Monitorizarea și gestionarea rezistenței pentru utilizarea durabilă a toxinelor Bt - baza de date a proiectului

Navigare principală

  • pagina principala
  • Actual
  • focalizare
  • dezbate
  • cercetare
  • Cercetare în direct
  • Baza de date a proiectului
  • coexistenţă
  • şcoală
  • presa
  • Biblioteca media
  • Stânga
  • Dicţionar
  • Nou
  • Arhiva

(2002 - 2006) RWTH Aachen, Institutul de Cercetări de Mediu (BiologieV) Catedra de Ecologie, Ecotoxicologie și Ecochimie (coordonare)

monitorizarea

temă

Porumbul Bt modificat genetic formează o toxină Bt care îl face rezistent la anumite insecte dăunătoare. Acest proiect este despre porumbul Bt, care este eficient împotriva sondei de porumb europene și mediteraneene (BCE, Ostrinia nubilalis; MCB, Sesamia nonagrioides; CB = sonde de porumb).

Dacă porumbul Bt este cultivat pe o suprafață mare, dăunătorul ar putea dezvolta rezistență la toxina Bt.

Datele referitoare la populațiile europene de foraj de porumb au fost colectate ca bază pentru un plan de gestionare a rezistenței. Acest lucru ar putea însoți introducerea porumbului Bt în Europa și să asigure utilizarea sa sigură și durabilă.

Doisprezece parteneri din opt țări (ES, FR, I, SK, GR, DE, AU și SUA) au fost implicați în proiectul comun al UE, care a fost încheiat în aprilie 2006. În Germania, pe lângă RWTH Aachen (coordonare), SLFA Neustadt, MPI Jena și Institutul Fraunhofer IME, Schmallenberg.

rezumat

Sensibilitatea, așa-numita susceptibilitate a sondelor de porumb europene la toxinele Bt a fost studiată în întreaga UE. O bază de date și o bază de date eșantion înființată de BCE și MCB este disponibilă pentru teste comparative în cazul unor rezistențe care pot apărea. Au fost trase următoarele concluzii pentru un plan de gestionare a rezistenței pentru introducerea porumbului transgenic Bt în UE:

  • Sensibilitatea dăunătorilor este comparabilă în întreaga UE.
  • Fluxul de gene este suficient pentru așa-numita „doză mare” de gestionare a refugiaților (HDR). Investigarea a mai puține populații pe țară decât populațiile reprezentative este suficientă pentru monitorizare.
  • Genele de rezistență recesivă la toxinele Bt sunt rare la populațiile europene, sub un nivel de 10 -3. Cu ajutorul bazei de date, gestionarea rezistenței ar putea fi ajustată dacă apar primele rezistențe.
  • Cunoașterea posibilelor mecanisme de formare a rezistenței poate fi utilizată pentru gestionarea rezistenței. De exemplu. se recomandă combinarea a două toxine specifice Bt.

Descrierea experimentului

Investigația populațiilor europene de bore de porumb

Eșantioane de populații europene de bore de porumb au fost colectate pe întreg teritoriul UE. BCE a fost colectată în Italia, Franța, Germania, Spania, Slovacia și Grecia; MCB numai în Spania și Grecia.

Sensibilitatea/rezistența larvelor. Pentru a investiga sensibilitatea larvelor, larvele au fost cultivate în laborator și supuse unei diete artificiale cu diferite concentrații de proteine ​​Cry1Ab. Culturile de laborator au fost împărțite pentru a detecta larvele rezistente și păstrate atât cu sau fără selecție prin tratamente cu toxină Bt.

Fluxul de gene. Fluxul de gene a fost determinat și comparat atât în ​​țară (în Germania și Spania), cât și în Europa (Germania, Italia, Franța, Slovacia, România și Grecia) folosind diverse tehnici (AFLP, RAPD etc.).

Pentru a studia schimbul de gene ale împrumutătorilor de porumb între câmpurile de porumb, boratorii de porumb au fost etichetați, eliberați și recucerați în Germania, Franța și Slovacia.

Monitorizarea posibilelor gene de rezistență. Posibilele gene de rezistență sunt dificil de determinat înainte de a fi cunoscute. A fost utilizată o metodă de monitorizare foarte intensă în muncă (ecran F2), cu care pot fi detectate gene rare de rezistență recesivă.

Caracterizarea mecanismelor de rezistență

Proteinele Bt sunt descompuse - și astfel activate - prin intermediul unor enzime speciale din sucul intestinal al larvelor de burger, așa-numitele proteaze, și apoi legate de receptori specifici de pe peretele intestinal. În cele din urmă, se integrează în membrană și formează porii. Aceasta perforează peretele intestinal, ceea ce duce la moartea insectei. Rezistența insectelor la toxinele Bt poate începe la oricare dintre acești pași.

