Framtidssäkra grödor: Kan genredigering lösa livsmedelssäkerhet?

Bättre jordbruk behövs

När vår civilisation står inför kombinationen av en växande befolkning och klimatinstabilitet, återvänder frågan om livsmedelssäkerhet till förgrunden av de viktiga frågor som måste hanteras. Till den risken läggs många andra faktorer, vilket gör frågan ännu mer känslig, såsom den pågående skadan på biologisk mångfald och artutrotning, föroreningar, erosion av bördig jord, urbanisering av odlingsbar mark osv.

Som ett resultat byggs ett enormt tryck på agronomer och växtforskare att leverera lösningar som idealiskt skulle hantera allt på en gång för att ge koldioxidbindning, ökad livsmedelsproduktion och minskad påverkan på odlingsbar mark.

“Om vi inte får det här rätt, tror jag faktiskt att inget annat egentligen, egentligen spelar någon roll”

USA:s utrikesminister Anthony Blinken vid Global Solutions for Food Security‑evenemanget i New York i september 2023

Ett av de mest lovande verktygen är genetisk ingenjörskonst, men det har ett annat fokus än tidigare genredigering av grödor. Medan det tidigare fokuset har varit att driva på för högre avkastning till varje pris och i takt med tunga kemiska insatser, kan mer avancerade metoder kombinera högre produktion med mer hållbara resultat också.

Detta är argumentet som utvecklats av Stephen Long, professor i växtvetenskap och växtbiologi vid University of Illinois Urbana‑Champaign, i en publikation¹ titled “Needs and opportunities to future‑proof crops and the use of crop systems to mitigate atmospheric change”.

En föränderlig planet

En dyster bild?

Innan vi diskuterar hur vi kan anpassa oss måste vi förstå vad som förändras, och bilden är extremt komplex. Den globala uppvärmningen förväntas inte bara förändra de genomsnittliga förhållandena, vilket gör vissa områden mer bördiga och andra mindre, utan också öka frekvensen och allvaret i extrema händelser.

Detta inkluderar extrema temperaturer, torka, översvämningar och ytnivåer av ozon, alla som kan påverka grödans avkastning dramatiskt, ännu mer än en övergripande förändring av genomsnittliga förhållanden, för vilka en förändring av jordbruksmetoder kan vara tillräcklig.

Atmosfärisk CO₂ nådde 427 ppm år 2024 och beräknas ligga på cirka 600 ppm år 2050‑2060. I ett sådant scenario kan den globala genomsnittstemperaturen stiga ytterligare 1,2 °C år 2050‑60, upp till 2,7 °C över förindustriella nivåer.

Vad gäller mat kommer världen att behöva mellan 35 % och 56 % mer mat år 2050, på grund av ökat konsumtionsbehov per person, en växande befolkning och ökat matsvinn när fler människor flyttar till städer.

När detta kombineras med de förväntade förlusterna i grödor på grund av extrema händelser och klimatförändringar motsvarar det ungefär ett behov av att nästan fördubbla den globala livsmedelsproduktionen år 2050.

Inte all dålig nyhet

Den stigande CO₂‑nivån bakom klimatförändringarna har dock en positiv effekt: den stimulerar växttillväxt. Faktum är att ökade CO₂‑koncentrationer rutinmässigt används i växthus för att öka avkastningen.

“Moderna elitkultivarer av ris och soja visar avkastningsökningar på cirka 30 % med en höjning av CO₂ till de förväntade nivåerna 2050‑60.

C₄‑grödor — majs och sorghum — visar ingen avkastningsökning, eftersom de redan är CO₂‑mättade vid dagens redan förhöjda nivåer”

Det är särskilt sant för växter med C₃‑metabolism, som inkluderar de flesta icke‑tropiska grödor och utgör en stor del av världens basgrödor (C₄‑växter har en annan metabolism som koncentrerar CO₂ i bladet före fotosyntesen, så det är logiskt att de omgivande CO₂‑nivåerna är mindre relevanta för dem).

Källa: GforG

En annan god nyhet är att fördubbling av grödavkastning inte bara är möjlig, den har redan uppnåtts för vissa specifika grödor.

