En Europa, los organismos genéticamente modificados (OGM) están sujetos a un proceso de autorización que incluye una evaluación de riesgos obligatoria. Según las orientaciones respectivas de la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA), uno de los pilares de esta evaluación de riesgos de OGM es un análisis comparativo de las características agronómicas y de composición. Este enfoque específico ha sido criticado por sus limitaciones, ya que solo considera compuestos predeterminados, siendo insuficiente para evaluar una gama completa de compuestos relevantes, incluidas toxinas y antinutrientes, en cada caso específico. Se han propuesto estrategias basadas en tecnologías ómicas avanzadas no dirigidas como un posible enfoque más amplio que se implementará en el paso inicial del marco de evaluación de riesgos. Aquí, proporcionamos un ejemplo de un análisis ómico paso a paso basado en un enfoque de biología de sistemas para encajar en el contexto de la regulación europea de OGM. Hemos realizado experimentos de prueba de campo con soja Intacta™ Roundup Ready™ 2 Pro genéticamente modificada (GM) que contiene insertos transgénicos cry1Ac y cp4epsps y analizamos su perfil proteómico frente a las variedades de referencia y contraparte no transgénicas. Basado en el enfoque comparativo punto por punto de la EFSA, el análisis proteómico reveló seis proteínas del OMG fuera de los intervalos de tolerancia del 99% de las variedades de referencia (RV) en la prueba de equivalencia. Curiosamente, a partir del comparador casi isogénico (no transgénico) encontramos que hasta diez proteínas estaban fuera de los límites de equivalencia de dichos RV. Según las directrices estadísticas de la EFSA, las diferencias encontradas en la abundancia de metabolitos entre un OGM y su comparador no transgénico no se considerarían biológicamente relevantes ya que todos los compuestos preocupantes permanecían dentro de los límites de equivalencia de los vehículos recreativos comerciales. Al evaluar los datos proteómicos y metabolómicos a través de nuestro enfoque de biología de sistemas propuesto, encontramos 70 proteínas y el metabolito xilobiosa expresado diferencialmente entre el OGM y su comparador no transgénico. La relevancia biológica de tales resultados se reveló a través de un análisis de red biológica funcional, donde encontramos alteraciones en varias vías metabólicas relacionadas con la síntesis y el procesamiento de proteínas. Además, el análisis de alergenicidad identificó 43 proteínas con potencial alergénico que se expresan diferencialmente en la variedad de soja transgénica. Nuestros resultados demuestran que la implementación de tecnologías ómicas avanzadas no dirigidas en la evaluación de riesgos de los OGM permitirá una evaluación temprana y holística de los posibles efectos adversos. El enfoque propuesto puede proporcionar una mejor comprensión de los efectos no deseados específicos de la modificación genética en el metabolismo de la planta, las redes biológicas involucradas y sus interacciones, y permite formular e investigar hipótesis de riesgo específicas en primer lugar.Sacamos conclusiones sobre una comparación detallada con la evaluación comparativa según la EFSA y proporcionamos argumentos científicos y ejemplos sobre cómo el enfoque comparativo actual no es adecuado para su propósito.

