Следење и управување со отпор за одржлива употреба на Bt токсини - база на податоци за проекти

Главна навигација

  • Почетна страница
  • Струја
  • фокус
  • дебата
  • истражување
  • Истражувајте во живо
  • База на податоци на проектот
  • соживот
  • училиште
  • Притиснете
  • Медиумска библиотека
  • Лево
  • Речник
  • Ново
  • архива

(2002 - 2006) RWTH Ахен, Институт за истражување на животната средина (BiologieV) Катедра за екологија, екоотоксикологија и екохемија (координација)

отпор

темата

Генетски модифицираната пченка Bt формира Bt токсин што го прави отпорен на одредени штетни инсекти. Овој проект се однесува на пченка Bt, што е ефикасно против европскиот и медитеранскиот соносник за пченка (ЕЦБ, Ostrinia nubilalis; MCB, Sesamia nonagrioides; CB = пченкарен доносник).

Ако пченката Бт се одгледува на голема површина, штетниците можат да развијат отпорност на токсинот Бт.

Податоците за популациите на европски донесувачи на пченка беа собрани како основа за план за управување со отпор. Ова може да го придружува воведувањето на пченка Бт во Европа и да обезбеди негова безбедна и одржлива употреба.

Дванаесет партнери од осум земји (ЕС, ФР, Јас, СК, ГР, ДЕ, АУ и САД) беа вклучени во заедничкиот проект на ЕУ, кој беше заклучен во април 2006 година. Во Германија, покрај RWTH Ахен (координација), SLFA Neustadt, MPI Jena и Fraunhofer Institute IME, Schmallenberg.

Резиме

Сензитивноста, т.н. чувствителност на европските сорти на пченка кон токсините од Бт е испитана низ цела ЕУ. База на податоци и база на податоци за примери што ги поставија ЕЦБ и МЦБ се достапни за компаративни прегледи во случај на можни отпори. Следните заклучоци беа извлечени за план за управување со отпор за воведување на трансгенско пченка БТ во ЕУ:

  • Чувствителноста на штетниците е споредлива низ цела ЕУ.
  • Протокот на гени е доволен за т.н. „висока доза“ за управување со бегалци (ХДР). Заради наб monitoringудување, доволно е да се испитаат помалку популации по земја од репрезентативните.
  • Рецесивните гени на отпорност на токсините Bt се ретки кај европските популации, под нивото од 10 -3. Со помош на базата на податоци, управувањето со отпорот може да се прилагоди ако се појават првите отпори.
  • Познавањето на можните механизми на формирање на отпор може да се користи за управување со отпор. На пример, може да се препорача комбинација на два специфични токсини Bt.

Опис на експериментот

Истражување на популациите на европски донесувачи на пченка

Беа собрани примероци од популации на европски доноси. ЕЦБ беше собрана во Италија, Франција, Германија, Шпанија, Словачка и Грција; MCB само во Шпанија и Грција.

Чувствителност/отпорност на ларвите. За да се испита чувствителноста на ларвите, ларвите се одгледуваат во лабораторија и се подложени на вештачка диета со различни концентрации на протеини Cry1Ab. Лабораториските култури биле поделени за откривање на ларви отпорни и се чувале и со и без избор со третмани со токсини Бт.

Проток на гени. Протокот на гени беше утврден и спореден и во рамките на земјата (во Германија и Шпанија) и во Европа (Германија, Италија, Франција, Словачка, Романија и Грција) со употреба на различни техники (AFLP, RAPD итн.).

Со цел да се проучи размената на гени на пченкарен домен меѓу полињата со пченка, сорти со пченка во Германија, Франција и Словачка беа обележани, ослободени и повторно запленети.

Следење на можни гени на отпорност. Тешко е да се утврдат можните гени на отпорност пред да бидат познати. Користен е многу трудоинтензивен метод за следење (F2 екран), со кој може да се детектираат ретки рецесивни гени на отпорност.

Карактеризација на механизмите на отпор

Протеините Bt се распаѓаат - и така се активираат - со помош на специјални ензими во цревниот сок од ларвите на плескавиците, т.н. протеази, а потоа се врзуваат за специфични рецептори на цревниот wallид. На крајот се случува интеграција во мембраната и формирање на пори. Ова го перфорира цревниот wallид, што доведува до смрт на инсектот. Отпорноста на инсектите на токсините Bt може да започне со кој било од овие чекори.

