultere i op til 10 % tab af globale afgrøder.”

Genetisk modificering af plantens anatomi, især stomata (de små åbninger, der lader luft komme ind i bladene), kan reducere ozonpenetration og -skade. Efterhånden som CO2-koncentrationen stiger, bør færre åbne stomata ikke påvirke fotosynteseeffektiviteten drastisk.

Kilde: ScienceFacts

Øgning af produktionen af antioxidanter i planten kan også hjælpe med at reducere oxidation fra ozonmolekyler og forbedre plantens samlede modstand mod stress.

Tørke og vandforbrug

Højere temperaturer og mere ekstremt vejr forventes at være forbundet med flere vandmangel.

Inden 2050 forventes globale udbyttetab på grund af tørke i majs at stige til 21,3 % fra et tidligere gennemsnit på 12,0 % for perioden 1961–2006, og for hvede fra 9,6 % til 15,5 %.

Andelen af regioner, der er påvirket af tørke, vil stige mest i Afrika og Oceanien, fra nuværende 22 % og 15 % henholdsvis til 59 % og 58 % ved århundredets slutning.

Her også kan mindre stomataåbning hjælpe med at reducere vandbehovet i planter og mindske stress under tørke.

Resultatet var en 15 % forbedring i vandforbrugseffektivitet på bladniveau i feltvokset tobak og en 30 % reduktion i hele plantens vandforbrug. På grund af den høje hastighed, hvormed den kan genetisk modificeres, bruges tobak ofte som testplatform til at studere ændringer, der kan anvendes i en række andre planter.

Genetisk engineering, såsom indførelsen af Bacillus subtilis cold shock protein B (cspB) i planten, kan forbedre tørkeresistensen, men er endnu ikke overført til kommercielle anvendelser.

Forøgelse af kulstoflagring

I sidste ende er planter maskiner, der omdanner vand, CO2 og sollys til organisk materiale. Kun 50 % af biomassen fra afgrøder høstes, og resten efterlades i form af stilke eller rødder.

Hvis dette organiske materiale kunne forblive i jorden i stedet for at nedbrydes inden for få år, ville det øge den netto terrestriske kulstofsink med 50 %.

Dybere rødder kombineret med ingen-pløjning landbrugsmetoder kan være svaret, med flere mekanismer, der aktiveres på én gang, når stærkere rodsystemer bliver designet, enten gennem genetisk manipulation eller dedikerede avlsprogrammer:

• Forbedring af jordkvaliteten og dens evne til at holde på vand.
• Forbedring af plantens modstand mod tørke, så kulstofoptagelsen forbliver høj til enhver tid.

Ændring af cellevægssammensætningen med mere lignin og flere lange kulstofmolekyler kunne også gøre det døde organiske materiale meget mere modstandsdygtigt over for nedbrydning, så kulstoffet fastholdes i jorden i årtier, eller endda århundreder og længere.

Endelig kan en endnu mere proaktiv tilgang tages, med målet om direkte “dyrke” og fastholde kulstof i industriel skala. Forskere har identificeret højproduktiv C4-perennial græsser som Miscanthus × giganteus eller switchgrass (Panicum virgatum) og prairie cordgrass (Spartina pectinata), som kan fastholde op til 130 ton CO2 per hektar på ét år, eller måske endda mere for visse sorter.

Ved brug af BECCS (bioenergi med kulstofopsamling og -lagring) kan dette biomasse brændes for at generere elektricitet, og den resulterende CO2 opsamles og overføres til dyb underjordisk lagring.

Kilde: Penn State University

Udarbejdelse af passende reguleringer

Navigering af modstridigheder

Et problem med masseudrulning af sådanne modificerede afgrøder, der kan opretholde udbyttet i mødet med klimaændringer eller endda bidrage til at afbøde dem, er, at det helt sikkert vil kræve brug af GMO-afgrøder.

I den sammenhæng kan modvilligheden i store regioner til at bruge sådanne afgrøder udgøre en stor hindring for enhver bioteknologi-drevet løsning på klimaændringer og fødevaremangel.

