Skadedyrsresistens over for bioteknologiske afgrøder, der stiger

I 2016, landmænd verden over plantede mere end 240 millioner hektar (98 millioner hektar) genetisk modificeret majs, bomuld og sojabønner, der producerer insektdræbende proteiner fra bakterien Bacillus thuringiensis, eller Bt. Disse Bt -proteiner dræber nogle glubske larve- og billed skadedyr, men er ufarlige for mennesker og betragtes som miljøvenlige. Mens økologiske landmænd har brugt Bt -proteiner i spray med succes i mere end et halvt århundrede, nogle forskere frygtede, at udbredt brug af Bt -proteiner i genetisk manipulerede afgrøder ville anspore til hurtig udvikling af resistens hos skadedyr.

Forskere ved University of Arizona i Tucson, Arizona har gjort status for at imødegå denne bekymring og for at opdage, hvorfor skadedyr hurtigt tilpasses i nogle tilfælde, men ikke andre. For at teste forudsigelser om modstand, Bruce Tabashnik og Yves Carriere fra College of Agriculture and Life Sciences analyserede de globale data om Bt -afgrøder og skadedyrsreaktioner. Deres resultater offentliggøres i det aktuelle nummer af tidsskriftet Naturbioteknologi .

"Da Bt -afgrøder først blev introduceret i 1996, ingen vidste, hvor hurtigt skadedyrene ville tilpasse sig, "sagde Tabashnik, en regentsprofessor og leder af UA Institut for Entomologi. "Nu har vi samlet set over 2 milliarder hektar af disse afgrøder plantet i løbet af de sidste to årtier og omfattende overvågningsdata, så vi kan opbygge en videnskabelig forståelse af, hvor hurtigt skadedyrene udvikler modstand, og hvorfor. "

Forskerne analyserede offentliggjorte data for 36 tilfælde, der repræsenterer svar fra 15 skadedyrsarter i 10 lande på alle kontinenter undtagen Antarktis. De opdagede resistens, der reducerede effektiviteten af ​​Bt -afgrøderne i marken betydeligt i 16 tilfælde fra 2016, sammenlignet med kun tre sådanne sager i 2005. I disse 16 tilfælde, skadedyr udviklede resistens i en gennemsnitlig tid på godt fem år.

"En sølvbeklædning er, at i 17 andre tilfælde, skadedyr har ikke udviklet resistens over for Bt -afgrøder, "Tabashnik sagde, tilføjer, at nogle afgrøder fortsat er effektive efter 20 år. De resterende tre tilfælde er klassificeret som "tidlig advarsel om modstand, "hvor resistensen er statistisk signifikant, men ikke alvorlig nok til at få praktiske konsekvenser.

Fred Gould, Fremstående professor i entomologi ved North Carolina State University og leder af 2016 National Academy of Sciences -studiet om genetisk manipulerede afgrøder, kommenterede, "Dette papir giver os stærke beviser på, at strategien for højdosis/tilflugt til forsinkelse af resistens over for Bt-afgrøder virkelig virker. Dette vil være kritisk vigtig information, efterhånden som flere afgrøder er konstrueret til at producere Bt-toksiner."

Ifølge avisen, både de bedste og værste resultater understøtter forudsigelser fra evolutionære principper.

"Som forventet af evolutionsteorien, faktorer, der favoriserer vedvarende effekt af Bt -afgrøder, var recessiv arv af resistens hos skadedyr og rigelige tilflugtssteder, "Sagde Carriere.

Tilflugter består af standard, ikke-Bt-planter, som skadedyr kan spise uden at blive udsat for Bt-toksiner. Plantning af tilflugtssteder nær Bt -afgrøder reducerer chancerne for, at to resistente insekter parrer sig med hinanden, hvilket gør det mere sandsynligt, at de vil yngle med en modtagelig makker. Med recessiv arv, parringer mellem en resistent forælder og en modtagelig forælder giver afkom, der dræbes af Bt -afgrøden.

"Computermodeller viste, at tilflugtssteder bør være særligt gode til at forsinke resistens, når arv af resistens i skadedyret er recessiv, "Forklarede Carriere. Værdien af ​​tilflugtssteder har været kontroversiel, og Environmental Protection Agency har lempet sine krav til plantning af tilflugtssteder i USA

"Måske er det mest overbevisende bevis for, at tilflugtsarbejde kommer fra den lyserøde bolorm, som hurtigt udviklede modstand mod Bt bomuld i Indien, men ikke i USA, "Sagde Tabashnik.

I det sydvestlige USA, landmænd samarbejdede med den akademiske verden, industri, EPA -forskere, og det amerikanske landbrugsministerium for at implementere en effektiv tilflugtsstrategi. Selvom Indien på samme måde krævede en tilflugtsstrategi, landmændenes overensstemmelse var lav.

"Samme skadedyr, samme afgrøde, samme Bt -proteiner, men meget forskellige resultater, "sagde Tabashnik.

Den nye undersøgelse afslørede, at skadedyrsresistens over for Bt -afgrøder udvikler sig hurtigere nu end før, primært fordi resistens over for nogle Bt-proteiner forårsager krydsresistens over for beslægtede Bt-proteiner produceret af efterfølgende introducerede afgrøder.

En opmuntrende udvikling er den nylige kommercialisering af biotekafgrøder, der producerer en ny type Bt -protein kaldet et vegetativt insekticidprotein, eller Vip. Alle andre Bt -proteiner i gensplejsede afgrøder er i en anden gruppe, kaldet krystallinsk, eller græde, proteiner. Fordi disse to grupper af Bt -proteiner er så forskellige, krydsresistens mellem dem er lav eller nul, ifølge forfatterne af undersøgelsen.

Yidong Wu, Fremstående professor ved College of Plant Protection ved Nanjing Agricultural University i Kina, sagde, "Denne anmeldelse giver en rettidig opdatering af den globale status for resistens over for Bt -afgrøder og unik indsigt, der vil bidrage til at forbedre resistensstyringsstrategier for mere bæredygtig brug af Bt -afgrøder."

Selvom den nye rapport er den mest omfattende evaluering af skadedyrsresistens over for Bt -afgrøder hidtil, Tabashnik angav, at det kun repræsenterer begyndelsen på at bruge systematiske dataanalyser til at øge forståelsen og håndteringen af ​​resistens.

"Disse planter har været bemærkelsesværdigt nyttige, og modstand har generelt udviklet sig langsommere, end de fleste mennesker forventede, "sagde han." Jeg ser disse afgrøder som en stadig vigtigere del af landbrugets fremtid. De fremskridt, der er gjort, giver motivation til at indsamle flere data og til at indarbejde dem i planlægningen af ​​fremtidige afgrøder. "

"Vi er også begyndt at udveksle ideer og information med forskere, der står over for relaterede udfordringer, såsom resistens over for ukrudtsmidler i ukrudt og resistens over for lægemidler i kræftceller, "Sagde Tabashnik.

Men vil landmænd nogensinde helt kunne forhindre modstand? Tabashnik tror ikke det.

"Vi forventer altid, at skadedyrene tilpasser sig. Men hvis vi kan forsinke modstanden fra et par år til et par årtier, det er en stor gevinst. "