In Europe, genetically modified organisms (GMOs) are subject to an authorization process including a mandatory risk assessment. According to the respective guidance by the European Food Safety Authority (EFSA), one of the pillars of this GMO risk assessment is a comparative analysis of the compositional and agronomic characteristics. This targeted approach has been criticized for its limitations, as it only considers pre-determined compounds, being insufficient to assess a comprehensive range of relevant compounds, including toxins and anti-nutrients, on a case-specific basis. Strategies based on advanced untargeted omics technologies have been proposed as a potential broader approach to be implemented into the initial step of the risk assessment framework. Here, we provide an example of a step-by-step omics analysis based on systems biology approach to fit into the context of European GMO regulation. We have performed field trial experiments with genetically modified (GM) Intacta™ Roundup Ready™ 2 Pro soybean containing both cry1Ac and cp4epsps transgenic inserts and analyzed its proteomic profile against the non-GM counterpart and reference varieties. Based on EFSA’s comparative endpoint-by-endpoint approach, the proteomics analysis revealed six proteins from the GMO outside the 99% tolerance intervals of reference varieties (RVs) in the equivalence test. Interestingly, from the near-isogenic (non-GM) comparator we found as many as ten proteins to be outside of the said RVs’ equivalence limits. According to EFSA’s statistical guidelines, differences found in metabolite abundance between a GMO and its non-GM comparator would not be considered biologically relevant as all compounds of concern remained within the equivalence limits of commercial RVs. By assessing the proteomic and metabolomic data through our proposed systems biology approach, we found 70 proteins, and the metabolite xylobiose as differentially expressed between the GMO and its non-GM comparator. Biological relevance of such results was revealed through a functional biological network analysis, where we found alterations in several metabolic pathways related to protein synthesis and protein processing. Moreover, the allergenicity analysis identified 43 proteins with allergenic potential being differentially expressed in the GM soybean variety. Our results demonstrate that implementation of advanced untargeted omics technologies in the risk assessment of GMOs will enable early and holistic assessment of possible adverse effects. The proposed approach can provide a better understanding of the specific unintended effects of the genetic modification on the plant’s metabolism, the involved biological networks, and their interactions, and allows to formulate and investigate dedicated risk hypotheses in the first place. We draw conclusions on a detailed comparison with the comparative assessment according to EFSA and provide scientific arguments and examples on how the current comparative approach is not fit for purpose.

El monocultivo de soja transgénica exige la suplementación con plaguicidas. El objetivo de este estudio fue evaluar los efectos individuales y de mezcla de fipronil, glifosato e imidacloprid en células humanas HepG2. La citotoxicidad se evaluó tras 48 horas de incubación mediante ensayos de reducción de MTT y captación de rojo neutro. También se evaluaron la producción de radicales libres, el potencial de membrana mitocondrial, los daños en el ADN y la liberación de enzimas hepáticas. Los datos obtenidos para agentes individuales se utilizaron para calcular las expectativas de adicionalidad para dos mezclas de composición definida (una mezcla equipotente, basada en los valores EC50 alcanzados en el ensayo MTT; la otra basada en la ingesta diaria aceptable de cada plaguicida), utilizando los modelos de adición por concentración y acción independiente. Los valores de EC50 para fipronil, glifosato e imidacloprid fueron 37,59, 41,13 y 663,66 mg/L, espectivamente. Las mezclas de plaguicidas provocaron efectos sinérgicos significativos (p <0,05), que fueron mayores que los esperados por ambas predicciones aditivas. Se observó una disminución del potencial de membrana mitocondrial y un aumento de las actividades enzimáticas de las transaminasas. Al producirse simultáneamente, las interacciones entre plaguicidas, incluso a niveles únicos no eficaces, pueden reverberar en efectos deletéreos significativos, lo que justifica la necesidad de un enfoque más realista en las evaluaciones de seguridad para predecir mejor los efectos sobre la salud humana.

The transgenic soy monoculture demands supplementation with pesticides. The aim of this study was to evaluate the individual and mixture effects of fipronil, glyphosate and imidacloprid in human HepG2 cells. Cytotoxicity was evaluated after 48-h incubations through MTT reduction and neutral red uptake assays. Free radicals production, mitochondrial membrane potential, DNA damage, and release of liver enzymes were also evaluated. Data obtained for individual agents were used to compute the additivity expectations for two mixtures of definite composition (one equipotent mixture, based in the EC50 values achieved in the MTT assay; the other one based in the acceptable daily intake of each pesticide), using the models of concentration addition and independent action. The EC50 values for fipronil, glyphosate and imidacloprid were 37.59, 41.13, and 663.66 mg/L, respec-tively. The mixtures of pesticides elicited significant synergistic  effects (p < 0.05), which were greater than the expected by both addictive predictions. Decreased in mitochondrial membrane potential and increased in the transaminases enzymatic activities were observed. As they occur simultaneously, interactions between pesti- cides, even at non-effective single levels, can reverberate in significant deleterious effects, justifying the need for a more realistic approach in safety evaluations to better predict the effects to human health

