Monitoring és rezisztenciakezelés a Bt toxinok fenntartható használatához - projekt adatbázis
Fő navigáció
- Kezdőlap
- Jelenlegi
- fókusz
- vita
- kutatás
- Research Live
- Projekt adatbázis
- együttélés
- iskola
- nyomja meg
- Médiakönyvtár
- Bal
- Szótár
- Új
- archívum
(2002 - 2006) RWTH Aachen, Környezetkutató Intézet (BiologieV) ökológia, ökotoxikológia és ökokémia elnöke (koordináció)
téma
A géntechnológiával módosított Bt kukorica Bt toxint képez, amely ellenállóvá teszi bizonyos káros rovarokkal szemben. Ez a projekt a Bt kukoricáról szól, amely hatékony az európai és mediterrán kukoricabogár (EKB, Ostrinia nubilalis; MCB, Sesamia nonagrioides; CB = kukoricabogár) ellen.
Ha a Bt kukoricát nagy területen termesztik, a kártevő ellenálló képességet alakíthat ki a Bt toxinnal szemben.
Az európai kukoricafúró populációkra vonatkozó adatokat gyűjtötték a rezisztenciakezelési terv alapjaként. Ez kísérheti a Bt kukorica európai bevezetését, és biztosíthatja annak biztonságos és fenntartható felhasználását.
Nyolc ország (ES, FR, I, SK, GR, DE, AU és USA) tizenkét partnere vett részt az EU közös projektjében, amelyet 2006 áprilisában zártak le. Németországban az RWTH Aachen (koordináció) mellett az SLFA Neustadt, az MPI Jena és a Fraunhofer Institute IME, Schmallenberg.
Összegzés
Az európai kukoricafúrók érzékenységét, úgynevezett érzékenységét a Bt-toxinok ellen az EU-ban vizsgálták. Az összehasonlító tesztekhez rendelkezésre áll az EKB és az MCB által létrehozott adatbázis és minta adatbázis az esetlegesen fellépő ellenállások esetén. A transzgénikus Bt kukorica EU-ba történő bevezetésével kapcsolatos rezisztenciakezelési tervre a következő következtetéseket vontuk le:
- A kártevők érzékenysége az egész EU-ban összehasonlítható.
- A génáramlás elegendő az úgynevezett „nagy dózisú” menekültkezeléshez (HDR). Az országonként kevesebb populáció vizsgálata, mint a reprezentatív populáció, elegendő a monitorozáshoz.
- A Bt-toxinokkal szembeni recesszív gének ritkák az európai populációkban, 10-3 szint alatt. Az adatbázis segítségével az első ellenállások bekövetkezésekor az ellenállás menedzsmentet ki lehet igazítani.
- A rezisztencia kialakulásának lehetséges mechanizmusainak ismerete felhasználható az ellenállás kezelésére. Például két specifikus Bt toxin kombinációja ajánlható.
A kísérlet leírása
Az európai kukoricamoly populációk vizsgálata
Az európai kukoricabogár-populációkból mintákat gyűjtöttünk. Az EKB-t Olaszországban, Franciaországban, Németországban, Spanyolországban, Szlovákiában és Görögországban gyűjtötték; MCB csak Spanyolországban és Görögországban.
A lárvák érzékenysége/ellenállása. A lárvák érzékenységének vizsgálatához a lárvákat laboratóriumban növesztették, és mesterséges étrendnek vetették alá különféle Cry1Ab fehérjekoncentrációk mellett. A laboratóriumi tenyészeteket felosztottuk a rezisztens lárvák kimutatására, és Bt toxin-kezelésekkel szelekcióval és anélkül is tartottuk.
Génáramlás. A génáramlást meghatározták és összehasonlították mind az országon belül (Németországban és Spanyolországban), mind Európán belül (Németországban, Olaszországban, Franciaországban, Szlovákiában, Romániában és Görögországban) különféle technikákkal (AFLP, RAPD stb.).
A kukoricafúró gének kukoricamezők közötti cseréjének tanulmányozása céljából a németországi, franciaországi és szlovákiai kukoricamagot felcímkézték, elengedték és visszafogták.
A lehetséges rezisztencia gének monitorozása. A lehetséges rezisztenciagéneket nehéz megismerni, mielőtt megismernék őket. Nagyon munkaigényes monitorozási módszert (F2 screen) alkalmaztak, amellyel ritka recesszív rezisztencia gének detektálhatók.
Az ellenállási mechanizmusok jellemzése
A Bt fehérjéket a burgerlárvák béllében lévő speciális enzimek, úgynevezett proteázok bontják le és így aktiválják, majd a bélfal specifikus receptoraihoz kötik. Végül a membránba történő integráció és a pórusok kialakulása történik. Ez átlyukasztja a bélfalat, ami a rovar halálához vezet. A Bt-toxinokkal szembeni rovarrezisztencia ezen lépések bármelyikében megkezdődhet.
