Устойчивость к вредителям угрожает новейшей биотехнологической защите кукурузы, предупреждает исследование

от

Корневые черви, вредители, ответственные за миллиардные ежегодные потери урожая, развивают устойчивость, которая ослабляет даже новейшие биотехнологические средства контроля, согласно новому [исследованию](https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2518683122), опубликованному в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Используя данные за десятилетия в разных штатах, энтомологи Университета Аризоны обнаружили, что эволюционировавшая в полях устойчивость к Bacillus thuringiensis (Bt) подрывает эффективность кукурузы, нацеленной на корневых червей с помощью комбинации Bt и РНК-интерференции (RNAi) — нового биотехнологического средства контроля, которое обращает генетические инструкции корневых червей против них.

Исследовательская группа проанализировала обширные полевые данные, собранные за последние два десятилетия в 12 предыдущих исследованиях, включая миллионы корневых червей, оценённых в Зоне кукурузы, которая простирается от западного Огайо до восточной Небраски и северо-восточного Канзаса.

«Результаты последовательно показывают, что в полях, где развилась устойчивость к Bt, комбинация Bt и РНК-интерференции обеспечивает меньшую защиту от повреждений, наносимых корневыми червями», — сказал Брюс Табашник, ведущий автор исследования и заведующий кафедрой энтомологии Университета Аризоны.

«Это не лабораторные данные, — добавил он. — Это реальные данные, собранные с полей в ходе исследований в университетах и в промышленности в разных штатах».

Корневых червей называют «вредителями на миллиард долларов» не без причины, по словам Табашника. «Они действительно коварные, злонамеренные вредители, — сказал он. — За каждый из последних двух лет корневые черви стали причиной потери урожая кукурузы в США на сумму около 2 миллиардов долларов, и ещё миллиард долларов ежегодно инвестируется для борьбы с ними».

Скрываясь под землёй, личинки этих жуков подгрызают основу американского сельскохозяйственного производства. В гонке вооружений против этих вредителей генетически модифицированные культуры стали важным инструментом, повышая урожайность и снижая зависимость фермеров от инсектицидов широкого спектра действия, которые могут быть вредны для людей и окружающей среды.

Кукуруза Bt была создана для производства белков из почвенной бактерии, которые убивают вредителей, но не токсичны для человека или диких животных, объяснил Табашник. Кукуруза Bt, нацеленная на корневых червей, была впервые представлена в 2003 году. «Она была очень эффективной, — сказал он, — но через несколько лет начала развиваться устойчивость, эволюционировавшая в полях».

Устойчивость к Bt возникает в результате дарвиновского отбора — того же процесса, который приводит к устойчивости к антибиотикам. Поскольку кукуруза Bt была настолько хороша в борьбе с корневыми червями, многие производители начали сажать её год за годом, по словам Ива Каррьера, соавтора исследования и профессора кафедры энтомологии.

Пока она уничтожала большинство вредителей, некоторые из них, которые были генетически менее восприимчивы, неизбежно выживали и передавали свою устойчивость следующему поколению.

Семенные компании отреагировали стратегией «пирамиды», объединив два разных белка Bt для уничтожения одного и того же вредителя. «Идея состоит в том, что если насекомое устойчиво к одному белку Bt, другой его убьёт, — сказал Табашник. — И это помогло. Но вскоре корневые черви выработали устойчивость к обоим типам белков Bt».

Новая линия защиты появилась в 2022 году с коммерциализацией РНК-интерференции. Она работает путём «подавления» определённых генов у вредителя, по сути, отключая функции, необходимые насекомому для выживания. В отличие от инсектицидов широкого спектра действия, РНК-интерференция нацелена на ген, специфичный для вредителя, но отсутствующий у человека, животных или полезных насекомых.

Использование РНК-интерференции против корневых червей кукурузы — первое применение этой технологии для борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур. Она убивает медленнее, чем Bt, и используется в трансгенной кукурузе только вместе с Bt.

«Она никогда не предназначалась для самостоятельного использования, — сказал Табашник. — Она была задумана как двойной удар с Bt. Но к тому времени, когда РНК-интерференция была фактически коммерциализирована, эффективность Bt плюс РНК-интерференция уже была подорвана из-за существовавшей ранее устойчивости к Bt».

Результаты вызывают обеспокоенность, по мнению исследовательской группы, поскольку подчёркивают риск того, что даже эта новейшая технология потеряет свою эффективность против кукурузного вредителя. Исследователи советуют использовать комплексные стратегии борьбы с вредителями, включая такие проверенные временем методы, как севооборот, а также сажать обычную кукурузу «убежища» вместе с трансгенными культурами, чтобы позволить выживать восприимчивым вредителям и отсрочить развитие устойчивости.

«Фермеры полагались на эту новую технологию, ожидая, что она прослужит много лет, — сказал Табашник. — Наше исследование показывает, что срок службы этого инструмента может быть намного короче, если серьёзно не подойти к управлению устойчивостью».

«Это напоминание о том, что нет панацеи. Эволюция не останавливается. Корневые черви адаптируются, и если мы не будем диверсифицировать наши подходы, мы будем продолжать гоняться за собственными хвостами».

Предоставлено:
[Университет Аризоны](https://phys.org/partners/university-of-arizona/)

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте