Tulevaisuuden satojen turvaaminen: Voiko geenieditointi vahvistaa ruokaturvaa?

Maataloutta on kehitettävä

Väestönkasvu ja ilmaston epävakaus nostavat ruokaturvan jälleen keskeiseksi maailmanlaajuiseksi kysymykseksi. Samalla luonnon monimuotoisuuden heikkeneminen, lajikato, saastuminen, viljelymaan eroosio ja peltojen rakentaminen lisäävät ruokajärjestelmään kohdistuvia paineita.

Kasvinjalostajilta ja kasvibiologeilta odotetaan siksi ratkaisuja, jotka voisivat kasvattaa ruoantuotantoa, vähentää viljelymaan kuormitusta ja joissakin tapauksissa edistää hiilen sitoutumista.

”Jos emme onnistu tässä, en oikeastaan usko, että millään muulla on kovin paljon merkitystä.”

Yhdysvaltain ulkoministeri Antony Blinken Global Solutions for Food Security -tilaisuudessa New Yorkissa syyskuussa 2023

Geenitekniikka on yksi mahdollinen työkalu. Uusien menetelmien tavoitteena ei ole ainoastaan kasvattaa satoa, vaan myös kehittää lajikkeita, jotka kestävät paremmin kuivuutta, kuumuutta ja muita rasitteita. Menetelmän hyödyt ja riskit riippuvat kuitenkin muokattavasta ominaisuudesta, viljelyjärjestelmästä ja sääntelystä.

Tätä näkökulmaa käsittelee Illinoisin yliopiston Urbana-Champaignin kampuksen kasvituotannon ja kasvibiologian professori Stephen Long julkaisussaan¹ ”Needs and opportunities to future-proof crops and the use of crop systems to mitigate atmospheric change”.

Muutoksessa oleva planeetta

Synkkä kuva?

Ennen sopeutumiskeinojen tarkastelua on ymmärrettävä, miten olosuhteet muuttuvat. Ilmaston lämpeneminen muuttaa keskimääräisiä kasvuoloja eri alueilla ja lisää monien ääri-ilmiöiden yleisyyttä tai voimakkuutta.

Äärimmäinen kuumuus, kuivuus, tulvat ja alailmakehän otsoni voivat heikentää satoja voimakkaasti. Lyhyet ääri-ilmiöt voivat joissakin tilanteissa aiheuttaa suuremman vahingon kuin keskimääräisten olojen hidas muutos, johon viljelymenetelmiä voidaan asteittain sopeuttaa.

Ilmakehän hiilidioksidipitoisuus oli vuonna 2024 noin 427 miljoonasosaa ja voi skenaariosta riippuen lähestyä 600 miljoonasosaa vuosina 2050–2060. Lämpötilan kehitys riippuu tulevista päästöistä, joten yksittäistä tarkkaa nousulukua ei voida pitää varmana ennusteena.

Useissa arvioissa maailman ruoankysynnän on ennakoitu kasvavan vuoteen 2050 mennessä noin 35–56 prosenttia väestönkasvun, kulutustottumusten ja ruokahävikin vuoksi. Arviot vaihtelevat lähtövuoden, oletusten ja käytetyn mallin mukaan.

Kun tähän lisätään ilmastonmuutokseen ja ääri-ilmiöihin liittyvät satotappiot, tuotannon tehostamisen tarve on suuri. Tämä ei kuitenkaan tarkoita, että maailman ruoantuotannon olisi yksiselitteisesti lähes kaksinkertaistuttava vuoteen 2050 mennessä.

Kaikki ei ole huonoja uutisia

Ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden nousu voi nopeuttaa joidenkin kasvien yhteyttämistä, minkä vuoksi kasvihuoneissa käytetään hiilidioksidilannoitusta. Avomaalla hyötyä voivat kuitenkin rajoittaa ravinteiden ja veden puute, kuumuus, tuholaiset sekä sadon ravintoarvon heikkeneminen.

”Nykyaikaiset riisi- ja soijalajikkeet tuottivat noin 30 prosenttia suuremman sadon, kun hiilidioksidipitoisuus nostettiin vuosille 2050–2060 ennakoidulle tasolle.

C4-kasvien, kuten maissin ja durran, sato ei kasvanut, koska niiden yhteyttäminen on jo pitkälti kyllästynyt nykyisilläkin hiilidioksidipitoisuuksilla.”