La introducción de soya transgénica tolerante a herbicidas (HT) (Glycine max (L.) Merr.) en los sistemas agrícolas genera una gran preocupación de que los transgenes puedan fluir hacia la soja silvestre endémica (Glycine soja Sieb. et Zucc.) a través del polen, lo que podría aumentar los riesgos ecológicos al incrementar la aptitud de los híbridos en ciertas condiciones y amenazar la diversidad genética de las poblaciones de soja silvestre. Con el fin de demostrar el riesgo potencial de flujo génico desde la soja HT hacia la soya silvestre, se evaluó la aptitud de los híbridos F2 y F3 obtenidos de dos poblaciones de soja silvestre (HLJHRB-1, JSCZ) recogidas en China, en comparación con la soja HT, bajo condiciones de suelo de tierra de cultivo y terreno baldío, y con o sin competencia de malezas. En comparación con sus progenitores silvestres, los híbridos F2 y F3 de HLJHRB-1 mostraron una tasa de emergencia más alta, mayor biomasa seca sobre el suelo, más vainas y plantas con semillas llenas, así como una mejor aptitud compuesta bajo cuatro condiciones de siembra. Los híbridos F2 y F3 de JSCZ también mostraron una tasa de emergencia más alta, mayor biomasa seca sobre el suelo, más vainas y más semillas llenas por planta en siembra mixta, mientras que estas características fueron más bajas bajo condiciones de siembra pura en tierra baldía y suelo de cultivo. Por lo tanto, la aptitud compuesta de los híbridos de JSCZ fue más alta o más baja dependiendo de las condiciones de siembra. Además, se investigaron las comunidades microbianas del suelo de los F3 de HLJHRB-1, JSCZ y la soya silvestre mediante secuenciación de ADN 16S, lo que mostró que la baja diversidad alfa de las rizobacterias estaba relacionada con una alta aptitud, y Rhizobium desempeñaba un papel importante en promover el crecimiento de las plantas F3.

The introduction of herbicide-tolerant (HT) transgenic soybeans (Glycine max (L.) Merr.) into farming systems raises great concern that transgenes may flow to endemic wild soybeans (Glycine soja Sieb. et Zucc.) via pollen, which may increase the ecological risks by increasing the fitness of hybrids under certain conditions and threaten the genetic diversity of wild soybean populations. In order to demonstrate the potential risk of gene flow from the HT soybean to the wild soybean, the fitness of F2 and F3 hybrids obtained from two wild soybean populations (HLJHRB-1, JSCZ) collected from China and the HT soybean was measured under farmland and wasteland soil conditions, as well as with or without weed competition. Compared with their wild progenitors, the F2 and F3 hybrids of HLJHRB-1 displayed a higher emergence rate, higher aboveground dry biomass, more pods and filled-seed plants, as well as better composite fitness under four planting conditions. The F2 and F3 hybrids of JSCZ also displayed a higher emergence rate, higher aboveground dry biomass, more pods, and more filled seeds per plant under mixed planting, whereas these characteristics were lower under pure planting conditions in wasteland and farmland soil. Therefore, the composite fitness of JSCZ hybrids was higher or lower depending on the planting conditions. Furthermore, the soil microbial communities of the F3 of HLJHRB-1, JSCZ, and the wild soybean were investigated with 16S rDNA sequencing, which showed that low alpha diversity of rhizobacteria was relative to high fitness, and Rhizobium played an important role in promoting F3 plant growth.

Los genes exógenos de cultivos transgénicos suelen transferirse a sus parientes de tipo silvestre a través de la transferencia génica mediada por polen, lo que puede cambiar la aptitud ecológica y la capacidad de invadir poblaciones silvestres, resultando en la supresión de plantas silvestres y otros impactos ambientales impredecibles. En este estudio, se obtuvo la generación F1 de soyas resistentes a herbicidas y soyas silvestres mediante polinización artificial, se obtuvieron semillas de la generación F2 mediante autopolinización, y se evaluó la aptitud de los padres y sus generaciones F1 y F2. La proteína extranjera EPSPS se expresó normalmente en el híbrido entre las sojas transgénicas y las silvestres; sin embargo, la expresión de la proteína fue significativamente menor que en las sojas transgénicas. La aptitud del híbrido F1 entre las sojas transgénicas y las silvestres fue significativamente menor que la de sus progenitores. En comparación con las sojas silvestres, las sojas de la generación F2 mejoraron en algunos índices de aptitud, aunque la tasa de emergencia, la tasa de germinación del polen y el número de semillas completas por vaina, vainas por planta y semillas completas por planta no diferían significativamente. La biomasa sobre el suelo y el peso de 100 semillas de la generación F2 fueron mayores que los de las sojas silvestres. La aptitud entre las plantas negativas de la generación F2, homocigotas y heterocigotas positivas no varió significativamente. La mejora de la aptitud y la presencia de genes extranjeros en la soja F2 no estaban significativamente correlacionadas. Dado que la generación F2 de sojas transgénicas y silvestres no tenía costo de aptitud y la etapa de floración se superponía, el gen extranjero aún podría propagarse en la población de sojas silvestres.