Till exempel har massiva FoU‑investeringar från jordbruksföretag redan fördubblat avkastningen av majs, medan andra basgrödor, såsom ris, vete, potatis och sorghum (viktiga i Afrika och tropiska regioner) har halkat efter.

Källa: Royal Society Publishing

Hantera jordbruksproblem

Lågt atmosfäriskt ozon

Troposfäriskt ozon (O₃) är en sekundär förorening som bildas genom solens verkan på flyktiga organiska föreningar och kväveoxider i förorenade luftmassor.

Idag kan nivåer >100 ppb ofta hittas i landsbygdsområden i USA:s majsbälte, med betydligt högre nivåer i de stora grödproduktionsområdena i Kina och Indien.

“Ozon orsakar redan 5 % förluster för soja och cirka 10 % för majs i USA, vilket kostar omkring 9 miljarder dollar årligen. Totalt kan detta leda till upp till 10 % förlust av globala grödor.”

Genetisk modifiering av växtens anatomi, särskilt stomata (de porer som låter luft in i bladen) kan minska ozonpenetration och skada. När CO₂‑koncentrationen ökar bör färre öppna stomata inte drastiskt påverka fotosyntesens effektivitet.

Källa: ScienceFacts

Att öka produktionen av antioxidanter i växten kan också hjälpa till att minska oxidation av ozonmolekyler och förbättra växtens totala motståndskraft mot stress.

Torka och vattenanvändning

Högre temperaturer och mer extrema väderförhållanden förväntas vara förknippade med fler vattenbrist.

År 2050 beräknas globala avkastningsförluster på grund av torka i majs stiga till 21,3 % från ett tidigare genomsnitt på 12,0 % för perioden 1961‑2006, och för vete från 9,6 % till 15,5 %.

Andelen regioner som drabbas av torka kommer att öka mest i Afrika och Oceanien, från nuvarande 22 % respektive 15 % till 59 % och 58 % i slutet av seklet.

Här också kan minskad stomataöppning hjälpa till att minska växternas vattenbehov och minska stress under torkperioder.

“Resultatet var en 15 % förbättring i bladnivåns vatten‑användningseffektivitet i fältodlad tobak och en 30 % minskning av hela växtens vattenförbrukning. På grund av den höga hastigheten med vilken den kan modifieras genetiskt används tobak ofta som testbädd för att studera förändringar som kan tillämpas på en rad andra växter.”

Genetisk ingenjörskonst, såsom införandet av Bacillus subtilis kall‑chock‑protein B (cspB) i växten, kan förbättra torkmotstånd men har ännu inte överförts till kommersiella tillämpningar.

Öka kolbindning

I slutändan är växter maskiner som omvandlar vatten, CO₂ och solljus till organiskt material. Endast 50 % av grödans biomassa skördas, resten blir kvar som stjälkar eller rötter.

Om detta organiska material kunde stanna i jorden istället för att brytas ner på några år, skulle den nettoterrestriska kolreservoaren öka med 50 %.

Djupare rötter i kombination med ingen‑plöjning‑metoder kan vara svaret, med flera mekanismer som aktiveras samtidigt när starkare rotsystem konstrueras, antingen genom genetisk manipulation eller dedikerade avelsprogram:

• Förbättra jordkvaliteten och dess förmåga att behålla vatten.
• Förbättra växtens motståndskraft mot torka, vilket håller kolupptaget högre hela tiden.

Att förändra cellväggssammansättningen, med mer lignin och längre kolkedjor, kan också göra det döda organiska materialet mycket mer motståndskraftigt mot nedbrytning, vilket låser kol under jord i årtionden, eller till och med århundraden och längre.

Slutligen kan ett ännu mer proaktivt tillvägagångssätt tas, med målet att direkt ”odla” och fånga kol i industriell skala. Forskare har identifierat högproduktiv C₄‑perenna gräs som Miscanthus × giganteus eller switchgrass (Panicum virgatum) och prairie‑cordgrass (Spartina pectinata), som kan binda upp till 130 ton CO₂ per hektar på ett år, kanske ännu mer för vissa sorter.