Hiilidioksidilannoitus vaikuttaa voimakkaimmin C3-yhteyttämistä käyttäviin kasveihin, joihin kuuluvat monet lauhkean vyöhykkeen viljelykasvit. C4-kasvit keskittävät hiilidioksidia lehden sisällä ennen yhteyttämistä, joten ilman hiilidioksidipitoisuuden nousu vaikuttaa niihin yleensä vähemmän.

Lähde: GforG

Joidenkin viljelykasvien sadot ovat kasvaneet viime vuosikymmeninä huomattavasti, mikä osoittaa, että jalostus, paremmat viljelymenetelmät ja tutkimus voivat lisätä tuotantoa.

Esimerkiksi maissin keskisadot ovat monilla alueilla yli kaksinkertaistuneet. Kehitykseen ovat vaikuttaneet sekä julkinen ja yksityinen tutkimus että jalostus, lannoitus, kastelu ja muu agronomia. Riisin, vehnän, perunan ja durran kehitys on ollut alueittain erilaista.

Lähde: Royal Society Publishing

Maatalouden haasteisiin vastaaminen

Alailmakehän otsoni

Troposfäärin otsoni (O₃) on toissijainen ilmansaaste, jota syntyy auringonvalon vaikuttaessa haihtuviin orgaanisiin yhdisteisiin ja typen oksideihin saastuneessa ilmassa.

Yli 100 miljardisosan pitoisuuksia voidaan ajoittain mitata Yhdysvaltain maissivyöhykkeen maaseutualueilla. Myös Kiinan ja Intian tärkeillä viljelyalueilla korkeat otsonipitoisuudet vahingoittavat kasveja.

”Otsoni aiheuttaa Yhdysvalloissa jo noin viiden prosentin satotappiot soijalle ja noin kymmenen prosentin tappiot maissille, mikä maksaa arviolta yhdeksän miljardia dollaria vuodessa. Maailmanlaajuisesti tappiot voivat nousta jopa kymmeneen prosenttiin.”

Ilmarakojen määrään ja toimintaan vaikuttava jalostus tai geenimuokkaus voisi vähentää otsonin pääsyä lehtiin. Ilmarakojen vähäisempi avautuminen voi kuitenkin vaikuttaa myös yhteyttämiseen ja jäähdytykseen, joten ominaisuus on optimoitava kasvilajin ja kasvuolojen mukaan.

Lähde: ScienceFacts

Kasvin omien antioksidanttijärjestelmien vahvistaminen voisi lisäksi vähentää otsonin aiheuttamaa hapetusstressiä ja parantaa stressinsietoa.

Kuivuus ja veden käyttö

Lämpeneminen ja sään ääri-ilmiöt lisäävät monilla alueilla veden niukkuutta ja kuivuusriskiä.

Erään malliarvion mukaan maissin maailmanlaajuiset kuivuudesta johtuvat satotappiot voivat nousta vuoteen 2050 mennessä 12,0 prosentista 21,3 prosenttiin ja vehnän 9,6 prosentista 15,5 prosenttiin. Todellinen kehitys riippuu päästöistä, sopeutumisesta ja alueellisista oloista.

Kuivuudesta kärsivien alueiden osuuden on arvioitu kasvavan erityisen voimakkaasti Afrikassa ja Oseaniassa: nykyisestä noin 22 ja 15 prosentista vuosisadan loppuun mennessä 59 ja 58 prosenttiin. Nämäkin luvut perustuvat tiettyihin mallioletuksiin.

Ilmarakojen avautumisen säätely voisi vähentää kasvien vedenkulutusta ja lieventää kuivuusstressiä, jos muutos ei samalla rajoita liikaa yhteyttämistä.

”Kentällä kasvatetun tupakan lehtitason vedenkäytön tehokkuus parani 15 prosenttia ja koko kasvin vedenkulutus väheni 30 prosenttia. Tupakkaa käytetään usein mallikasvina, koska sitä voidaan muokata nopeasti, mutta tulokset on varmistettava erikseen ravintokasveissa.”

Esimerkiksi Bacillus subtilis -bakteerin kylmäsokkiproteiini B:tä (cspB) hyödyntävillä ratkaisuilla on tutkittu kuivuudenkestävyyttä. Kaikki tällaiset tutkimustulokset eivät ole johtaneet kaupallisiin lajikkeisiin, ja vaikutus riippuu kasvista ja ympäristöstä.

Hiilen sitomisen tehostaminen

Kasvit muuttavat vettä, hiilidioksidia ja auringon energiaa orgaaniseksi aineeksi. Korjattavan sadon osuus kokonaisbiomassasta vaihtelee kasvilajeittain, ja pelloille jää varsia, juuria ja muita kasvinosia.

