Bt хлопок - Bt cotton

Bt хлопок это генетически модифицированный организм (ГМО) или генетически модифицированное устойчивое к вредителям растение хлопок разнообразие, которое дает инсектицид сражаться совка.

Описание

Штаммы бактерии Bacillus thuringiensis производить более 200 различных Bt токсины, каждый из которых вреден для разных насекомых. В частности, токсины Bt обладают инсектицидным действием для личинок мотыльки и бабочки, жуки, хлопковые совки и мухи но безвредны для других форм жизни.[1] Ген, кодирующий токсин Bt, был вставлен в хлопок как трансген, заставляя его производить этот естественный инсектицид в тканях. Во многих регионах основными вредителями товарного хлопка являются: чешуекрылые личинок, которые убиваются белком Bt в генетически модифицированный хлопок они едят. Это избавляет от необходимости использовать большие количества инсектицидов широкого спектра действия для уничтожения чешуекрылых вредителей (некоторые из которых развились пиретроид сопротивление). Это щадит естественных насекомых-хищников на ферме и вносит свой вклад в неинсектицидная борьба с вредителями.

Bt-хлопок неэффективен против многих вредителей хлопка, таких как жуки растений, вонючие ошибки, и тля; в зависимости от обстоятельств может быть желательно использовать инсектициды для профилактики. Исследование 2006 г., проведенное Корнелл исследователей, Центр сельскохозяйственной политики Китая и Китайская академия наук по выращиванию Bt-хлопка в Китае обнаружил, что через семь лет количество этих вторичных вредителей, которые обычно контролировались пестицидами, увеличилось, что привело к необходимости использования пестицидов на уровне, аналогичном уровню хлопка, не содержащего Bt, и вызвало меньшую прибыль для фермеров из-за дополнительных расходов на ГМ-семена .[2]

Механизм

Bt-хлопок был создан путем добавления генов, кодирующих кристаллы токсина в группе Cry эндотоксин.[1] Когда насекомые атакуют и поедают хлопчатник, токсины Cry или кристаллический белок растворяются из-за высокого уровня pH в желудке насекомого. Растворенные и активированные молекулы Cry связываются с кадгерин-подобными белками на клетках, составляющих молекулы щеточной каймы.[1] Эпителий мембран щеточной каймы отделяет полость тела от кишечника, обеспечивая доступ питательных веществ. Молекулы Cry-токсина прикрепляются к определенным местам на кадгерин-подобных белках, присутствующих на эпителиальных клетках мошек, и образуются ионные каналы, которые обеспечивают поток калия.[1] Регулирование концентрации калия имеет важное значение и, если его не контролировать, вызывает гибель клеток. Из-за образования ионных каналов Cry теряется достаточная регуляция ионов калия, что приводит к гибели эпителиальных клеток. Гибель таких клеток создает разрывы в мембране щеточной каймы.

История

Bt-хлопок был впервые одобрен для полевых испытаний в Соединенных Штатах в 1993 году и впервые одобрен для коммерческого использования в Соединенных Штатах в 1995 году.[3] Bt-хлопок был одобрен правительством Китая в 1997 году.[4]

В 2002 году совместное предприятие Monsanto и Махико ввела Bt-хлопок в Индию.[5]

В 2011 году Индия вырастила самый крупный урожай ГМ-хлопка на площади 10,6 млн га. Урожай ГМ-хлопка в США составил 4,0 млн га, это вторая по величине площадь в мире, за ней следуют Китай с 3,9 млн га и Пакистан с 2,6 млн га.[6]К 2014 году 96% хлопка, выращенного в США, было генетически модифицировано.[7] 95% хлопка, выращенного в Индии, был генетически модифицированным.[8] Индия является крупнейшим производителем хлопка и ГМ-хлопка по состоянию на 2014 год.

Преимущества

Основная статья: Хлопок § Генетическая модификация

Bt-хлопок имеет несколько преимуществ перед не-Bt-хлопком. Коротко о важных преимуществах хлопка Bt:

  • Повышает урожайность хлопка за счет эффективной борьбы с тремя типами совок, а именно. Американские, пятнистые и розовые совки.
  • Насекомые, принадлежащие к Lepidoptera (Bollworms), чувствительны к кристаллическому эндотоксическому белку, продуцируемому геном Bt, который, в свою очередь, защищает хлопок от совок.
  • Сокращение использования инсектицидов при выращивании Bt-хлопка, основными вредителями для которого являются совки.
  • Возможное снижение стоимости выращивания (в зависимости от стоимости семян по сравнению с затратами на инсектициды).
  • Уменьшение количества хищников, которые помогают контролировать мошек, питаясь личинками и яйцами совок.
  • Отсутствие опасности для здоровья за счет редкого использования инсектицидов (особенно тех, кто занимается опрыскиванием инсектицидов).