Exogenous genes of transgenic crops are usually transferred to their wild-type relatives through pollen-mediated gene flow, which may change the ecological fitness and ability to invade wild populations, resulting in the weeding of wild plants and other unpredictable environmental impacts. In this study, the F1 generation of herbicide-resistant soybeans and wild soybeans was obtained by artificial pollination, F2 generation seeds were obtained by self-crossing, and the fitness of the parents and their F1 and F2 generations were tested. The foreign protein EPSPS was expressed normally in the hybrid between transgenic and wild soybeans; however, the protein expression was significantly lower than that in transgenic soybeans. The fitness of the F1 hybrid between transgenic and wild soybeans was significantly lower than that of its parent. Compared with those of the wild soybeans, the F2 generation soybeans improved in some fitness indices, while the emergence rate, pollen germination rate, and number of full seeds per pod, pods per plant, and full seeds per plant did not significantly differ. The aboveground biomass and 100-seed weight of the F2 generation were higher than those of wild soybeans. Fitness among the F2-negative plants, homozygous, and heterozygous positive plants did not significantly vary. Improved fitness and presence of foreign genes in the F2 soybean were not significantly correlated. As the F2 generation of transgenic and wild soybeans had no fitness cost and the flowering stage were overlapped, the foreign gene might still spread in the wild soybean population.

El documento aborda las principales amenazas asociadas con la introducción y cultivo a gran escala de plantas transgénicas debido a la mezcla de germoplasma con el de especies autóctonas de comunidades naturales de plantas y los riesgos del impacto adverso de las plantas transgénicas en el medio ambiente. Entre ellos se encuentran: la influencia en especies no objetivo, el poder invasor, la posibilidad de escape de los organismos modificados genéticamente (OMG) al medio ambiente mediante la transferencia horizontal de genes, así como el efecto perjudicial sobre la biota del suelo. Actualmente, las plantas modificadas genéticamente resistentes a herbicidas y plagas se han convertido en una parte integral de las agrotecnologías contemporáneas en muchas economías [1]. Sin embargo, la mayoría de los países carece de una estrategia nacional que proporcione un procedimiento fundamentado científicamente para la creación, distribución y producción segura de OMG. El rápido desarrollo de la biotecnología agrícola y la producción de OMG ha ofrecido muchos beneficios económicos, pero también ha generado preocupación debido a su posible impacto ambiental. Hasta la fecha, se conocen efectos verdaderamente negativos de la producción de OMG, revelados durante el cultivo, como el efecto perjudicial de las proteínas Cry (endotoxinas Bt) en la biota no objetivo, la resistencia de las especies fitófagas objetivo a las plantas insecticidas, y la sucesión de especies fitófagas para reemplazar a las especies eliminadas en la agrocenosis. La transferencia vertical de los transgenes de los OMG (repoblamiento entre plantas transgénicas y especies silvestres o variedades isogénicas), así como la lenta descomposición de los restos de las plantas transgénicas, todos estos factores pueden tener consecuencias ambientales a largo plazo [2, 3]. El polen dispersado por el viento de los OMG insecticidas contamina el suelo y los embalses de aguas abiertas con toxinas, lo que supone posibles riesgos para los organismos acuáticos y los geobiontes (incluidos los organismos rizosféricos). Por lo tanto, la producción e introducción no controladas de OMG crean una amenaza real de pérdida de biodiversidad y diversidad genética de plantas autóctonas debido a la "contaminación biológica". Por lo tanto, el cultivo y monitoreo de OMG en los campos son de importancia excepcional y deben ser regulados por una estrategia nacional basada en la ciencia. Esta estrategia permitiría excluir los riesgos genéticos agroecológicos y ambientales, y mantener la diversidad genética de las comunidades naturales de plantas.

