Чрезмерное использование Bt-кукурузы снижает её эффективность против корневого червя

Повсеместное использование гибридов кукурузы, устойчивых к корневому червю — самому опасному вредителю кукурузы в Кукурузном поясе США, — снижает как эффективность этой технологии, так и прибыль некоторых фермеров.

Таков вывод нового анализа 12-летних полевых испытаний и данных об использовании семян в 10 штатах Среднего Запада, включая Айову. Исследование, опубликованное в Science, показывает, что у корневого червя растёт устойчивость к защите генетически модифицированной кукурузы, которая производит инсектицидные белки бактерии Bacillus thuringiensis (Bt).

Исследование показало, что фермеры в некоторых частях Среднего Запада высаживали Bt-кукурузу против корневого черня чаще оптимального уровня. Этот «разрыв» был особенно заметен в штатах, где фермеры редко выращивают кукурузу на одних и тех же полях несколько лет подряд.

Ослабление мощного инструмента

Bt-кукуруза против корневого черня содержит белки, токсичные для этого вредителя. Сравнивая повреждения корней у Bt и не-Bt кукурузы, исследователи оценили эффективность защиты.

Анализ данных полевых испытаний показал, что с 2005 по 2016 год эффективность снизилась для всех трёх изученных Bt-белков. Общая эффективность составляла 92% в 2005 году (через два года после появления Bt-кукурузы) и упала до 80% к 2016 году.

Замедление развития устойчивости у корневого черня критически важно, так как этот вредитель наносит ущерб до $2 млрд в год.

Севооборот снижает потребность в Bt

Общая популяция корневого черня снизилась благодаря Bt-кукурузе, но на полях с непрерывным выращиванием кукурузы у вредителя есть идеальная среда для развития устойчивости.

• В западных штатах исследования (Айова, Иллинойс и др.) непрерывная кукуруза распространена, и потери урожая от червя в среднем составили 47,5 бушелей с акра.
• В восточных штатах (Индиана, Мичиган, Огайо) доминирование севооборота помогло снизить давление вредителя, а потери урожая составили лишь 8,5 бушелей с акра.

Это привело к большой разнице в оптимальном уровне использования Bt-кукурузы:

• В восточных штатах оптимальная доля Bt-кукурузы составляла 18%, тогда как фактическое использование было около 50% в 2014–2016 гг. Переход на оптимальный уровень сэкономил бы фермерам этих штатов 99млнвгод * *засчётотказаотнадбавкив * *25,7 за акр за Bt-семена.
• В западных штатах оптимальные показатели Bt были выше — от 45% до более 75%.

Предоставление большего выбора

Исследователи отмечают, что предоставление фермерам большего выбора семян также помогло бы снизить чрезмерное использование Bt. Признаки Bt, как правило, «упакованы» в семена вместе с другими ценными генетическими признаками (урожайность, засухоустойчивость), и у фермеров мало возможностей выбрать только нужные им признаки.

В отдельном исследовании, опубликованном в PNAS, описан ещё один фактор, способствующий устойчивости: использование «пирамид» Bt-токсинов, где один из признаков уже неэффективен. Это подрывает принцип избыточности, и устойчивость к одному токсину ускоряет развитие устойчивости к другому.

Для работы подхода с пирамидами оба Bt-признака должны быть эффективны. Также помочь могут увеличение типичного 5% уровня «убежищ» (участков с не-Bt растениями) на полях с Bt-кукурузой и рассмотрение технологии Bt как части стратегии борьбы с вредителем, а не как единственного решения.

Ценность исследования

Исследование в Science уникально своим масштабом: оно охватывает множество штатов за многие годы и объединяет работу энтомологов, фитопатологов, агрономов и экономистов из 13 институтов. Оно демонстрирует ценность публичных наборов данных, полученных в результате долгосрочных прикладных исследований.