Основные преимущества Bt-хлопка - это сокращение количества пестицидов, используемых для опрыскивания сельскохозяйственных культур, и связанные с этим экологические преимущества. Китай впервые посадил Bt-хлопок в 1997 году специально в ответ на вспышку хлопковой совки, Helicoverpa armigera, которую фермеры изо всех сил пытались контролировать с помощью обычных пестицидов.[9] Точно так же в Индии и США Bt-хлопок изначально уменьшал проблемы с вредителями, одновременно повышая урожайность и принося более высокую прибыль фермерам.[10][11][12]

Исследования показали, что более низкие уровни пестицидов, распыляемых на хлопковые культуры, способствовали сохранению биоразнообразия, позволяя нецелевым видам, таким как божьи коровки, златоглазки и пауки, становиться более многочисленными.[9] Аналогичным образом было обнаружено, что комплексная борьба с вредителями стратегии (IPM) становились более эффективными из-за более низких уровней пестицидов, способствующих росту естественный враг населения.[9]

В Индии

Bt хлопок поставляется в Махарашатра от агробиотехнологической компании Махико, который его распространяет.[13]

Использование Bt-хлопка в Индия выросла в геометрической прогрессии с момента его появления в 2002 году.[14] Через восемь лет после внедрения Bt-хлопка Индия стала экспортером номер один в мире и вторым по величине производителем хлопка в мире. В Индии выведены такие сорта Bt-хлопка, как Биканери Нерма и гибриды, такие как NHH-44.[15]

Социально-экономические исследования подтверждают, что Bt-хлопок продолжает приносить значительные и многократные выгоды. агрономический, экономический, относящийся к окружающей среде и благосостояние индийских фермеров и общества, включая сокращение вдвое потребности в инсектицидах и удвоение урожайности.[16]

Успех Индии стал предметом пристального внимания. Monsanto семена дорогие и теряют жизнеспособность через одно поколение, что Индийский совет сельскохозяйственных исследований вывести более дешевый сорт хлопка Bt с семенами, которые можно было бы использовать повторно. Хлопок включал ген cry1Ac из почвенной бактерии Bacillus thuringiensis (Bt), делая хлопок токсичным для совок. Сорт показал низкую урожайность, снят в течение года.[когда? ], и содержал последовательность ДНК, принадлежащую Monsanto, что привело к расследованию.[17] В некоторых частях Индии имели место случаи приобретенной устойчивости к Bt-хлопку. Монсанто признала[когда? ] что розовая совка устойчива к трансгенному Bt-хлопку первого поколения, который экспрессирует единственный ген Bt (Cry1Ac).[15]

В 2012 году штат Махараштра запретил продажу и распространение Bt-хлопка, чтобы продвигать местные индийские семена, которые требуют меньше воды, удобрений и пестицидов.[18] но сняли запрет в 2013 году.[13]

Пенджабский сельскохозяйственный университет (PAU) успешно разработал первые в стране сорта Bt-хлопка. ИКАР выделил три разновидности, а именно PAU Bt 1, F1861 и RS 2013, для выращивания в Пенджабе, Харьяне и Раджастане. Это более дешевая альтернатива гибридным семенам хлопка Bt.

Bt-устойчивые вредители

После интродукции Bt-хлопка в северном Китае нецелевые вредители, такие как зеркальные ошибки (Гетероптеры: Мириды) стало больше, потому что было распылено меньше пестицидов.[19] В 2013 году второй проблемой, наблюдаемой во всем мире, было развитие устойчивых к Bt вредителей, ограничивающих полезность Bt-культур.[20]

Основными факторами повсеместного сопротивления в Индии и Китае стали высокая доля посевов Bt-хлопка, 90% и 95% соответственно в 2011 г.[9][17] и несколько убежищ.[12][21][22]

Заповедники культур, не содержащих Bt, ограничивают развитие устойчивости у целевых вредителей.[21] Соединенные штаты Агентство по охране окружающей среды требует, чтобы у фермеров были убежища с 20-50% не-Bt-культур в пределах 0,8 км от их Bt-полей.[23] Такие требования не наблюдались в Китае, где вместо этого фермеры полагались на естественные убежища для снижения сопротивления.[22]