The paper covers major threats associated with wide-range introduction and cultivation of transgenic plants due to germplasm mixing with that of indigenous species of natural plant communities and risks of transgenic plants’ adverse impact on the environment. Among them are: influencing non-target species, invasive power, possibility of GMP’s escaping into the environment by horizontal gene transfer as well as harmful effect on the soil biota. Currently, herbicide- and pest-resistant genetically modified plants (GMP) became an integral part of contemporary agrotechnologies in many economies [1]. However, most countries lack national strategy providing science-based substantiated procedure of creat-ing, distribution and safe production of GMP. Rapid development of agricultural biotechnol-ogy and GMP production offered many economical benefits but also caused concern due to their potential environmental impact. To date, truly negative effects of GMP production, revealed in the course of growing, are known: harmful effect of entomocide Cry-proteins(Bt endotoxins) on non-target biota, target phytophage resistance to insecticidal plants, phy-tophage species succession to replace the species eliminated in the agrocoenosis. Vertical transfer of GMP transgenes (repollination between transgenic plants and wild species or isogenic varieties), as well as slow decomposition of transgenic plants’ remains — all these factors can have remote environmental consequences [2, 3]. Wind-dispersed pollen of in-secticidal GMP contaminates soil and open water reservoirs by toxins, thus posing potential hazards for aquatic organisms and geobionts (including rhizospheric organisms). Thus, uncontrolled GMP production and introduction, creates a real threat of losing biodi-versity and genetic diversity of indigenous plants due to “biological contamination”. Therefore, GMP cultivation and monitoring in the fields is of exceptional importance and must be regulated by a science-based national strategy. This strategy would allow to exclude agroecological and environmental genetic risks, to keep the genetic diversity of natural plant communities.

La introducción de la soja modificada genéticamente (GM) en los sistemas agrícolas suscita una gran preocupación de que los transgenes de la soja GM puedan fluir hacia la soja silvestre endémica a través del polen. Esto podría aumentar la capacidad invasora de la soja transgénica al mejorar la aptitud de los híbridos en ciertas condiciones y amenazar la diversidad genética de las poblaciones de soja silvestre. Aunque la transferencia génica mediada por polen entre cultivos GM y sus parientes silvestres depende de muchos factores, la compatibilidad sexual (CS) determinada por sus antecedentes genéticos es el factor concluyente. La considerable variación genética entre las poblaciones de soja silvestre puede causar diferencias de compatibilidad entre diferentes sojas silvestres y cultivadas. Por lo tanto, es esencial evaluar la CS entre la soja transgénica y las diferentes sojas silvestres para evaluar las consecuencias ambientales del flujo de transgenes de la soja cultivada a la soja silvestre. Se evaluaron los conjuntos de vainas y semillas después de la hibridación artificial utilizando la soja transgénica resistente al glifosato como progenitor masculino y 18 poblaciones de soja silvestre como progenitoras femeninas. Luego, se calculó el número promedio de semillas llenas producidas en 200 flores (AFS) para cada soja silvestre bajo autopolinización natural y cruzamiento artificial con soja transgénica. Finalmente, se calculó el índice de CS cruzada (ICSC) como la relación entre el AFS de la soja silvestre cruzada artificialmente con soja transgénica y el AFS de la soja silvestre polinizada naturalmente. Los resultados demostraron que después de la autopolinización y el cruce con soja transgénica, las tasas de formación de vainas promedio de las 18 poblaciones de soja silvestre oscilaron entre el 96.50% y el 99.50%, y entre el 4.92% y el 18.03%, y el número promedio de semillas llenas por vaina varió de 1.70 a 2.69 y de 0.20 a 0.48, respectivamente. Los resultados mostraron que aproximadamente el 89% de las sojas silvestres mostraron una CS media o más alta que media con la soja transgénica (ICSC > 1.0%). Esto implicaba una alta posibilidad de flujo génico a través del polen de la soja transgénica a la soja silvestre.