Genom att använda BECCS (bioenergi med koldioxidinfångning och lagring) kan detta biomassa brännas för att generera el, och den resulterande CO₂‑n fångas upp och transporteras till djup underjordisk lagring.

Källa: Penn State University

Skapa lämpliga regleringar

Navigera motsägelser

Ett problem med massutplacering av sådana modifierade grödor som kan antingen öka avkastning i mötet med klimatförändringar eller till och med bidra till att mildra dem, är att de utan tvekan kommer att kräva användning av GMO‑grödor.

I det sammanhanget kan motviljan i stora regioner att använda sådana grödor vara ett stort hinder för bioteknik‑drivna lösningar på klimatförändringar och livsmedelsbrist.

Detta gäller särskilt EU, som ofta förbjuder GMO‑grödor rakt på sak. Men andra regioner tenderar också att helt förbjuda GMO från ekologiska märkningar, trots att de har strikta mål att öka andelen av sin jordbruk som faller under den ekologiska märkningen.

Så i det nuvarande lagstiftningssammanhanget kan skyddet av miljön genom mer ekologiskt jordbruk betyda att skada miljön genom att gå miste om förbättrade avkastningar och ökad koldioxidbindning.

Detta var ett ämne i en publikation i den prestigefyllda vetenskapliga tidskriften Cell² titled “New genomic techniques in organic production: Considerations for science‑based, effective, and acceptable EU regulation”.

CRISPR och andra nya genomiska tekniker (NGT)

En nyckelfråga är att skilja nya genomiska tekniker (NGT) från de äldre, mer grova metoder som tidigare använts för att skapa GMO.

Denna mycket mer kontrollerade och precisa metod för genetisk ingenjörskonst inkluderar CRISPR‑Cas9, plats‑styrd nukleas‑teknik (SDN), oligonukleotid‑styrd mutagenes (ODM) och RNA‑beroende DNA‑metylation (RdDm).

Till skillnad från att införa ett främmande gen i en växt, kan NGT antingen skapa en riktad mutation som naturligt kunde ha inträffat eller införa material från en växt som naturligt kunde ha korsat med målgrödan.

“Ekologiskt jordbruk kan spela en viktig roll i övergången till mer hållbara livsmedelssystem,

En större fokus på effektivitet och motståndskraft kan uppnås genom att introducera en större mångfald av grödor, vars utveckling kan underlättas och accelereras av NGT.”

Så även om de inte är helt ”naturliga” skapar NGT inte något helt nytt som aldrig kunnat uppstå spontant, utan ”styr naturens hand”.

Förespråkare för denna ståndpunkt menar att det är nödvändigt att förstå NGT:s natur och göra nyanserade skillnader mellan de tekniker som övervägs (GMO kontra NGT).

Kan ekologiska märkningar anpassa sig till NGT?

En stor anledning till att både regulatorer och allmänheten har varit motvilliga att acceptera även ”naturliga” NGT i den ekologiska märkningen är att det skulle kunna skada märkningens uppfattning mest.

Istället föreslår författarna till artikeln att skapa märkesscheman “ekologisk + NGT” som tydligt visar att det inte bara är det “klassiska ekologiska” odlingssystemet, men inte heller de vanliga GMO‑en.

Om ekologiskt jordbruk är en främjad typ av jordbruksproduktion i EU, bör alla former av ekologisk produktion (inklusive NGT+) accepteras när man utvärderar räckvidden för EU:s ekologiska mål.

Detta kan öppna vägen för en bredare spridning av ekologiska odlingsmetoder utan att offra avkastning. Särskilt eftersom ekologiska märkningar går långt bortom bara växtsorten, utan även omfattar odlingsmetoder som bekämpningsmedels‑ och herbicidanvändning, plöjning och såddmetoder osv.

Slutgiltiga tankar om genredigering och jordbrukets motståndskraft

Förändrade klimatförhållanden och ökad efterfrågan på mat är både en stor risk och en stor möjlighet.

Å ena sidan kan det orsaka enormt mänskligt lidande och ekologisk skada. Å andra sidan kan det vara den impuls som uppmuntrar oss att skapa bättre och mer hållbara former av jordbruk.

Detta kommer sannolikt att ske genom någon modifiering av våra grödors genetik, precis som det har gjort sedan jordbrukets början.