Rezistență mediată de protează. Tripsinele joacă probabil un rol în rezistența mediată de protează. Prin urmare, apariția tripsinelor și activitatea genelor pentru enzimele de tip tripsină au fost investigate în intestinul mediu al larvelor MCB.

Studii de atașare cu toxine Bt. Comportamentul de legare a diferitelor toxine Bt marcate (Cry1Aa, Cry1Ab, Cry1Ac, Cry1Ca și Cry1Fa) a fost investigat pe așa-numitele „vezicule cu membrană de perie” (BBMV). Acestea sunt părți ale peretelui intestinal izolate de larvele de care se leagă toxinele. Tulpinile rezistente (din reproducerea de laborator din SUA) au fost comparate cu tulpinile sensibile. În plus, a fost investigată formarea porilor de toxine active Cry1 Bt pe BBMV (măsurarea potențialelor din membrană).

Rezultate

Înregistrarea populațiilor europene de bore de porumb

Eșantioanele colecției la nivelul UE a diferitelor populații ale BCE și MCB sunt disponibile ca material de referință în banca eșantionului (Fh-IME).

Sensibilitatea/rezistența larvelor. Sensibilitatea dăunătorilor (LC50) a fost - cu excepția Spaniei - comparabilă peste tot. Diferențe mai mici în sensibilitate s-au datorat variației naturale, precum și posibilei pierderi de activitate a toxinelor, de ex. returnat prin schimburi între oameni de știință (transport maritim).

În Slovacia, ca și în Republica Cehă, larvele supraviețuitoare au fost colectate în porumb Bt și cultivate în laborator. Aceste larve, care au fost colectate în câmp, s-au dovedit a fi sensibile la materialul Bt în laborator. Adică larvele nu au fost rezistente, dar au supraviețuit deoarece un procent mic din plantele din porumbul Bt nu produc toxină Bt.

În încercările de a crea rezistență artificială în laborator, sensibilitatea larvelor BCE, în funcție de doza de toxină, a fost redusă după câteva generații (patru până la opt generații cu o doză mare de toxină și după 23 de generații cu o doză mică de toxină). În cazul larvelor MCB, doar tulpina spaniolă a prezentat o reducere a sensibilității, în timp ce tulpina greacă nu a prezentat nicio modificare. Acest lucru a fost atribuit diferențelor de toxină.

Infecția larvelor cu microsporidii nu modifică sensibilitatea larvelor (BCE) sau deteriorarea porumbului.

Fluxul de gene. Au existat doar diferențe minore între populațiile individuale de sonde de porumb. Acest lucru arată că fluxul de gene este suficient de mare pentru așa-numitul „doză mare” de gestionare a refugiaților (HDR). Prin urmare, doar câteva populații pe țară sau regiune similară din punct de vedere geografic sunt necesare ca populații reprezentative pentru screening-ul sau monitorizarea susceptibilității.

Monitorizarea posibilelor gene de rezistență. Nu au fost descoperite gene de rezistență la porumbul Bt. Acest lucru arată că genele de rezistență recesivă sunt rare la populațiile europene (sub 10-3). Eșantionul stabilit și baza de date pot fi utilizate în cazul în care ar trebui să apară rezistență. Un sistem de avertizare timpurie și gestionarea rezistenței pot fi apoi adaptate pentru a asigura în continuare utilizarea porumbului Bt.

Caracterizarea mecanismelor de rezistență

Rezistență mediată de protează. Patru proteaze diferite de tip tripsină și genele lor au fost găsite în intestinul mediu al larvelor MCB. Sensibilitatea activității tripsinei la inhibitori specifici ai proteazei se modifică în diferite stadii larvare. Raportul dintre enzime între ele se modifică, de asemenea, în funcție de stadiile larvelor. Astfel de schimbări pot juca un rol în rezistența la porumb Bt mediată de protează.

Studii de atașare cu toxine Bt. În cel puțin o tulpină de laborator (SUA), rezistența actuală a fost legată de legarea modificată a receptorului, deși mecanismul exact nu este clar.

Cry1Aa, Cry1Ab și Cry1Ac partajează un singur site de legare, în timp ce Cry1Ca și Cry1Fa se leagă la alte site-uri. Prin urmare, se recomandă o combinație de Cry1Ab și Cry1Fa pentru a întârzia dezvoltarea rezistenței.

S-ar putea arăta că Cry1Ab și Cry1Fa cresc permeabilitatea membranei pentru potasiu in vivo. Acest lucru nu a fost găsit pentru Cry1Da. De asemenea, s-a demonstrat că toxinele active influențează și transportul aminoacizilor.