A tudósok megtalálták a rovarok mesterséges növényekkel szembeni ellenálló képességének genetikai alapját

A tudósok megtalálták a rovarok mesterséges növényekkel szembeni ellenálló képességének genetikai alapját
A tudósok megtalálták a rovarok mesterséges növényekkel szembeni ellenálló képességének genetikai alapját
Anonim

A beépített rovarölő szerekkel rendelkező, génmanipulált növények egyre népszerűbb eszközei a mezőgazdasági kártevők elleni védekezésnek. Egyes szakértők azonban úgy vélik, hogy ezeknek a módosított növényeknek a használata a genetikailag rezisztens kártevők fejlődésének kikényszerítésével visszaüthet.

Most egy genetikus csapat azonosított egy gént, amely magas szintű rezisztenciát biztosít egy közönséges mezőgazdasági kártevőben – ez a felfedezés lehetővé teszi a gazdálkodók és a kormánytisztviselők számára, hogy korai lépéseket tegyenek az ellenőrizhetetlen járványok megelőzésére.

A tudósok eredményeiket a Science folyóirat augusztus 3-i számában tették közzé.

Az Észak-Karolinai Állami Egyetem, a Clemson Egyetem és a Melbourne-i Egyetem genetikusai a dohánybimbólepke (Heliothis virescens) DNS-ét tanulmányozták, amely különféle haszonnövényeken táplálkozik, és rezisztenssé vált a legtöbb hagyományos vegyszerrel szemben. rovarölő szerek.

"Az erről a génről szóló tudás nemcsak lehetővé teszi számunkra, hogy észleljük a kártevők rezisztenciájának korai jeleit a jelenlegi mesterséges növényekkel szemben, hanem lehetővé teheti a növények módosítását is, hogy megvédjék őket az új kártevőtörzsekkel szemben, " - mondta Dr. Fred L. Gould, a William Neal Reynolds rovartan professzora az NC State-ben és a Science tanulmány társszerzője.

Konkrétan a kutatók megtalálták a recesszív gént (BtR-4), amely a lepkében a Bacillus thuringiensis (Bt) nevű talajbaktérium természetes toxinjával szembeni rezisztenciájának nagy részét biztosítja.Számos növényt – köztük a gyapotot, amely a lepke lárváinak tápnövénye – genetikailag kódolták az inszekticid Bt toxinnal, amely elpusztítja az összes bimbólepkét, kivéve azokat a ritka egyedeket, amelyek egy pár recesszív gént tartalmaznak.

A népszerű Bt-növények eszközt adnak a gazdáknak az olyan kártevők elleni védekezésre, mint a dohánybimbólepke, miközben csökkentik a potenciálisan veszélyes vegyi növényvédő szerek szükségességét. Néhány ember azonban, köztük azok a biogazdálkodók, akik régóta természetes eredetű Bt-baktériumokat használnak a kártevők leküzdésére, attól tartanak, hogy az új, genetikailag módosított termények miatt a kártevők gyorsan rezisztenciát alakíthatnak ki a természetes úton előállított Bt-toxinokkal, valamint a transzgénikus Bt-toxinokkal szemben, így a gazdálkodók nélkülözik a kártevőket. megbízható szerves kártevőirtó szer.

Az aggodalmak megoldása érdekében a Környezetvédelmi Ügynökség előírja, hogy a gyapottermesztők szántóföldjeik legalább 4 százalékát ültessék be nem módosított gyapottal, hogy biztosítsák, hogy a fogékony lepkék domináns génjei gyakoriak maradjanak a lepkepopulációkban.

Míg a rezisztens bimbólepke-törzsek még nem okoztak károkat a területen, Gould és munkatársai korábbi kutatásai megállapították, hogy minden 1000 lepke közül 1,5 hordozza a Bt-toxinnal szembeni rezisztencia egyik génjét. A rezisztencia ezen gyakorisága alapján a kutatók azt jósolták, hogy valószínűleg körülbelül 10 évnek kell eltelnie ahhoz, hogy a Bt-rezisztencia problémát okozzon a bimbólepkékben, ha a Bt-gyapotot széles körben telepítik. Ezek az eredmények azt feltételezik, hogy a gyapottermelők betartják az EPA „nagy dózisú/menedékes” mandátumát.

A kutatóknak és a kormányzati szabályozó hatóságoknak nehézséget okozott annak ellenőrzése, hogy az EPA stratégiája lassítja-e a rezisztencia terjedését, mivel azonban nehézséget okoz a lepkék gyakoriságának mérése a rezisztens génpárral.