Dette er især sandt for EU, som ofte forbyder GMO-afgrøder direkte. Men andre regioner har også en tendens til fuldstændigt at forbyde GMO’er fra økologiske mærkninger, på trods af strenge mål om at øge andelen af deres landbrug, der falder ind under den økologiske mærkning.

Så i den nuværende lovgivningsmæssige kontekst kan beskyttelse af miljøet gennem mere økologisk landbrug betyde at skade miljøet ved at gå glip af forbedrede udbytter og øget kulstofoptagelse.

Dette var emnet for en publikation i det prestigefyldte videnskabelige magasin Cell² med titlen “Nye genomiske teknikker i økologisk produktion: Overvejelser for videnskabsbaseret, effektiv og acceptabel EU-regulering”.

CRISPR og andre nye genomiske teknikker (NGT’er)

Et centralt spørgsmål er at skelne nye genomiske teknikker (NGT’er) fra de ældre, mere grove metoder, der tidligere blev brugt til at skabe GMO’er.

Denne meget mere kontrollerede og præcise metode til genetisk engineering omfatter CRISPR-Cas9, site-directed nuclease technology (SDN), oligonucleotide-directed mutagenesis (ODM) og RNA-afhængig DNA-methylering (RdDm).

I modsætning til at indsætte et fremmed gen i en plante, kan NGT enten skabe en målrettet mutation, der kunne have forekommet naturligt, eller indsætte materiale fra en plante, der naturligt kunne have krydset med målafgrøden.

“Økologisk landbrug kan spille en vigtig rolle i overgangen til mere bæredygtige fødevaresystemer, Et større fokus på effektivitet og modstandsdygtighed kan opnås ved at introducere en større diversitet af afgrøder, hvis udvikling kan faciliteres og accelereres af NGT’er.”

Så selvom de ikke er fuldstændigt “naturlige”, skaber NGT’er heller ikke noget nyt, der aldrig kunne forekomme spontant, men snarere “leder naturens hånd”.

Fortalere for denne holdning mener, at det er nødvendigt at forstå NGT’ernes natur og foretage nuancerede skel mellem de overvejede teknologier (GMO’er versus NGT’er).

Kan økologiske mærkninger tilpasse sig NGT’er?

En stor grund til, at både regulatorer og offentligheden har været tilbageholdende med at acceptere selv “naturlige” NGT’er i den økologiske mærkning, er at det i høj grad kan skade denne mærkningsopfattelse.

I stedet foreslår artikelforfatterne at skabe mærkningsordninger “økologisk + NGT”, som tydeligt gør klart, at det ikke kun er den “klassiske økologiske” landbrugsordning, men heller ikke de sædvanlige GMO’er.

Hvis økologisk landbrug er en fremmet type landbrugsproduktion i EU, skal alle former for økologisk produktion (inklusive NGT+) accepteres, når man vurderer omfanget af de økologiske mål i EU.

Dette kunne åbne vejen for en bredere udbredelse af økologiske dyrkningsmetoder uden at gå på kompromis med udbyttet. Især da økologiske mærkninger går langt ud over blot plantevarianten, men også omfatter dyrkningsmetoder som brug af pesticider og herbicider, pløjning og såningsmetoder osv.

Afsluttende tanker om genredigering og landbrugsmæssig modstandsdygtighed

Ændrede klimaforhold og øget efterspørgsel efter mad er både en stor risiko og en stor mulighed.

På den ene side kan det forårsage enorm menneskelig lidelse og økologisk skade. På den anden side kan det være den impuls, der opfordrer os til at skabe bedre og mere bæredygtige former for landbrug.

Dette vil sandsynligvis ske gennem en eller anden modificering af vores afgrøders genetik, som det har været siden landbrugets begyndelse.

Nye genomiske teknikker kan nu bruge den store mængde genomisk data, der er akkumuleret i de sidste årtier, til at skabe mere modstandsdygtige og produktive planter.

Samtidig skal vores reguleringer og opfattelse af genetisk engineering også udvikles. Det ultimative mål om at beskytte miljøet vil skulle overvinde forudindtagede holdninger til GMO’er, som blev skabt, da genetisk engineering stadig var relativt primitiv.