A proteáz által közvetített ellenállás. Úgy gondolják, hogy a tripszinek szerepet játszanak a proteáz által közvetített ellenállásban. Ezért a tripszinek előfordulását és a tripszin-szerű enzimek génjeinek aktivitását az MCB lárvák közepében vizsgálták.
Kötődési vizsgálatok Bt toxinokkal. Különböző jelölt Bt toxinok (Cry1Aa, Cry1Ab, Cry1Ac, Cry1Ca és Cry1Fa) kötődési viselkedését vizsgálták úgynevezett „ecsethatár membrán vezikulákon” (BBMV). Ezek a lárváktól elkülönített bélfalrészek, amelyekhez a méreganyagok kötődnek. A rezisztens (az USA-ban végzett laboratóriumi tenyésztésből származó) törzseket összehasonlítottuk az érzékeny törzsekkel. Ezenkívül megvizsgálták az aktív Cry1 Bt toxinok pórusképződését BBMV-n (a membránban lévő potenciálok mérése).
Eredmények
Az európai kukoricamoly populációk feljegyzése
A különböző EKB- és MCB-populációk uniós szintű gyűjteményének mintái referenciaanyagként elérhetők a mintabankban (Fh-IME).
A lárvák érzékenysége/ellenállása. A kártevők érzékenysége (LC50) - Spanyolország kivételével - mindenütt összehasonlítható volt. Kisebb érzékenységbeli különbségeket a természetes változásoknak, valamint a toxinok aktivitásának esetleges elvesztésének tulajdonítottak, például a tudósok közötti csere miatt (diszpécser).
Szlovákiában, akárcsak Csehországban, a túlélő lárvákat Bt kukoricában gyűjtötték össze, és a laboratóriumban növelték. Ezeknek a szántóföldön gyűjtött lárváknak a laboratóriumban kiderült, hogy érzékenyek a Bt anyagra. Ez azt jelenti, hogy a lárvák nem voltak rezisztensek, de túléltek, mert a Bt kukoricában a növények kis százaléka nem képezett Bt toxint.
A laboratóriumi mesterséges rezisztencia létrehozására tett kísérletek során az EKB lárvák érzékenysége a toxin dózisától függően több generáció után (négy-nyolc generáció magas toxin-dózissal és 23 generáció után alacsony toxin-dózissal) csökkent. Az MCB lárvák esetében csak a spanyol törzs mutatta az érzékenység csökkenését, míg a görög törzs nem mutatott változást. Ezt a toxin különbségeinek tulajdonították.
A lárvák mikrosporidiumokkal történő fertőzése nem változtatja meg a lárvák érzékenységét (EKB) vagy a kukorica károsodását.
Génáramlás. Az egyes kukoricamoly populációk között csak kisebb különbségek voltak. Ez azt mutatja, hogy a génáramlás elég nagy az úgynevezett „nagy dózisú” menekültkezeléshez (HDR). Ezért országonként vagy földrajzilag hasonló régiónként csak néhány populációra van szükség reprezentatív populációként az érzékenységi szűréshez vagy monitorozáshoz.
A lehetséges rezisztencia gének monitorozása. A Bt kukoricával szemben nem találtak rezisztencia gént. Ez azt mutatja, hogy a recesszív rezisztencia gének ritkák az európai populációkban (10–3 alatt). A kialakított minta és adatbázis felhasználható, ha ellenállás merül fel. Ezután a korai figyelmeztető rendszert és a rezisztenciakezelést ki lehet igazítani a Bt kukorica felhasználásának további biztosítása érdekében.
Az ellenállási mechanizmusok jellemzése
A proteáz által közvetített ellenállás. Négy különböző tripszinszerű proteáz és génjük található az MCB lárvák közepén. A tripszin aktivitás érzékenysége a specifikus proteáz inhibitorok iránt változik a lárva különböző szakaszaiban. Az enzimek egymáshoz viszonyított aránya a lárva stádiumától függően is változik. Az ilyen változások szerepet játszhatnak a proteáz által közvetített Bt kukoricával szembeni rezisztenciában.
Kötődési vizsgálatok Bt toxinokkal. Legalább egy laboratóriumi törzsben (USA) a jelenlegi rezisztencia a megváltozott receptorkötéshez kapcsolódott, bár a pontos mechanizmus nem világos.
A Cry1Aa, Cry1Ab és Cry1Ac egy kötőhelyen osztoznak, míg a Cry1Ca és a Cry1Fa más helyeken kötődnek. Ezért a Cry1Ab és Cry1Fa kombinációja ajánlott az ellenállás kialakulásának késleltetése érdekében.
Kimutatható volt, hogy a Cry1Ab és Cry1Fa növeli a membrán permeabilitását a kálium számára in vivo. Ezt nem találtuk a Cry1Da esetében. Kimutatták azt is, hogy az aktív toxinok az aminosav transzportra is hatással vannak.