Новые бактериальные токсины против устойчивых насекомых-вредителей

Токсины бактерий Bacillus thuringiensis (Bt-токсины) используются в органическом и традиционном земледелии для борьбы с насекомыми-вредителями. С 1996 года выращиваются трансгенные культуры, продуцирующие Bt, которые успешно контролируют таких вредителей, как кукурузный мотылёк, табачная листовёртка, западный кукурузный жук и хлопковая совка. Однако со временем появились насекомые, устойчивые к Bt.

Учёные модифицировали молекулярную структуру двух Bt-токсинов, Cry1Ab и Cry1Ac, чтобы преодолеть устойчивость. Новые токсины, Cry1AbMod и Cry1AcMod, эффективны против пяти устойчивых видов насекомых, включая капустную моль, хлопковую совку и кукурузного мотылька.

Механизм действия и преодоление резистентности

Основой для разработки модифицированных токсинов послужили новые данные о механизме действия Cry1Ab и Cry1Ac. Ранее было обнаружено, что в средней кишке гусениц находится белок (категорин), который связывает Bt-токсины, что приводит к гибели клеток кишечника. Мутации в определённом кадгерине могут сделать гусениц устойчивыми к токсинам.

Однако новые токсины оказались эффективны и против штаммов, устойчивость которых не основана на мутациях кадгерина. Особенно интересным было открытие, что новые токсины эффективны против суперустойчивого штамма табачной листовёртки, несущего как мутацию кадгерина, так и другую мутацию, затрагивающую ABC-транспортёр.

Результаты эффективности

• Эффект Cry1AbMod и Cry1AcMod на устойчивый штамм кукурузного мотылька и капустной моли был в 350 раз сильнее по сравнению с природными токсинами.
• С другой стороны, новые токсины оказывали лишь слабое воздействие на некоторые штаммы, чья устойчивость обусловлена именно мутировавшим кадгерином.

Перспективы применения

Если новые Bt-токсины окажутся полезными в сельском хозяйстве, их можно будет использовать в комбинации с другими Bt-токсинами для гарантированного эффекта. Биологи подчёркивают необходимость строгого соблюдения мер по снижению возникновения устойчивых вредителей, таких как:

• Использование различных пестицидов.
• Севооборот.
• Одновременный посев нетрансгенных растений на полях с Bt-сортами.