Dette betyder ikke, at ukontrolleret modificering af vores biosfære bør løbe løbsk, men at en mere åben og omhyggelig tilgang, der udnytter alle tilgængelige nye værktøjer, kan give de bedst mulige resultater, mens de fleste risici afbødes.

Innovator inden for plantegenetisk engineering

Corteva

Corteva er en global leder inden for landbrugsteknologi, især kemikalier og frø. Den er også meget aktiv inden for ny landbrugsteknologi som robotteknik.

Med 17,2 milliarder dollars i nettoomsætning i 2023, over 22.500 ansatte og over 10.000.000 kunder er virksomheden blandt de største i sin sektor, sammen med de amerikanske konkurrenter Bayer og Syngenta.

Generelt, og måske afspejlende en dybere tendens med reduceret forbrug og øget konkurrence, er salget af kemikalier (pesticider, herbicider osv.) faldet i 2024, mens frøsalget er steget.

Kilde: Corteva

Ved et dybere kig er Cortevas kerneforretning inden for frø majs og soja, som udgør hoveddelen af virksomhedens indtægter i dette segment. Mest bemærkelsesværdigt er Cortevas “Enlist E3” soja, med resistens over for 3 herbicider (2,4-D cholin, glyphosat og glufosinat), som er vokset fra under 5 % i 2019 til at udgøre >65 % af det amerikanske marked.

Inden for afgrødebeskyttelse/kemikalier udgjorde herbicider mere end halvdelen af salget, mens resten primært bestod af insekticider og svampemidler.

Corteva har bygget sin nuværende forretning omkring traditionelt industrielt landbrug, som stadig er en meget profitabel aktivitet, der understøtter det nuværende FoU-budget.

Dog, som vi diskuterede her og i en tidligere “Future of farming” artikel, åbner nye muligheder sig, med Corteva i spidsen:

• Genredigering af eksisterende afgrøder, inklusive ved brug af CRISPR-teknologi.
• Et innovationshub for ag-tech startups, Corteva Catalyst. “En maskinlæringsplatform hjælper med at kortlægge sektoren og identificere teknologier, der er relevante for Cortevas forskningsprioriteter.”
• Biostimulantia, biokontrol og andre produkter af naturlig oprindelse som insektferomoner med dokumenteret og forudsigelig ydeevne.
• Kvælstoffikserende bakterier (BlueN™ eller Utrisha™ N) for at skabe ekstra kemikaliefri gødning.
• Korn bio-fortificeret med vitamin A for at forbedre ernæringen i fattige lande.
• Gående robotter til rækkeafgrøder.
• Eksperimenter med implementering af AI i gårde, fra frugtplukning til at identificere de bedste planter til egenskabsudvælgelse til frøproduktion.
• Komplet suite af softwareløsninger, fra landbilleddata til farm management software og overvågning og salg af CO2-kvoter.

Corteva ser også aktivt på den fremtidige stigende efterspørgsel efter grønne biobrændstoffer og specialproteiner, hver med et adresserbart marked på 10‑30 milliarder dollars inden 2035.

Kilde: Corteva

Så samlet set, mens Corteva er en gigant inden for de “gamle” industrielle landbrugsmetoder, er den også tydeligt bevidst om ændringerne i sektoren og positionerer sig til at blive en lige så stor og succesfuld virksomhed, der er tilpasset de hurtigt skiftende landbrugspraksisser.

Seneste Corteva (CTVA) aktienyheder og udviklinger

Refererede studier

<sup>1. Long Stephen P. (2025) Behov og muligheder for at fremtidssikre afgrøder og brugen af afgrødesystemer til at afbøde atmosfæriske ændringer. Phil. Trans. R. Soc. 29 maj 2025. http://doi.org/10.1098/rstb.2024.0229
2. Molitorisová, Alexandra, et al. (2025) Nye genomiske teknikker i økologisk produktion: Overvejelser for videnskabsbaseret, effektiv og acceptabel EU-regulering. Cell Reports Sustainability, 30. maj 2025. https://www.cell.com/cell-reports-sustainability/fulltext/S2949-7906(25)00101-6</sup>