A hagyományos bioassay-alapú monitorozási módszerek, amelyek megszámolják a Bt-toxinnal szemben rezisztens lepkék számát, nem elég érzékenyek, mert a rezisztens egyedek meglehetősen ritkák.Ehelyett Gould és kollégái DNS-alapú módszer alkalmazását javasolják azon lepkék azonosítására, amelyek csak az egyik génnel rendelkeznek (a génre nézve heterozigóta lepkék), valamint azokat, amelyek mindkettővel rendelkeznek (azok, amelyek homozigóták).

"A rezisztencia allélok gyakoriságának nyomon követése terepi populációkban lehetővé teszi annak közvetlen tesztelését, hogy sikeres-e a nagy dózisú/menedékes stratégia" - írják a kutatók a Science-ben. "Ha elkezd kudarcot vallani, a növekvő heterozigóta gyakoriság nyomon követése figyelmeztetést ad jóval azelőtt, hogy a rezisztens homozigóták elég gyakorivá válnának ahhoz, hogy ellenőrizhetetlen járványokat okozzanak."

Egy ilyen stratégia szerintük elegendő időt adna a kutatóknak és a kormányzati szabályozóknak az ellenállás-kezelési stratégia kiigazítására – például a „menedékként” hagyott mezők százalékos arányának növelésével –, hogy megfordítsák a rezisztens lepkék növekedését. Szerintük a jelenlegi bioassay-alapú monitorozási programoknak legalább meg kell őrizniük a lepkékből származó DNS-mintákat, hogy a kutatók rendelkezhessenek DNS-bankkal a lepkékben felfedezett egyéb rezisztenciagének elemzésére.

A szerzők azonban hozzáteszik: "a BtR-4 allél-ellenőrzés megkezdésének minden késedelme aláásja annak lehetőségét, hogy megalapozott módosításokat hajtsanak végre a nagy dózisú/menedékhely stratégián, ami fenntarthatja a Bt-transzgénikus anyagok használatát és meghosszabbíthatja a környezeti előnyöket. a hagyományos rovarölő szerek használatának csökkentésével hoznak."

A Science tanulmány társszerzői Gould, Dr. Linda J. Gahan a Clemson Egyetemről és Dr. David G. Heckel az ausztrál Melbourne-i Egyetemről, aki a projekt vezetője volt. A kutatást a National Science Foundation finanszírozta, és Gould és Heckel korábbi kutatásaira épít, amelyeket az USDA Competitive Research Grants Initiative finanszírozott.

Népszerű téma

Érdekes cikkek
Az őskémiai érzékelő fejlődése, a nocicepció, kiszagolva
Olvass tovább

Az őskémiai érzékelő fejlődése, a nocicepció, kiszagolva

Amikor megfullad a csípős cigarettafüsttől, úgy érzi, mintha felégne egy falat wasabi-csipkés sushitól, vagy sírna, miközben nyers hagymát és fokhagymát vág, válaszát egy eredeti kémiai érzékelő váltja ki mintegy 500 millió éves állatfejlődés – számoltak be a Brandeis Egyetem tudósai a Nature március 18-i tanulmányában.

A gombák gyorsan változhatnak, továbbadhatják a fertőző képességet
Olvass tovább

A gombák gyorsan változhatnak, továbbadhatják a fertőző képességet

A gombák jelentős potenciállal rendelkeznek a „horizontális” génátvitelben, egy új tanulmány kimutatta, hasonlóan azokhoz a mechanizmusokhoz, amelyek lehetővé teszik a baktériumok ilyen gyors fejlődését, rezisztenssé válnak az antibiotikumokkal szemben, és más súlyos problémákat okoznak.

Marine Mr. Mom: A hím csőhalak szülnek, de némelyik döglött apa, a tanulmány szerint
Olvass tovább

Marine Mr. Mom: A hím csőhalak szülnek, de némelyik döglött apa, a tanulmány szerint

A hím csőhalak és csikóhal-unokatestvéreik az egyetlen hím, amely ténylegesen vemhes lesz és megszül, de a pipahalak valószínűleg soha nem nyerik el az Év Atyja díjat – az utódokhoz való hozzáállásuk a teljes szeretettől a teljes elhanyagolásig terjedhet, a Texas A&M Egyetem kutatóinak új eredményei szerint.