Мониторинг и управление на устойчивостта за устойчиво използване на Bt токсини - база данни на проекта

Основна навигация

  • Начална страница
  • Текущ
  • фокус
  • дебат
  • изследвания
  • Research Live
  • База данни за проекти
  • съжителство
  • училище
  • Натиснете
  • Медия библиотека
  • Наляво
  • Речник
  • Ново
  • архив

(2002 - 2006) RWTH Аахен, Институт за изследване на околната среда (BiologieV) Катедра по екология, екотоксикология и екохимия (координация)

устойчиво

тема

Генетично модифицираната Bt царевица образува Bt токсин, който я прави устойчива на определени вредни насекоми. Този проект е за Bt царевица, която е ефективна срещу европейската и средиземноморска царевица (ЕЦБ, Ostrinia nubilalis; MCB, Sesamia nonagrioides; CB = царевица).

Ако Bt царевица се отглежда на голяма площ, вредителят може да развие устойчивост към Bt токсина.

Данните за европейските популации на царевица са събрани като основа за план за управление на устойчивостта. Това може да съпътства въвеждането на Bt царевица в Европа и да осигури безопасното и устойчиво използване.

Дванадесет партньори от осем държави (ES, FR, I, SK, GR, DE, AU и USA) бяха включени в съвместния проект на ЕС, който беше приключен през април 2006 г. В Германия, в допълнение към RWTH Аахен (координация), SLFA Neustadt, MPI Йена и Fraunhofer Institute IME, Schmallenberg.

Обобщение

Чувствителността, така наречената податливост на европейските царевични бурове към Bt токсини е изследвана в целия ЕС. Налична е установена база данни и примерна база данни от ЕЦБ и MCB за сравнителни изследвания в случай на възникнали съпротивления. За плана за управление на устойчивостта за въвеждане на трансгенна царевица Bt в ЕС бяха направени следните заключения:

  • Чувствителността на вредителите е сравнима в целия ЕС.
  • Потокът от гени е достатъчен за така нареченото управление на бежанците с висока доза (HDR). Изследването на по-малко популации на държава от представителните популации е достатъчно за мониторинг.
  • Рецесивните гени на резистентност към Bt токсини са рядкост в европейските популации, под ниво от 10 -3. С помощта на базата данни управлението на съпротивлението може да бъде коригирано, ако възникнат първите съпротивления.
  • Познанието за възможните механизми на формиране на съпротива може да се използва за управление на съпротива. Напр. препоръчва се комбинацията от два специфични Bt токсина.

Описание на експеримента

Изследване на европейските популации на царевица

В целия ЕС бяха събрани проби от европейски популации на царевица. ЕЦБ беше събрана в Италия, Франция, Германия, Испания, Словакия и Гърция; MCB само в Испания и Гърция.

Чувствителност/устойчивост на ларвите. За да се изследва чувствителността на ларвите, ларвите се отглеждат в лабораторията и се подлагат на изкуствена диета с различни концентрации на протеин Cry1Ab. Лабораторните култури бяха разделени за откриване на резистентни ларви и бяха държани както с, така и без селекция чрез лечение с Bt токсин.

Генен поток. Генният поток беше определен и сравнен както в страната (в Германия и Испания), така и в Европа (Германия, Италия, Франция, Словакия, Румъния и Гърция), използвайки различни техники (AFLP, RAPD и др.).

В Германия, Франция и Словакия европейските царевични сондажи бяха маркирани, пуснати и възвърнати, за да се проучи обменът на гени на царевичен бурен между царевичните полета.

Мониторинг на възможни резистентни гени. Трудно е да се определят възможни гени на резистентност, преди да са известни. Използван е много трудоемък метод за мониторинг (F2 екран), с който могат да бъдат открити редки рецесивни гени на резистентност.

Характеризиране на механизмите за съпротива

Bt протеините се разграждат - и по този начин се активират - чрез специални ензими в чревния сок на ларвите на бургер, така наречените протеази, и след това се свързват със специфични рецептори на чревната стена. В крайна сметка става интеграция в мембраната и образуването на пори. Това перфорира чревната стена, което води до смъртта на насекомото. Устойчивостта на насекоми към Bt токсини може да започне при всяка от тези стъпки.