The introduction of genetically modified (GM) soybean into farming systems raises great concern that transgenes from GM soybean may flow to endemic wild soybean via pollen. This may increase the weediness of transgenic soybean by increasing the fitness of hybrids under certain conditions and threaten the genetic diversity of wild soybean populations. Although pollen-mediated gene flow between GM crops and wild relatives is dependent on many factors, the sexual compatibility (SC) determined by their genetic backgrounds is the conclusive factor. The considerable genetic variation among wild soybean populations may cause compatibility differences between different wild and cultivated soybeans. Thus, an evaluation of the SC between transgenic soybean and different wild soybeans is essential for assessing the environmental consequences of cultivated soybean–wild soybean transgene flow. The podding and seed sets were assessed after artificial hybridization using transgenic glyphosate-resistant soybean as the paternal parent and 18 wild soybean populations as the maternal parents. Then, the average number of filled seeds produced in 200 flowers (AFS) was calculated for each wild soybean under natural self-pollination as well as under artificial crossing with transgenic soybean. Finally, the index of cross-SC was calculated (ICSC) as the ratio of the AFS of wild soybean artificially crossed with transgenic soybean and the AFS of naturally self-pollinated wild soybean. The results demonstrated that after self-pollination and crossing with transgenic soybean, the average podding rates of 18 wild soybean populations ranged within 96.50–99.50% and 4.92–18.03%, and the average filled seed numbers per pod varied from 1.70 to 2.69 and 0.20 to 0.48, respectively. The results showed that approximately 89% of wild soybeans displayed either medium or higher than medium SC with transgenic soybean (ICSC>1.0%). This implied the high possibility of gene flow via pollen from transgenic soybean to wild soybean.

El flujo génico mediado por polen de cultivos genéticamente modificados a sus parientes silvestres puede facilitar la propagación de transgenes en el ecosistema y alterar la aptitud de la progenie resultante. Se llevó a cabo un estudio de campo de dos años para cuantificar el flujo génico de la soya resistente al glufosinato (GR) a su pariente silvestre, la soya silvestre (Glycine soya), y evaluar el potencial riesgo de malezas de los híbridos resultantes durante todo su ciclo de vida en condiciones de campo en Corea, donde la soya silvestre es endémica. El flujo génico mediado por polen desde la soya GR hacia la soya silvestre varió desde 0.292% (siembra mixta) hasta 0.027% a una distancia de 8 m. El modelo log-logístico describió la tasa de flujo génico con el aumento de la distancia entre la soya GR y la soya silvestre; la distancia efectiva estimada para un flujo génico del 0.01% entre la soya GR y la soya silvestre fue de 37.7 m. Los híbridos F1 y F2 mostraron características intermedias de sus soyas parentales en las etapas vegetativa y reproductiva. La altura del dosel y la longitud del tallo de los híbridos se asemejaron a los de la soya silvestre, que muestra un crecimiento indeterminado; el número de flores, vainas y semillas por planta híbrida fue similar al de la soya silvestre y significativamente mayor que el de la soya GR. La longevidad de las semillas de las plantas híbridas F2 también fue intermedia pero significativamente mayor que la de la soya GR debido a una alta dormancia de las semillas. Nuestros resultados sugieren que los transgenes de la soya GR podrían dispersarse en poblaciones silvestres y persistir en el agroecosistema de las regiones de origen genético debido al flujo génico mediado por polen y la aptitud relativamente alta de la progenie híbrida.

Pollen-mediated gene flow of genetically modified crops to their wild relatives can facilitate the spread of transgenes into the ecosystem and alter the fitness of the consequential progeny. A two-year field study was conducted to quantify the gene flow from glufosinate-ammonium resistant (GR) soybean (Glycine max) to its wild relative, wild soybean (G. soja), and assess the potential weed risk of hybrids resulting from the gene flow during their entire life cycle under field conditions in Korea, where wild soybean is the natural inhabitant. Pollen-mediated gene flow from GR soybeans to wild soybeans ranged from 0.292% (mixed planting) to 0.027% at 8 m distance. The log-logistic model described the gene flow rate with increasing distance from GR soybean to wild soybean; the estimated effective isolation distance for 0.01% gene flow between GR and wild soybeans was 37.7 m. The F1 and F2 hybrids exhibited the intermediate characteristics of their parental soybeans in their vegetative and reproductive stages. Canopy height and stem length of hybrids were close to those of wild soybean, which shows an indeterminate growth; the numbers of flowers, pods, and seeds per hybrid plant were close to those of wild soybean and significantly higher than those of GR soybean. Seed longevity of F2 hybrid plants was also intermediate but significantly greater than that of GR soybean due to high seed dormancy. Our results suggest that transgenes of the GR soybean might disperse into wild populations and persist in the agroecosystem of the genetic origin regions due to the pollen-mediated gene flow and the relatively high fitness of the hybrid progeny.