Jos suurempi osa tästä orgaanisesta aineesta säilyisi maaperässä hajoamatta nopeasti, maaperän hiilivarasto voisi kasvaa. Vaikutuksen suuruus riippuu kuitenkin maaperästä, ilmastosta, mikrobeista ja viljelymenetelmistä, eikä pysyvää 50 prosentin lisäystä maailman maahiilinieluun voida olettaa.

Syväjuuriset kasvit ja vähämuokkauksinen viljely voivat yhdessä tukea maaperän hiilivarastoa ja vedenpidätystä. Vahvempia juuristoja voidaan kehittää sekä jalostuksella että geenitekniikalla:

• Maaperän rakenteen ja vedenpidätyskyvyn parantaminen.
• Kasvien kuivuudensietokyvyn vahvistaminen ja sadon säilyttäminen kuivina kausina.

Soluseinän koostumuksen muuttaminen esimerkiksi lisäämällä ligniiniä tai muita hitaasti hajoavia hiiliyhdisteitä voisi pidentää kasvijätteen viipymistä maaperässä. Samalla on arvioitava vaikutukset ravinteiden kiertoon, rehun laatuun ja kasvin kasvuun.

Toinen mahdollisuus on kasvattaa suurituottoisia monivuotisia C4-heiniä, kuten Miscanthus × giganteus -jättiruokoa, virginiapaniikkiheinää (Panicum virgatum) tai preeriaheinää (Spartina pectinata). Tutkimuksissa on esitetty hyvin suuria hehtaarikohtaisia hiilensidonta-arvioita, mutta bruttosidonta ei ole sama asia kuin pitkäaikainen nettovarastointi ja tulokset vaihtelevat olojen mukaan.

BECCS-menetelmässä biomassasta tuotetaan energiaa, syntyvä hiilidioksidi otetaan talteen ja siirretään geologiseen varastoon. Menetelmän ilmastohyöty riippuu koko elinkaaren päästöistä, maankäytöstä, kuljetuksesta ja varastoinnin pysyvyydestä.

Lähde: Penn State University

Tarkoituksenmukaisen sääntelyn luominen

Ristiriitaisten tavoitteiden yhteensovittaminen

Ilmastoa kestävien ja mahdollisesti hiiltä sitovien lajikkeiden laaja käyttöönotto voi edellyttää geenimuokattuja kasveja joissakin sovelluksissa. Kaikkia ehdotettuja ominaisuuksia ei silti tarvitse toteuttaa muuntogeenisin menetelmin, sillä myös tavanomainen jalostus ja uudet genomitekniikat ovat vaihtoehtoja.

Jos alueet suhtautuvat kaikkiin tällaisiin kasveihin samalla tavalla niiden ominaisuuksista ja käytetystä menetelmästä riippumatta, se voi hidastaa biotekniikkaan perustuvien ratkaisujen kehittämistä. Varovaisuus on silti perusteltava tapauskohtaisella riskiarviolla.

EU:ssa muuntogeenisten kasvien hyväksyntä ja viljely ovat tiukasti säänneltyjä, mutta niitä ei ole kokonaan kielletty. Luomusäännöt eivät tällä hetkellä salli GMO-kasveja, ja myös muilla alueilla luomumerkinnät rajaavat geenitekniikan käyttöä.

Luomutuotannon ympäristövaikutukset riippuvat satotasosta, maankäytöstä, torjunta-aineista, ravinnehuollosta ja monista muista tekijöistä. Geenitekniikan hyväksyminen tai hylkääminen ei yksin ratkaise sitä, onko viljelyjärjestelmä ympäristölle parempi.

Aihetta käsiteltiin Cell Reports Sustainability -lehdessä julkaistussa artikkelissa² ”New genomic techniques in organic production: Considerations for science-based, effective, and acceptable EU regulation”.

CRISPR ja muut uudet genomiset tekniikat (NGT:t)

Keskeinen kysymys on, miten uudet genomitekniikat (NGT) eroavat vanhemmista menetelmistä, joilla muuntogeenisiä organismeja on tuotettu.

NGT-käsitteeseen luetaan muun muassa CRISPR-Cas9, kohdennetut nukleaasitekniikat (SDN), oligonukleotidiohjattu mutageneesi (ODM) ja RNA-ohjattu DNA:n metylaatio (RdDM). Menetelmät ja niiden aiheuttamien muutosten laajuus vaihtelevat.