Резистентност, медиирана от протеаза. Трипсините вероятно играят роля в медиираната от протеаза резистентност. Следователно появата на трипсини и активността на гените за трипсиноподобни ензими са изследвани в средата на червата на ларвите на MCB.

Проучвания за привързване с Bt токсини. Поведението на свързване на различни белязани Bt токсини (Cry1Aa, Cry1Ab, Cry1Ac, Cry1Ca и Cry1Fa) беше изследвано върху така наречените „мехурчета с мехурчета с четка“ (BBMV). Това са части от чревната стена, изолирани от ларвите, с които се свързват токсините. Устойчивите щамове (от лабораторно размножаване в САЩ) са сравнени с чувствителни щамове. Освен това беше изследвано образуването на пори на активни токсини Cry1 Bt върху BBMV (измерване на потенциалите в мембраната).

Резултати

Записване на европейските популации на царевица

Пробите от общоевропейската колекция от различни популации на ЕЦБ и MCB са на разположение като референтен материал в банката с проби (Fh-IME).

Чувствителност/устойчивост на ларвите. Чувствителността на вредителите (LC50) е - с изключение на Испания - сравнима навсякъде. По-малки разлики в чувствителността се дължат на естествените вариации, както и на възможната загуба на активност на токсините, напр. връща се чрез размяна между учени (корабоплаване).

В Словакия, както и в Чехия, оцелелите ларви се събират в Bt царевица и се отглеждат в лабораторията. Установено е, че тези ларви, събрани на полето, са чувствителни към Bt материал в лабораторията. Т.е. ларвите не са били устойчиви, но са оцелели, тъй като малък процент от растенията в Bt царевица не произвеждат Bt токсин.

При опити за създаване на изкуствена резистентност в лабораторията чувствителността на ларвите на ЕЦБ, в зависимост от дозата на токсина, беше намалена след няколко поколения (четири до осем поколения с висока доза токсин и след 23 поколения с ниска доза токсин). В случая на ларвите MCB, само испанският щам показва намаляване на чувствителността, докато гръцкият щам не показва промяна. Това се дължи на разликите в токсина.

Инфекцията на ларвите с микроспоридия не променя чувствителността на ларвите (ЕЦБ) или увреждането на царевицата.

Генен поток. Имаше само малки разлики между отделните популации на царевица. Това показва, че генният поток е достатъчно голям за така нареченото управление на бежанците с висока доза (HDR). Следователно са необходими само няколко популации на държава или географски сходен регион като представителни популации за скрининг или мониторинг на чувствителността.

Мониторинг на възможни резистентни гени. Не са открити гени за резистентност към Bt царевица. Това показва, че рецесивните гени на резистентност са рядкост в европейските популации (под 10 -3). Установената извадка и база данни могат да се използват, ако възникне съпротива. След това може да се адаптира система за ранно предупреждение и управление на съпротивлението, за да се осигури допълнително използването на Bt царевица.

Характеризиране на механизмите за съпротива

Резистентност, медиирана от протеаза. Четири различни трипсиноподобни протеази и техните гени бяха открити в средното черво на ларвите на MCB. Чувствителността на активността на трипсина към специфични протеазни инхибитори се променя в различните стадии на ларвите. Съотношението на ензимите един към друг също се променя в зависимост от етапите на ларвите. Такива промени могат да играят роля в протеазно-медиираната резистентност към Bt царевица.

Проучвания за привързване с Bt токсини. В поне един лабораторен щам (САЩ) резистентността е свързана с променено свързване на рецептора, въпреки че точният механизъм е неясен.

Cry1Aa, Cry1Ab и Cry1Ac споделят едно свързващо място, докато Cry1Ca и Cry1Fa се свързват на други сайтове. Поради това се препоръчва комбинация от Cry1Ab и Cry1Fa, за да се забави развитието на резистентност.

Може да се покаже, че Cry1Ab и Cry1Fa увеличават пропускливостта на мембраната за калий in vivo. Това не беше намерено за Cry1Da. Доказано е също така, че активните токсини влияят и върху транспорта на аминокиселини.