El flujo génico mediado por polen de cultivos genéticamente modificados hacia sus parientes silvestres puede facilitar la propagación de transgenes en el ecosistema y alterar la aptitud de la progenie resultante. Se realizó un estudio de campo de dos años para cuantificar el flujo génico de la soja resistente al glufosinato-amonio (GR) (Glycine max) hacia su pariente silvestre, la soja silvestre (G. soja), y evaluar el riesgo potencial de maleza de los híbridos resultantes del flujo génico durante todo su ciclo de vida en condiciones de campo en Corea, donde la soja silvestre es habitante natural. El flujo génico mediado por polen de la soja GR a la soja silvestre osciló entre 0.292% (siembra mixta) y 0.027% a una distancia de 8 m. El modelo log-logístico describió la tasa de flujo génico con el aumento de la distancia de la soja GR a la soja silvestre; la distancia de aislamiento efectiva estimada para un flujo génico del 0.01% entre la soja GR y la soja silvestre fue de 37.7 m. Los híbridos F1 y F2 exhibieron características intermedias de sus progenitores de soja en sus etapas vegetativas y reproductivas. La altura del dosel y la longitud del tallo de los híbridos fueron cercanas a las de la soja silvestre, que muestra un crecimiento indeterminado; el número de flores, vainas y semillas por planta híbrida fue cercano al de la soja silvestre y significativamente mayor que el de la soja GR. La longevidad de las semillas de las plantas híbridas F2 también fue intermedia pero significativamente mayor que la de la soja GR debido a una alta dormancia de las semillas. Nuestros resultados sugieren que los transgenes de la soja GR podrían dispersarse en poblaciones silvestres y persistir en el agroecosistema de las regiones de origen genético debido al flujo génico mediado por polen y la aptitud relativamente alta de la progenie híbrida.

Pollen-mediated gene flow of genetically modified crops to their wild relatives can facilitate the spread of transgenes into the ecosystem and alter the fitness of the consequential progeny. A two-year field study was conducted to quantify the gene flow from glufosinate-ammonium resistant (GR) soybean (Glycine max) to its wild relative, wild soybean (G. soja), and assess the potential weed risk of hybrids resulting from the gene flow during their entire life cycle under field conditions in Korea, where wild soybean is the natural inhabitant. Pollen-mediated gene flow from GR soybeans to wild soybeans ranged from 0.292% (mixed planting) to 0.027% at 8 m distance. The log-logistic model described the gene flow rate with increasing distance from GR soybean to wild soybean; the estimated effective isolation distance for 0.01% gene flow between GR and wild soybeans was 37.7 m. The F1 and F2 hybrids exhibited the intermediate characteristics of their parental soybeans in their vegetative and reproductive stages. Canopy height and stem length of hybrids were close to those of wild soybean, which shows an indeterminate growth; the numbers of flowers, pods, and seeds per hybrid plant were close to those of wild soybean and significantly higher than those of GR soybean. Seed longevity of F2 hybrid plants was also intermediate but significantly greater than that of GR soybean due to high seed dormancy. Our results suggest that transgenes of the GR soybean might disperse into wild populations and persist in the agroecosystem of the genetic origin regions due to the pollen-mediated gene flow and the relatively high fitness of the hybrid progeny

El metaboloma de los cultivos alimentarios contribuye significativamente a su calidad y seguridad. Se necesita un marco actualizado para la evaluación de riesgos de los cultivos biotecnológicos a la luz del rápido surgimiento de nuevas herramientas de ingeniería genética para alterar las características de los cultivos. Los avances recientes en el campo de la metabolómica permiten una caracterización integral de los metabolomas de las plantas con un alto rendimiento. La implementación de tecnologías metabolómicas no dirigidas de última generación podría mejorar el proceso de evaluación de seguridad para futuros cultivos biotecnológicos. El valor nutricional y la seguridad de los cultivos alimentarios están determinados en última instancia por su composición química. Los avances recientes en el campo de la metabolómica han permitido caracterizar el perfil metabólico de los cultivos de manera integral y de alto rendimiento. Aquí, proponemos que se aproveche la tecnología de metabolómica no dirigida de última generación para la evaluación de la seguridad de nuevos productos agrícolas. Sugerimos principios de diseño experimental generalmente aplicables que faciliten la identificación eficiente y rigurosa de alteraciones metabólicas tanto intencionadas como no intencionadas asociadas con un rasgo de nueva ingeniería. Nuestra propuesta podría contribuir a una mayor transparencia del proceso de evaluación de seguridad para nuevos cultivos biotecnológicos.

