В мире появляется все больше вредителей, устойчивых к Bt-растениям
В одном из прошлых номеров «Защиты растений» мы коротко рассказали о последних исследованиях, связанных с поиском методов преодоления устойчивости вредителей к механизмам защиты у трансгенных Bt-культур. Сегодня мы подробнее остановимся на том, под действием каких факторов она развилась и могут ли фермеры в тех странах, где разрешено выращивание ГМ-культур, бороться с ней самостоятельно.
Появление устойчивости
Со второй половины XX века количество насекомых, устойчивых к тем или иным группам средств защиты растений, стало стремительно возрастать. Если в 1938 г. было известно всего 7 видов резистентных вредителей, то сейчас их количество уже перевалило за тысячу. Когда промышленность осознала, что дальнейшее усовершенствование препаратов уже никак не помогает в этой борьбе с ветряными мельницами, был предложен радикально новый подход — на этот раз саму устойчивость внедрили в растения. Так появились Bt-культуры, которые были созданы на основе спорообразующей бактерии Bacillus thuringiensis, а точнее ее токсинов: Cry и Cyt-белков. Интересно, что Bt-биопрепараты использовали и до эры трансгеноза, но виды, способные противодействовать им, так и не появились.
Первый тревожный звоночек раздался в 1990 г., когда независимо друг от друга возник ряд популяций капустной моли (Plutella maculipennis), устойчивой к биологическим Bt-препаратам.
Рефугии
Чтобы не допустить такого же развития событий на Bt-культурах, была применена стратегия так называемых рефугиев, или защитных участков. Согласно ей, для любой трансгенной культуры устанавливается часть поля, которая должна быть засеяна не ГМ-сортом, а также расположение этого участка по отношению к Bt-сортам. Например, для Bt-кукурузы такие рефугии должны составлять не менее 20% всей площади поля в виде полосы, черезполосицы или занимать весь периметр участка. По мнению исследователей, такие «защитки» не дадут распространяться генетически предрасположенным к устойчивости насекомым.
Но многие фермеры в угоду своим личным интересам не всегда следовали предписаниям. Например, если в 2003 г. в США рекомендации не соблюдало всего 8% фермеров, возделывающих кукурузу, к 2008 г. их количество выросло до 27%. В то же время в ЮАР почти 100% фермерских хозяйств применяли рефугии, но и это не остановило появление в Африке устойчивой к Bt-токсинам кукурузной стеблевой огневки (Busseola fusca).
Король умер, да здравствует король!
Причина провала Bt-культур крылась в том, что концентрация токсинов в различных тканях растений была разной и сильно зависела от фазы развития культуры. Например, концентрация токсинов в стадии 15 листьев у Bt-хлопчатника сорта Боллгард падала на 75%. Так, в Индии фермеры отдавали предпочтение трансгенному хлопчатнику с поздним сроком созревания, благодаря которому волокно получается лучшего качества. Именно у таких сортов активность Cry-токсинов очень низка в самом начале развития культуры, из-за чего индийским аграриям пришлось применять на якобы устойчивом хлопке традиционные средства защиты растений.
Все это привело к тому, что вскоре площадь посевов под хлопчатником сорта Боллгард резко сократилась с 2,5 млн га в 2006 г. до 1,3 млн га в 2007 г. А в 2010 г. этот сорт вообще был снят с продажи и заменен улучшенным — Боллгард II. Однако вскоре австралийская хлопковая совка (Helicoverpa punctigera) уже смогла «похвастаться» полной резистентностью к этой Bt-культуре.
К снижению синтеза убийственных белков в растениях приводит также сочетание следующих факторов: дефицит азота, повышенная концентрация углекислого газа, увеличение температуры окружающей среды до 37 градусов Цельсия и выше, избыток или недостаток воды и т.д.
Все новые и новые
В настоящее время приходится активизировать весь научный потенциал мировых агрохимических корпораций, чтобы противостоять набравшей обороты эволюции патогенов полей. Ученые подсчитали, что самому первому резистентному виду хлопковой совки (Helicoverpa zea) потребовалось 7 лет, чтобы приобрести это качество. У луковой моли (Acrolepiopsis assectella) устойчивость к инсектициду альдрину выработалась за 5 лет, а некоторые популяции колорадского жука (Leptinotarsa decemlineata) приобретают устойчивость к определенным классам препаратам всего за 1 год. В среднем же почти любому вредителю требуется на этот процесс от 12 до 14 поколений.
В настоящее время известно 6 видов насекомых-вредителей, ставших резистентными к Bt-культурам. Кроме вышеперечисленных, к Bt-кукурузе устойчивы такие виды, как кукурузная стеблевая огневка (Busseola fusca) и пуэрториканская популяция кукурузной листовой совки (Spodoptera frugiperda). В свою очередь, сопротивляемость к токсинам Bt-хлопчатника также выработала западно-индийская популяция розового коробчатого червя (Pectinophora gossypiella), а также северо-китайская и восточно-индийская популяция хлопковой совки (H. armigera).
И все же фермер может если не исключить появление резистентных видов вредителей у себя на полях, то хотя бы замедлить этот процесс. Согласно последним исследованиям, устойчивые линии были обнаружены в большинстве своем лишь в тех штатах США, где не соблюдалась предписанная Агентством по защите окружающей среды (EPA) площадь рефугиев. В то же время следует регулярно отслеживать появление новинок и улучшенных разновидностей культур, которые постоянно приходят на смену устаревающим сортам.
Николай Иванов