扭转对生物技术棉的抗虫性 秘密在于混合物

迅速适应转基因作物的昆虫害虫威胁着全世界的农业。发表在“美国国家科学院院刊”上的一项新研究揭示了解决这一问题的惊人战略的成功:将基因工程棉与传统棉杂交降低了粉红铃虫的抗性,这是一种贪婪的全球性害虫。

该研究是亚利桑那大学和中国研究人员长期合作的结果。11年多来,他们测试了来自中国长江流域的66,000多只粉红色棉铃虫毛虫,长江流域是中国东南部的一个广大地区,是数百万小农的家园。

根据该研究的作者,这是对Bt作物的实质性害虫抗性的第一次逆转。UA农业与生命科学学院的校董教授,资深作者布鲁斯塔巴什尼克说:“我们已经看到一小部分阻力在上升和下降。”“但这不是一个短暂的问题。整个地区的抵抗力显着增加,然后在实施这一新战略后,它降至检测水平以下。”

棉花,玉米和大豆已经过基因工程改造,可以从广泛存在的土壤细菌苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)或Bt中生产杀虫蛋白。这些Bt蛋白质被认为是环保的,因为它们对人和野生动物无毒。它们已经被有机种植者用于喷洒50多年,并且自1996年以来,全世界数百万农民种植了超过10亿英亩的工程化Bt作物。不幸的是,如果没有适当的对策,害虫很快就会产生抗药性。

延迟抗药性的主要策略是提供不产生Bt蛋白的有害生物宿主植物的庇护所。这允许对Bt蛋白敏感的昆虫存活并减少两种抗性昆虫交配并产生抗性后代的机会。2010年之前,美国环境保护局要求在不同的油田或大型油田内进行避难。种植这种非Bt棉花的庇护所被认为可以防止亚利桑那州粉红铃虫对Bt棉的抗性进化超过十年。相比之下,尽管印度种植庇护所的要求相似,但那里的农民并没有遵守规定,粉红铃虫迅速进化出抵抗力。

中国使用的巧妙策略是将Bt棉与非Bt棉杂交,然后穿过所产生的第一代杂交后代并种植第二代杂交种子。这在75%Bt棉花植物的田地中产生随机混合物,25%的非Bt棉花植物。

“因为棉花可以自花授粉,所以第一代杂交种必须通过繁琐而昂贵的每朵花的手工授粉来创造,”Tabashnik说,他也是UA BIO5研究所的成员。“然而,第二代和所有后代的杂种可以通过自花授粉轻松获得。因此,杂交混合物及其益处可以永久保持。”

塔巴什尼克称这一战略具有革命性,因为它并非旨在抵抗抵抗,而是在没有政府机构授权的情况下出现。相反,它来自长江流域的农业社区。虽然大多数先前的注意力都集中在基因工程和传统植物之间杂交的缺点上,但作者指出,新的结果证明了这种杂交的收益。

“对于中国的种植者来说,这种做法可以提供短期效益,”Tabashnik补充说。“对于潜在的长期收益而言,并不是短期的牺牲。混合工厂的产量往往高于母工厂,第二代混合动力车的成本更低,因此它是市场驱动的直接优势选择它促进了可持续性。我们的研究结果显示96%的害虫抑制和69%的杀虫剂喷洒。“

他解释说,虽然自2010年以来已在美国种植了玉米种子混合物,但种子混合物对害虫适应的影响在大规模之前未经过测试。“我们的研究提供了第一个证据,即在田间种植Bt和非Bt种子的混合物具有抗性延迟或在这种情况下具有抗逆转作用,”Tabashnik说。

与中国的战略不同,美国种植的玉米种子混合物不涉及杂交。此外,玉米种子混合物只有5%的非Bt玉米,这可能不足以有效抵抗抗性。

“这项研究提供了一种新的选择来管理对小规模农民非常方便的抵抗力,并且可以在中国和印度等发展中国家广泛使用,”共同作者孔明明解释说,他领导了在中国开展的工作,并且是一名教授。北京植物保护研究所。

“这种混合种子组合策略的一个好处就是我们不必担心种植者的合规或监管问题,”Tabashnik说。“我们知道它适用于长江流域的数百万农民。它是否适用于其他地方仍有待确定。”