Отпорност со посредство на протеаза. Трипсините веројатно играат улога во отпорноста со посредство на протеазата. Затоа, појавата на трипсини и активноста на гените за ензимите слични на трипсин се испитани во средните црева на ларвите на МЦБ.

Студии за приврзаност со токсини Bt. Врзувачкото однесување на различните етикетирани токсини Bt (Cry1Aa, Cry1Ab, Cry1Ac, Cry1Ca и Cry1Fa) беше испитано на таканаречените „меурчести меурчиња со четки“ (BBMV). Ова се делови од цревниот wallид изолирани од ларвите за кои се врзуваат токсините. Отпорни соеви (од лабораториско размножување во САД) беа споредени со чувствителни соеви. Покрај тоа, беше испитано формирање на пори на активни Cry1 Bt токсини на BBMV (мерење на потенцијалите во мембраната).

Резултати

Евидентирање на популации на европски доноси

Примероците од цела ЕУ колекција на различни популации на ЕЦБ и МЦБ се достапни како референтен материјал во банката за примерок (Fh-IME).

Чувствителност/отпорност на ларвите. Чувствителноста на штетниците (LC50) беше - со исклучок на Шпанија - споредлива насекаде. Помалите разлики во чувствителноста се припишуваат на природната варијација, како и можната загуба на активност на токсините, на пример, преку размена меѓу научниците (испраќање).

Во Словачка, како и во Чешка, преживеаните ларви беа собрани во пченка Бт и одгледувани во лабораторија. Овие ларви, кои беа собрани на терен, се покажаа чувствителни на материјалот Bt во лабораторијата. Ова значи дека ларвите не биле отпорни, но преживеале затоа што мал процент од растенијата во пченката Бт не формирале никаков токсин Бт.

Во обидите да се создаде вештачки отпор во лабораторијата, чувствителноста на ларвите на ЕЦБ, во зависност од дозата на токсин, се намали по неколку генерации (четири до осум генерации со висока доза на токсин и по 23 генерации со мала доза). Во случај на ларви на MCB, само шпанскиот вид покажал намалување на чувствителноста, додека грчкиот вид не покажал никаква промена. Ова се припишува на разлики во токсинот.

Инфекцијата на ларвите со микроспоридија не ја менува чувствителноста на ларвите (ЕЦБ) или оштетувањето на пченката.

Проток на гени. Имало само мали разлики помеѓу индивидуалните популации на живари. Ова покажува дека протокот на гени е доволно голем за таканаречено управување со бегалците „високи дози“ (HDR). Затоа, потребни се само неколку популации по земја или географски сличен регион како репрезентативни популации за проверка или следење на осетливоста.

Следење на можни гени на отпорност. Не беа откриени гени на отпорност на пченка Бт. Ова покажува дека гените на рецесивна резистенција се ретки кај европските популации (под 10 -3). Воспоставениот примерок и база на податоци може да се користат ако треба да се појават отпори. Систем за рано предупредување и управување со отпор може потоа да се прилагоди за понатамошно обезбедување на употреба на пченка Bt.

Карактеризација на механизмите на отпор

Отпорност со посредство на протеаза. Четири различни протеази слични на трипсин и нивните гени се пронајдени во средното црево на ларвите на МЦБ. Чувствителноста на активноста на трипсин кон специфичните инхибитори на протеазата се менува во различни фази на ларвите. Односот на ензимите едни кон други, исто така, се менува во зависност од фазите на ларвата. Ваквите промени можат да играат улога во отпорноста на протеазата кон пченката Бт.

Студии за приврзаност со токсини Bt. Во барем еден лабораториски вид (САД) отпорот беше поврзан со променето врзување на рецепторот, иако точниот механизам е нејасен.

Cry1Aa, Cry1Ab и Cry1Ac делат едно врзувачко место, додека Cry1Ca и Cry1Fa се врзуваат на други места. Затоа се препорачува комбинација на Cry1Ab и Cry1Fa со цел да се одложи развојот на отпорност.

Може да се покаже дека Cry1Ab и Cry1Fa ја зголемуваат пропустливоста на мембраната за калиум in vivo. Ова не беше пронајдено за Cry1Da. Исто така, се покажа дека активните токсини, исто така, влијаат на транспортот на аминокиселини.