Bt кукуруза и развитие устойчивостиГенно-инженерная кукуруза создается путем введения в геном растения гена, который экспрессирует токсичный белок бактерии, то есть Bacillus thuringiensis (Bt).
И листья, и стебли кукурузы Bt вырабатывают этот токсин, который разрушает кишечник любых личинок моли, поедающих это растение. Этот метод эффективен и в отличие от пестицидов широкого спектра действия, он предназначен только для личинок моли. Однако рано или поздно у насекомых может развиться механизм устойчивости к любым пестицидам.
Bt кукуруза в этом отношении принципиально не отличается, и для того, чтобы задержать эволюцию устойчивости популяций вредителей, была разработана концепция сохранения убежищ для Bt-восприимчивых моли.Поля не-Bt кукурузы защищают поля Bt-кукурузыСтратегия убежища состоит в том, чтобы засеять небольшую часть земли кукурузой, не содержащей Bt; цель состоит в том, чтобы поддерживать группы насекомых, которые остаются восприимчивыми к токсину. Как и в других известных случаях устойчивости к Bt, ожидалось, что устойчивость Busseola fusca будет включать модификацию клеток в стенке кишечника, которая предотвращает связывание токсина.
Важно отметить, что этот тип адаптации наследуется рецессивно: оба родителя должны быть устойчивыми, чтобы произвести полностью устойчивое потомство. Поскольку вероятность появления устойчивых особей в поле мала, любые устойчивые насекомые, выжившие на Bt-кукурузе, будут спариваться с одним из многих Bt-восприимчивых особей, происходящих из зоны убежища, и их потомство не выживет на поле Bt-кукурузы.
Эта тактика оказалась успешной, особенно в Северной Америке, где первая кукуруза Bt была посажена с 1995 г., и устойчивость ее у чешуекрылых насекомых еще не сформировалась.Исключение из правилОднако примерно через семь лет после того, как кукуруза Bt была завезена в Южную Африку в конце 1990-х годов, ученые наблюдали устойчивых гусениц Busseola fusca, и, что более важно, эти устойчивые насекомые, казалось, быстро размножались и распространялись. Чтобы объяснить этот феномен, ученые из Южной Африки вместе с исследователями IRD скрестили устойчивых южноафриканских бабочек с восприимчивыми, импортированными из Кении, где Bt-кукуруза еще не коммерциализирована.
Потомство прекрасно развивалось на кукурузе Bt и было таким же устойчивым, как и устойчивые южноафриканские родители. В отличие от всего, что было известно до сих пор, это сопротивление, развившееся в этой области, было унаследовано как доминирующий признак.Вероятный новый механизм сопротивленияЭтот результат впервые показывает, что устойчивость к кукурузе Bt может быть унаследована доминантным, а не рецессивным образом.
Это также объясняет, почему сопротивление быстро распространилось. Похоже, бабочка не следовала ожидаемому образцу адаптации.
На данном этапе существует несколько гипотез относительно природы этого механизма, но весьма вероятно, что Busseola fusca разработала нетрадиционный механизм устойчивости, который еще предстоит идентифицировать.ПодразумеваемоеВ Южной Африке большинство фермеров все еще выращивают кукурузу Bt с одним токсином. Во многих случаях им необходимо нанести хотя бы один спрей от пестицидов, что делает посадку разновидностей Bt менее привлекательными.
В результате исследования необходимо пересмотреть вопрос о насаждении убежищ в Южной Африке, и существует вероятность того, что стратегия убежища может полностью измениться в будущем. Однако это очень краткосрочные решения.
В среднесрочной перспективе однотоксиновая кукуруза Bt постепенно заменяется многослойной разновидностью, производящей два разных токсина, но, в худшем случае, нельзя исключать, что Busseola fusca также может быстро адаптироваться к сортам, экспрессирующим более одного токсина. В долгосрочной перспективе против Busseola fusca следует разработать новые стратегии борьбы с устойчивостью насекомых, вероятно, более сложные.
Такие перспективы могут включать более разнообразный набор токсинов для борьбы с популяциями вредителей, возможно, дополненный биологическим компонентом, таким как патогенные грибы или паразитические осы.