Osa NGT-menetelmistä voi tehdä pienen kohdennetun muutoksen, joka voisi periaatteessa syntyä myös luonnollisena mutaationa tai tavanomaisessa jalostuksessa. Toisilla voidaan tehdä laajempia muutoksia, joten kaikkia NGT-kasveja ei pidä käsitellä biologisesti samanlaisina.

”Luonnonmukaisella maataloudella voi olla tärkeä rooli siirryttäessä kestävämpiin ruokajärjestelmiin.

Tehokkuutta ja kestävyyttä voidaan vahvistaa lisäämällä viljelykasvien monimuotoisuutta, ja NGT:t voivat helpottaa ja nopeuttaa näiden kasvien kehittämistä.”

Pienet NGT-muutokset voivat siis muistuttaa luonnossa tai jalostuksessa syntyviä muutoksia. Ilmaus ”luonnon käden ohjaamisesta” on kuitenkin vertauskuva, eikä se poista tarvetta arvioida jokaista ominaisuutta, lajiketta ja mahdollista haittaa erikseen.

Tämän näkemyksen kannattajien mukaan NGT-menetelmien luonne on ymmärrettävä ja eri tekniikoiden, kuten perinteisten GMO-menetelmien ja NGT:iden, välille on tehtävä perusteltuja eroja.

Voisivatko luomumerkinnät sopeutua NGT-menetelmiin?

Sääntelyviranomaiset ja osa kuluttajista suhtautuvat NGT-kasvien sisällyttämiseen luomutuotantoon varauksellisesti muun muassa siksi, että muutos voisi heikentää luomumerkinnän selkeyttä ja kuluttajien luottamusta.

Artikkelin kirjoittajat ehdottavat erillistä ”luomu + NGT” -merkintää, joka erottaisi tuotannon sekä perinteisestä luomusta että tavanomaisista GMO-järjestelmistä. Kyse on tutkijoiden sääntelyehdotuksesta, ei voimassa olevasta EU-käytännöstä.

Jos luonnonmukaista maataloutta edistetään EU:ssa, kirjoittajien mukaan myös eri luomutuotannon muodot, NGT+ mukaan lukien, olisi huomioitava arvioitaessa luomutavoitteiden toteutumista.

Tällainen järjestelmä voisi mahdollistaa luomuviljelymenetelmien laajemman käytön ilman, että lajikevalinnan vaikutuksia sivuutetaan. Luomumerkki koskee kuitenkin myös torjunta-aineita, lannoitusta, maanmuokkausta ja muita tuotantotapoja, joten pelkkä kasvilajike ei määritä kokonaisuutta.

Johtopäätökset geenieditoinnista ja maatalouden kestävyydestä

Muuttuva ilmasto ja kasvava ruoankysyntä muodostavat suuren riskin, mutta ne myös lisäävät painetta kehittää parempia viljelyjärjestelmiä.

Ilman sopeutumista seurauksena voi olla huomattavaa inhimillistä kärsimystä ja ekologista vahinkoa. Samalla tutkimus voi tuottaa kestävämpiä lajikkeita ja viljelymenetelmiä, jos ratkaisut arvioidaan kokonaisuutena.

Viljelykasvien perimä on muuttunut valinnan ja jalostuksen kautta maatalouden alusta lähtien. Geenieditointi tarjoaa tähän aiempaa kohdennetumpia työkaluja, mutta ei korvaa agronomiaa, luonnon monimuotoisuutta tai toimivaa ruokapolitiikkaa.

Uudet genomitekniikat voivat hyödyntää viime vuosikymmeninä kertynyttä genomitietoa tuottavampien ja stressiä paremmin sietävien kasvien kehittämisessä.

Sääntelyn on mahdollista kehittyä tekniikan mukana säilyttäen samalla riskinarvioinnin, jäljitettävyyden ja kuluttajien valinnan. GMO-menetelmiä koskevaa keskustelua ei pidä ratkaista ennakkoasenteilla kumpaankaan suuntaan.

Tämä ei tarkoita hallitsematonta eliöiden muokkaamista. Varovainen, avoin ja näyttöön perustuva lähestymistapa voi yhdistää uusien työkalujen hyödyt ympäristö- ja terveysriskien hallintaan.

Kasvigenetiikan kaupallinen kehittäjä

Corteva

Corteva on suuri maatalousteknologiayhtiö, jonka liiketoiminta painottuu siemeniin ja kasvinsuojeluaineisiin. Yhtiö kehittää myös digitaalisia työkaluja, biologisia tuotteita ja robotiikkaa.

