Устойчивость вредителей к Bt-культурам: уроки с первого миллиарда акров

С 1996 года фермеры по всему миру засеяли более миллиарда акров (400 млн га) генетически модифицированной кукурузы и хлопка, производящих инсектицидные белки бактерии Bacillus thuringiensis (Bt). Хотя эти белки десятилетиями использовались в органическом земледелии, существовали опасения, что их массовое применение в ГМ-культурах ускорит эволюцию устойчивости у вредителей.

Эксперты из Университета Аризоны проанализировали данные, чтобы выяснить, почему в одних случаях устойчивость развивалась быстро, а в других — нет. Брюс Табашник, Ив Карьер и Тиерри Брево изучили полевые и лабораторные данные, чтобы проверить прогнозы об устойчивости. Результаты опубликованы в Nature Biotechnology.

Анализ глобальных данных

Учёные проанализировали 77 исследований 13 видов вредителей в 8 странах на 5 континентах. К 2010 году было зафиксировано 5 чётких случаев полевой устойчивости к Bt-культурам у основных вредителей (против одного случая в 2005). Три из пяти случаев — в США, где сосредоточено около половины мировых посевов Bt-культур.

• В худших случаях устойчивость развивалась за 2–3 года.
• В лучших случаях эффективность культур сохранялась более 15 лет.

Факторы, влияющие на устойчивость

Исходы соответствуют эволюционным принципам. Условия для долгой эффективности Bt-культур наиболее благоприятны, если:

1. Гены устойчивости изначально редки в популяции вредителей.
2. Наследование устойчивости рецессивно (насекомое выживает на Bt-растении, только если получило два гена устойчивости — от обоих родителей).
3. Присутствуют обильные рефугиумы — участки с обычными, не-Bt растениями.

Рефугиумы снижают вероятность спаривания двух устойчивых насекомых. «Наиболее убедительное доказательство работы рефугиумов — розовый коробочный червь, который быстро эволюционировал к Bt-хлопку в Индии, но не в США», — отмечает Табашник. В США соблюдение стратегии рефугиумов было высоким благодаря collaboration учёных, регуляторов и фермеров, а в Индии — низким.

Оценка рисков и будущее

Авторы делают вывод: оценка двух факторов до коммерциализации Bt-культур помогает определить риск:

• Если устойчивость, вероятно, будет рецессивной и изначально редкой — риск быстрой эволюции низок.
• Если один или оба критерия не выполняются — риск высок. В этом случае требуются более строгие меры (например, увеличение рефугиумов), иначе устойчивость разовьётся быстро.

«Эти растения были чрезвычайно полезны, и в большинстве случаев устойчивость развивалась медленнее, чем ожидалось», — говорит Табашник. Он считает такие культуры важной частью будущего сельского хозяйства, но полностью предотвратить устойчивость невозможно: «Вредители всегда адаптируются». Собранные данные помогут лучше планировать использование культур и обмениваться опытом с учёными, борющимися с устойчивостью к гербицидам, антибиотикам или лекарствам от ВИЧ и рака.