Вредители вырабатывают активную устойчивость к Bt-токсину

 

Современные методы борьбы с сельскохозяйственными насекомыми-вредителями уже довольно давно опираются на достижения генной инженерии. Однако гусеницы хлопковой совки или коробочные черви (Helicoverpa armigera) «научились» адаптироваться к ядовитым для них растениям. Причем непредсказуемым для науки образом.

Гусеницы хлопковой совки являются основным вредителем на полях хлопчатника в Китае, где проводилось настоящее исследование. Международная группа учёных (Haonan Zhang, Wen Tian, Jing Zhao, Lin Jin, Jun Yang, Chunhui Liu, Yihua Yang, Shuwen Wu, Kongming Wu, Jinjie Cui, Bruce E. Tabashnik, Yidong Wu) опубликовала в журнале PNAS результаты работы, в ходе которой биологи изучали способы приспособления насекомых к генетически модифицированным культурам и сопутствующие этим процессам изменения в организмах вредителей.

Оказалось, что хлопковые совки претерпели более разнообразные генетические изменения, чем ожидалось. Насекомые сумели приспособиться к ГМ-хлопчатнику, который вырабатывает токсины, губительные для вредоных насекомых.

Напомним, что учёные начали прибегать к генетическим модификациям сельскохозяйственных культур, чтобы отказаться от использования инсектицидов  которые зачастую истребляют не только целевых вредителей.

Так, хлопчатник приобрёл способность вырабатывать смертельные для насекомых-вредителей токсины, свойственные бактериям Bacillus thuringiensis (Bt-токсины). Bt-токсины уничтожают насекомых, но безопасны для большинства живых существ, включая людей.

Однако со временем учёные обнаружили у хлопковых совок редкие генетические мутации, придающие им устойчивость к Bt-токсинам.

Ранее энтомологи из Колледжа сельского хозяйства и наук о жизни университета шт. Аризона  в лабораторных условиях исследовали возможные мутации, позволяющие адаптироваться к Bt-токсинам. Некоторые из них были также обнаружены в условиях дикой природы. Но природа пошла дальше и нашла новые пути генной модификации, которые не были предсказаны учёными.

Для того чтобы избежать сюрпризов в Китае, учёные изучили генетические механизмы, с помощью которых насекомые адаптируются к воздействию Bt-токсинов. Впервые международная группа исследователей напрямую сравнила гены, ответственные за устойчивость к Bt-токсинам у диких и выращенных в лабораторных условиях хлопковых совок.

Генетики обнаружили соответствующие мутации на одних и тех же участках генов, но они оказались на удивление разными для двух групп насекомых. «В дикой природе мы обнаружили точно такие же мутации, как и в лабораторных условиях, но мы также нашли и множество новых вариаций в тех же генах», — сообщает энтомолог Брюс Табашник, соавтор исследования.

Главным открытием для учёных стало то, что у диких насекомых устойчивость к Bt-токсинам является доминантным признаком. То есть для того чтобы пара хлопковых совок дала устойчивое к Bt-токсинам потомство, достаточно присутствие этого признака только у одной особи. Напротив, аналогичные мутации у лабораторных насекомых — рецессивные. Им требуется два экземпляра мутации от каждого родителя для передачи по наследству устойчивости к токсинам.

Учёные уверены, что необходимо предупредить об этом открытии фермеров, регулирующие органы и биотехнологов. «Мы предполагали, что насекомые способны адаптироваться, но в Китае они приобрели абсолютную устойчивость к Bt-токсинам», — поясняет Табашник.

Исследователи сообщают, что адаптированный к Bt-токсину коробочный червь встречается в Северном Китае в 3 раза чаще, чем в других районах. И общая его численность составляет 2% от общего количества хлопковых совок.

Производителям хлопка может казаться, что убивая 98% вредителей, они одерживают безоговорочную победу. Однако Табашник и его коллеги уверены, что результаты этого исследования являются первым тревожным звонком: проблемы генетически модифицированных культур уже на горизонте.

 

Дарья Загорская, www.vesti.ru / www.pnas.org, uanews.org