Cortevan vuoden 2023 nettomyynti oli 17,2 miljardia dollaria ja henkilöstömäärä yli 22 500. Yhtiö kuuluu Bayerin ja Syngentan ohella alan suurimpiin toimijoihin; sen ilmoittamat asiakasluvut perustuvat yhtiön omaan raportointiin.

Vuonna 2024 kasvinsuojelutuotteiden myynti heikkeni samalla kun siemenliiketoiminnan myynti kasvoi. Kehitykseen vaikuttivat muun muassa varastotasot, hinnat, kilpailu ja alueellinen kysyntä, eikä siitä yksin voi päätellä pysyvää kulutustrendiä.

Lähde: Corteva

Cortevan siemenliiketoiminta painottuu maissiin ja soijaan. Yhtiön Enlist E3 -soija kestää kolmea rikkakasvien torjunta-ainetta: 2,4-D-koliinia, glyfosaattia ja glufosinaattia. Cortevan mukaan lajikejärjestelmän osuus Yhdysvaltain soija-alasta kasvoi alle viidestä prosentista vuonna 2019 yli 65 prosenttiin.

Kasvinsuojeluliiketoiminnan myynnistä yli puolet tuli rikkakasvien torjunta-aineista, ja loppu painottui hyönteis- ja sienitautien torjunta-aineisiin.

Cortevan nykyinen liiketoiminta perustuu suurelta osin teollisen mittakaavan maatalouden siemeniin ja tuotantopanoksiin. Niistä saatavat tulot rahoittavat yhtiön tutkimusta, mutta kannattavuus vaihtelee suhdanteiden, sääolojen ja sääntelyn mukaan.

Kuten tässä artikkelissa ja aiemmassa ”maatalouden tulevaisuutta” käsittelevässä kirjoituksessa todetaan, Corteva kehittää useita uusia alueita:

• Geenieditointi olemassa oleviin viljelykasveihin, mukaan lukien CRISPR-teknologian käyttö.
• Maatalousteknologian startup-yrityksille tarkoitettu Corteva Catalyst -innovaatio-ohjelma, jossa koneoppimista käytetään yhtiön tutkimuspainotuksiin sopivien teknologioiden kartoittamiseen.
• Biostimulantit, biologinen torjunta ja muut biologista alkuperää olevat tuotteet, kuten hyönteisferomonit.
• Typpeä sitovat mikrobit, joita myydään BlueN™- ja Utrisha™ N -tuotenimillä täydentämään kasvien typen saantia.
• Viljelykasvien A-vitamiinibiofortifiointi ravitsemuksen parantamiseksi alueilla, joilla puutokset ovat yleisiä.
• Riviviljelykasveissa liikkuvat robotit.
• Tekoälykokeilut maatiloilla, esimerkiksi hedelmien poiminnassa ja siementuotannon ominaisuusvalinnassa.
• Digitaaliset maataloustyökalut, jotka ulottuvat peltokuvista tilanhallintaan ja hiilikrediittien seurantaan.

Corteva arvioi myös vihreiden biopolttoaineiden ja erikoisproteiinien kysynnän kasvavan. Yhtiön arviot 10–30 miljardin dollarin tavoiteltavista markkinoista vuoteen 2035 mennessä ovat ennusteita, eivät varmoja tuloja.

Lähde: Corteva

Corteva on suuri perinteisen teollisen maatalouden toimittaja, joka investoi samalla geenieditointiin, biologisiin tuotteisiin, robotiikkaan ja ohjelmistoihin. Se voi auttaa yhtiötä sopeutumaan alan muutokseen, mutta uusien liiketoimintojen kaupallinen menestys ei ole varmaa.

Cortevan (CTVA) viimeisimmät osakeuutiset ja kehitys

Viitteet

<sup>1. Long Stephen P. (2025) Needs and opportunities to future-proof crops and the use of crop systems to mitigate atmospheric change. Phil. Trans. R. Soc. 29 toukokuu 2025. http://doi.org/10.1098/rstb.2024.0229
2. Molitorisová, Alexandra, et al. (2025) New genomic techniques in organic production: Considerations for science-based, effective, and acceptable EU regulation. Cell Reports Sustainability, 30. toukokuuta 2025. https://www.cell.com/cell-reports-sustainability/fulltext/S2949-7906(25)00101-6</sup>