В 2009 году новое решение проблемы резистентности было опробовано в Аризоне, когда стерильные мужские особи розовых коробочек (Pectinophora gossypiella) были выпущены в популяции их диких Bt-устойчивых аналогов. Гипотеза заключалась в том, что бесплодные самцы, спаривающиеся с немногими выжившими самками, у которых развилась резистентность, приведут к уменьшению количества вредителей в следующем поколении. Наблюдалось резкое сокращение количества розовых совок, и к третьему году исследования были обнаружены только две личинки розовых совок.[21]

Споры

Основная статья: Споры о генетически модифицированных продуктах питания

В Индии по поводу Bt-хлопка ведутся споры из-за его предполагаемой неспособности снизить потребность в пестицидах и повысить урожайность.[24] Связь между появлением Bt-хлопка в Индии и ростом числа самоубийств фермеров была опровергнута другими исследованиями.[25] с уменьшением количества самоубийств фермеров с момента внедрения Bt-хлопка.[26] Bt-хлопок составляет 93% выращиваемого в Индии хлопка.[17]

В США

На Гавайях выращивание ГМО-хлопка запрещено с 2013 года.[27] Гибридизация с дикими видами хлопчатника Gossypium tomentosum может быть возможно. Трансгенный хлопок также запрещен в некоторых частях Флориды.

В Африке

Буркина-Фасо, Ведущий производитель хлопка в Африке, запретил ГМ-хлопок в 2016 году из-за проблем с экономикой и качеством.[28]