Nya genomiska tekniker kan nu använda den rikedom av genomisk data som samlats under de senaste decennierna för att skapa mer motståndskraftiga och produktiva växter.

Samtidigt måste våra regleringar och uppfattning om genetisk ingenjörskonst också utvecklas. Det ultimata målet att skydda miljön kommer behöva övervinna förutfattade meningar om GMO som skapades när genetisk ingenjörskonst fortfarande var relativt primitiv.

Det betyder inte att okontrollerad modifiering av vår biosfär bör gå oreglerat, men att ett mer öppet och försiktigt tillvägagångssätt som utnyttjar alla tillgängliga nya verktyg kan ge de bästa möjliga resultaten samtidigt som de flesta risker minimeras.

Innovatör inom växtgenetisk ingenjörskonst

Corteva

Corteva är en global ledare inom jordbruksteknologi, särskilt kemikalier och frön. Företaget är också mycket aktivt inom ny jordbruksteknik som robotik.

Med 17,2  miljarder USD i nettoomsättning år 2023, över 22 500 anställda och mer än 10 000 000 kunder, är företaget bland de största i sin sektor, tillsammans med de amerikanska konkurrenterna Bayer och Syngenta.

Generellt, och kanske reflekterande en djupare trend av minskad konsumtion och ökad konkurrens, har försäljningen av kemikalier (bekämpningsmedel, herbicider osv.) minskat år 2024, medan frösförsäljningen har ökat.

Källa: Corteva

I en djupare analys är Cortevas kärnverksamhet inom frön inriktad på majs och soja, vilket utgör huvuddelen av företagets intäkter i detta segment. Mest anmärkningsvärt, Cortevas “Enlist E3”‑soja, med resistens mot tre herbicider (2,4‑D‑klorid, glyphosat och glufosinat), har vuxit från under 5 % år 2019 till att utgöra >65 % av den amerikanska marknaden.

Inom växtskydd/kemikalier utgjorde mer än hälften av försäljningen herbicider, resten bestod mestadels av insektsmedel och svampmedel.

Corteva har byggt sin nuvarande verksamhet kring traditionellt industriellt jordbruk, vilket fortfarande är en mycket lönsam aktivitet som upprätthåller den nuvarande FoU‑budgeten.

Men som vi diskuterade här och i en tidigare “Future of farming”‑artikel, öppnas nya möjligheter, med Corteva i framkant:

• Genredigering av befintliga grödor, inklusive användning av CRISPR‑teknik.
• Ett innovationscentrum för ag‑tech‑startups, Corteva Catalyst. “Ett maskininlärningsplattform hjälper till att kartlägga sektorn och identifiera teknologier som är relevanta för Cortevas forskningsprioriteringar.”
• Biostimulantia, biokontroll och andra produkter av naturligt ursprung som insekters feromoner med beprövad och förutsägbar prestanda.
• Kvävefixerande bakterier (BlueN™ eller Utrisha™ N) för att skapa extra kemikaliefri gödning.
• Jordbruksgrödor berikade med vitamin A för att förbättra näringen i fattiga länder.
• Gående robotar för radgröda.
• Experiment med AI‑implementering på gårdar, från frukthämtning till identifiering av bästa växter för egenskapsurval för fröproduktion.
• Full svit av mjukvarulösningar, från markavbildningsdata till gårdsförvaltningsprogramvara och övervakning samt försäljning av koldioxidkrediter.

Corteva ser också aktivt på den framtida ökande efterfrågan på gröna biobränslen och specialproteiner, var och en med en adresserbar marknad på 10‑30  miljarder USD år 2035.

Källa: Corteva

Så totalt sett, medan Corteva är en jätte inom de “gamla” industriella jordbruksmetoderna, är företaget också tydligt medvetet om förändringarna i sektorn och positionerar sig för att bli ett lika stort och framgångsrikt företag anpassat till snabbt föränderliga jordbrukspraktiker.

Senaste Corteva (CTVA) aktienyheter och utveckling

Refererade studier

<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 maj 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 maj 2025. https://www.cell.com/cell-reports-sustainability/fulltext/S2949-7906(25)00101-6</sup>