The metabolome of food crops significantly contributes to their quality and safety. An updated framework for biotech crop risk assessment is needed in light of the rapid emergence of new genetic engineering tools for altering crop traits. Recent advances in the field of metabolomics enable comprehensive characterization of plant metabolomes in a high-throughput manner. Implementation of state-of-the-art untargeted metabolomics technologies could improve the safety assessment process for future biotech crops. The nutritional value and safety of food crops are ultimately determined by their chemical composition. Recent developments in the field of metabolomics have made it possible to characterize the metabolic profile of crops in a comprehensive and high-throughput manner. Here, we propose that state-of-the-art untargeted metabolomics technology should be leveraged for safety assessment of new crop products. We suggest generally applicable experimental design principles that facilitate the efficient and rigorous identification of both intended and unintended metabolic alterations associated with a newly engineered trait. Our proposition could contribute to increased transparency of the safety assessment process for new biotech crops.

Se evaluó el desempeño in vivo y post mortem y la concentración sérica de inmunoglobulina G (IgG) en cabritos nacidos de cabras alimentadas con harina de soya convencional (grupo C) o modificada genéticamente (grupo T). También se investigó la calidad del calostro caprino, en términos de composición química, así como la concentración de inmunoglobulinas y la presencia de fragmentos de ADN en el alimento. Los pesos al nacer de los cabritos fueron similares, aunque significativamente (P < 0,05) más altos en los nacidos de cabras en el grupo C el día 30 y al momento del sacrificio. Además, los cabritos de madres alimentadas con soya convencional registraron significativamente (P < 0.05) mayor altura a la cruz y ancho de pecho. Con respecto a las mediciones post mortem, solo el peso de la canal se vio significativamente afectado por el tratamiento, lo que resultó en cabritos T más livianos (P < 0.05). El calostro de los grupos tratados registró un porcentaje significativamente menor (P < 0,01) de proteínas y grasas. Asimismo, ambos parámetros químicos difirieron significativamente en la leche recolectada 15 días después del parto, aunque estas diferencias desaparecieron en los sucesivos muestreos. Tanto el calostro como la concentración de IgG en suero de cabritos fueron significativamente (P < 0,01) inferiores en los grupos tratados. Las secuencias transgénicas de ADN diana (35S y CP4 EPSPS) no se detectaron en el calostro de cabras que recibieron una dieta que contenía harina de soja convencional. Por el contrario, se amplificaron fragmentos de ADN transgénico (P < 0,05) en muestras de cabras que recibieron la soja transgénica.

The in vivo and post mortem performance and serum immunoglobulin G (IgG) concentration in kids born from goats fed conventional (group C) or genetically modified (group T) soybean meal were evaluated. The goat colostrum quality, in terms of chemical composition, as well as immunoglobulin concentration, and the presence of feed DNA fragments were also investigated. Kid birth weights were similar, while significantly (P < 0.05) higher in those born from goats in group C at day 30 and at slaughtering. In addition, kids from mothers fed conventional soybean recorded significant (P < 0.05) higher height at the withers and chest width. Concerning the post mortem measurements, only carcass weights were significantly affected by the treatment resulting in lighter T kids (P < 0.05). Colostrum from the treated groups recorded a significantly (P < 0.01) lower percentage of protein and fat. Similarly, both chemical parameters significantly differed in milk collected 15 days after kidding, although these differences disappeared in the successive samplings. Both colostrum and kids serum IgG concentration were significantly (P < 0.01) lower in the treated groups. Transgenic target DNA sequences (35S and CP4 EPSPS) were not detected in colostrum from goats that received a diet containing conventional soybean meal. By contrast, transgenic DNA fragments were amplified (P < 0.05) in samples from goats that received the transgenic soybean.