Смотрите также

Примечания и ссылки

  1. ^ а б c d «Bt cotton - Объяснение». Университет Монтаны - Программа этики и связей с общественностью. 2013.
  2. ^ Сьюзан Лэнг (25 июля 2006 г.). «Семилетний сбой: Корнелл предупреждает, что китайские фермеры, выращивающие ГМ-хлопок, теряют деньги из-за« вторичных »вредителей». Новости Корнелла. Корнелл Университет.
  3. ^ Джеймс, Клайв (1996). «Глобальный обзор полевых испытаний и коммерциализации трансгенных растений: 1986–1995» (PDF). Международная служба по приобретению агробиотехнологических приложений. Получено 17 июля 2010.
  4. ^ Цю, Джейн (13 мая 2010 г.). «Использование ГМ-культур создает серьезную проблему для мелких вредителей». Природа. Получено 10 июн 2016.
  5. ^ Казмин, Эми (18 октября 2015 г.). «Monsanto сталкивается с растущими проблемами в Индии». Financial Times. Получено 8 июн 2016.
  6. ^ Краткий обзор ISAAA 43-2011: Краткое изложение глобального статуса коммерциализированных биотехнологических / ГМ-культур: 2011 г.. Проверено 24 сентября 2012 года.
  7. ^ Принятие генетически модифицированных культур в США – Служба экономических исследований, из Министерство сельского хозяйства США
  8. ^ «Факты и тенденции - Индия» (PDF). Международная служба по приобретению агробиотехнологических приложений.
  9. ^ а б c d Лу, Y; Ву, К; Цзян, Y; Guo, Y; Desneux, N (июль 2012 г.). «Широкое распространение Bt-хлопка и уменьшение количества инсектицидов способствует развитию услуг по биоконтролю». Природа. 487 (7407): 362–5. Bibcode:2012Натура 487..362л. Дои:10.1038 / природа11153. PMID  22722864. S2CID  4415298.
  10. ^ Kathage, J; Qaim, M (июль 2012 г.). «Экономическое воздействие и динамика воздействия Bt (Bacillus thuringiensis) хлопка в Индии». Proc Natl Acad Sci U S A. 109 (29): 11652–6. Bibcode:2012PNAS..10911652K. Дои:10.1073 / pnas.1203647109. ЧВК  3406847. PMID  22753493.
  11. ^ Морс, S; Беннетт, РМ; Исмаэль, Y (2005). «Генетически модифицированная устойчивость к насекомым в хлопке: некоторые экономические последствия на уровне фермерских хозяйств в Индии». Crop Prot. 24 (5): 433–40. Дои:10.1016 / j.cropro.2004.09.008.
  12. ^ а б Ву, К-М; Лу, YH; Фэн, HQ; Цзян, Y-Y; Чжао, Джей-Зи (сентябрь 2008 г.). «Подавление хлопковой совки на нескольких культурах в Китае в районах с хлопком, содержащим токсин Bt». Наука. 321 (5896): 1676–8. Bibcode:2008Sci ... 321.1676W. Дои:10.1126 / наука.1160550. PMID  18801998. S2CID  18498845.
  13. ^ а б Вивек Дешпанде (6 мая 2013 г.). «Махараштра отменяет запрет на семена Bt-хлопка Mahyco». Нагпур. Индийский экспресс. Получено 2013-09-03.
  14. ^ К.В. Курманатх (22 марта 2016 г.). "Bt-хлопок: как он цвел и теперь теряет блеск". Индус.
  15. ^ а б Choudhary, B .; Гаур, К. (2010). «Bt Cotton в Индии: краткий обзор страны». ISAAA. Серия биотехнологических профилей культур. Итака, штат Нью-Йорк.
  16. ^ Джеймс, Клайв (2009). «Мировой статус коммерциализированных биотехнологических / ГМ-культур: 2009» (PDF). ISAAA. Трусы ISAAA. Итака, штат Нью-Йорк (41).
  17. ^ а б c Джаяраман К.С. (2012). «Индия расследует заявления о Bt-хлопке». Новости природы.
  18. ^ «Махараштра запрещает семена Bt-хлопка». Таймс оф Индия. 9 августа 2012 г.
  19. ^ Лу, Y; Ву, К; Цзян, Y; Ся, В; Ли, П; Feng, H; и другие. (2010). «Вспышки клопов мирид на нескольких культурах коррелировали с широким распространением Bt-хлопка в Китае». Наука. 328 (5982): 1151–4. Bibcode:2010Sci ... 328.1151L. Дои:10.1126 / science.1187881. PMID  20466880. S2CID  2093962.
  20. ^ Табашник Б.Е .; Brévault, T; Каррьер (2013). «Устойчивость насекомых к Bt-культурам: уроки первого миллиарда акров». Nat Biotechnol. 31 (6): 510–21. Дои:10.1038 / nbt.2597. PMID  23752438. S2CID  205278530.
  21. ^ а б c Табашник Б.Е .; Систерсон, MS; Ellsworth, PC; Деннехи, Т.Дж.; Antilla, L; Liesner, L; и другие. (Декабрь 2010 г.). «Подавление устойчивости к Bt-хлопку с помощью стерильных выпусков насекомых». Nat Biotechnol. 28 (12): 1304–7. Дои:10.1038 / nbt.1704. PMID  21057498. S2CID  4988462.
  22. ^ а б Ван, П; Хуанг, Y; Wu, H; Хуанг, М; Cong, S; Табашник Б.Е .; и другие. (2012). «Повышенная частота резистентности розовой совки к Bt-токсину Cry1Ac в Китае. Smagghe G, редактор». PLOS ONE. 7 (1): e29975. Дои:10.1371 / journal.pone.0029975. ЧВК  3251611. PMID  22238687.
  23. ^ Хатчисон, WD; Беркнесс, ЕС; Митчелл, Полицейский; Луна, РД; Лесли, TW; Fleischer, SJ; и другие. (Октябрь 2010 г.). «Прямое подавление европейского мотылька кукурузой с помощью Bt-кукурузы дает экономию для производителей кукурузы, не получающих Bt». Наука. 330 (6001): 222–5. Bibcode:2010Научный ... 330..222H. Дои:10.1126 / science.1190242. PMID  20929774. S2CID  238816.
  24. ^ Вандана, доктор Шива; Афсар Х. Джафри (зима 2004 г.). «Провал ГМО в Индии». Фонд исследований науки, технологий и экологии. Получено 27 сентября 2013.
  25. ^ Грюр, Гийом (2008). «Bt Хлопок и самоубийства фермеров в Индии: обзор доказательств» (PDF). Международный научно-исследовательский институт продовольственной политики. Получено 24 февраля 2014.
  26. ^ Плевис, I (2014). «Самоубийства индийских фермеров: виноват ли ГМ-хлопок?». Значимость. 11 (1): 14–18. Дои:10.1111 / j.1740-9713.2014.00719.x.
  27. ^ Робинн Бойд (19 ноября 2013 г.). "Большой остров Гавайев запрещает биотехнологические компании и выращивание ГМО". Huffington Post. Получено 24 октября 2015.
  28. ^ «Ведущий африканский производитель запрещает ГМ-хлопок». Phys.org. Получено 9 июн 2016.