Бт хлопок
Bt-хлопок — это генетически модифицированный , устойчивый к вредителям сорт хлопка , который производит инсектицид для борьбы с коробочным червем .
Описание
[ редактировать ]Штаммы бактерий Bacillus thuringiensis производят более 200 различных Bt-токсинов , каждый из которых вреден для разных насекомых. В частности, токсины Bt оказывают инсектицидное действие на личинки моли и бабочек , жуков , совковых совков и мух , но безвредны для других форм жизни. [1] Ген, кодирующий токсин Bt, был вставлен в хлопок в виде трансгена , заставляя его производить этот природный инсектицид в своих тканях. Во многих регионах основными вредителями коммерческого хлопка являются личинки чешуекрылых , которых уничтожает белок Bt, содержащийся в генетически модифицированном хлопке, который они едят. Это устраняет необходимость использования больших количеств инсектицидов широкого спектра действия для уничтожения чешуекрылых вредителей (некоторые из которых развили устойчивость к пиретроидам ). Это щадит естественных насекомых-хищников в экологии фермы и вносит дополнительный вклад в борьбу с вредителями без использования инсектицидов .
Bt-хлопок неэффективен против многих вредителей хлопка, таких как растительные клопы , вонючие клопы и тля ; в зависимости от обстоятельств может быть желательно использовать инсектициды для профилактики. Исследование, проведенное в 2006 году исследователями Корнелла , Центром китайской сельскохозяйственной политики и Китайской академией наук по выращиванию Bt-хлопка в Китае, показало, что через семь лет количество вторичных вредителей, с которыми обычно боролись пестициды, увеличилось, что вызвало необходимость использования пестицидов в аналогичных количествах. уровнями по сравнению с хлопком, не содержащим Bt, и приносит фермерам меньшую прибыль из-за дополнительных затрат на ГМ-семена. [2]
Механизм
[ редактировать ]Bt-хлопок был создан путем добавления генов, кодирующих кристаллы токсина в группу эндотоксинов Cry . [1] Когда насекомые нападают и поедают хлопчатник, токсины Cry или кристаллический белок растворяются из-за высокого уровня pH в желудке насекомого. Растворенные и активированные молекулы Cry связываются с кадгериноподобными белками на клетках, составляющих молекулы щеточной каймы. [1] Эпителий мембран щеточной каймы отделяет полость тела от кишечника, обеспечивая при этом доступ питательным веществам. Молекулы токсина Cry прикрепляются к определенным местам на кадгериноподобных белках, присутствующих на эпителиальных клетках средней кишки, и образуются ионные каналы, которые обеспечивают поток калия. [1] Регулирование концентрации калия имеет важное значение и, если его не контролировать, приводит к гибели клеток. Из-за образования ионных каналов Cry теряется достаточная регуляция ионов калия, что приводит к гибели эпителиальных клеток. Гибель таких клеток создает пробелы в щеточной кайме.
История
[ редактировать ]Bt-хлопок был впервые одобрен для полевых испытаний в США в 1993 году и впервые одобрен для коммерческого использования в США в 1995 году. [3] Bt-хлопок был одобрен правительством Китая в 1997 году. [4]
В 2002 году совместное предприятие Monsanto и Mahyco представило Bt-хлопок в Индии. [5]
В 2011 году Индия вырастила крупнейший урожай ГМ-хлопка на площади 10,6 миллиона гектаров. Урожай ГМ-хлопка в США составил 4,0 миллиона гектаров, это вторая по величине площадь в мире, за ним следуют Китай с 3,9 миллионами гектаров и Пакистан с 2,6 миллионами гектаров. [6] К 2014 году 96% хлопка, выращенного в США, было генетически модифицировано. [7] и 95% хлопка, выращенного в Индии, было ГМ. [8] По состоянию на 2014 год Индия является крупнейшим производителем хлопка и ГМ-хлопка.
Преимущества
[ редактировать ]Bt-хлопок имеет ряд преимуществ перед Bt-хлопком. Кратко о важных преимуществах Bt-хлопка:
- Увеличивает урожайность хлопка за счет эффективного контроля трех видов совки, а именно. Американские, пятнистые и розовые совки.
- Насекомые, принадлежащие к чешуекрылым (семчатым червям), чувствительны к кристаллическому эндотоксичному белку, продуцируемому геном Bt, который, в свою очередь, защищает хлопок от совковых червей.
- Сокращение использования инсектицидов при выращивании Bt-хлопчатника, основным вредителем которого являются совки.
- Потенциальное снижение затрат на выращивание (в зависимости от стоимости семян по сравнению с затратами на инсектициды).
- Сокращение количества хищников, которые помогают контролировать совчатых червей, питаясь личинками и яйцами коробчатых червей.
Основными преимуществами Bt-хлопка являются сокращение количества пестицидов, распыляемых на урожай, и вытекающие из этого экологические выгоды. Китай впервые посадил Bt-хлопок в 1997 году специально в ответ на вспышку хлопковой совки Helicoverpa Armigera , которую фермеры пытались контролировать с помощью обычных пестицидов. [9] Точно так же в Индии и США Bt-хлопок первоначально облегчил проблемы с вредителями, одновременно увеличивая урожайность и обеспечивая более высокую прибыль фермерам. [10] [11] [12]
Исследования показали, что более низкие дозы пестицидов, распыляемых на посевы хлопка, способствуют биоразнообразию, позволяя нецелевым видам, таким как божьи коровки, златоглазки и пауки, стать более многочисленными. [9] Аналогичным образом было обнаружено, что комплексные стратегии борьбы с вредителями (IPM) становились более эффективными из-за более низких уровней пестицидов, способствующих росту популяций естественных врагов . [9]
Только в Индии широкое внедрение Bt-хлопка привело к уменьшению случаев отравления пестицидами на 2,4–9 миллионов человек , причем аналогичное снижение наблюдалось и в других странах. [13]
Bt-устойчивые вредители
[ редактировать ]После внедрения Bt-хлопка в северном Китае нецелевые вредители, такие как миридные клопы ( Heteroptera: Miridae ), стали более распространенными, поскольку распылялось меньше пестицидов. [14] В 2013 году второй проблемой, наблюдаемой во всем мире, было появление устойчивых к Bt вредителей, ограничивающих полезность Bt-культур. [15]
Основными факторами широко распространенного сопротивления в Индии и Китае были высокая доля посевного Bt-хлопка, 90% и 95% соответственно в 2011 году. [9] [16] и несколько убежищ. [12] [17] [18]
Убежища не-Bt-культур ограничивают развитие устойчивости целевых вредителей. [17] США Агентство по охране окружающей среды требует, чтобы фермеры располагали убежищами с 20–50% культур, не содержащих Bt, в пределах 0,8 км от своих Bt-полей. [19] Таких требований не было в Китае, где вместо этого фермеры полагались на естественные убежища, чтобы уменьшить сопротивление. [18]
В 2009 году новое решение проблемы резистентности было опробовано в Аризоне, когда стерильные самцы розовых коробочек ( Pectinophora gossypiella ) были выпущены в популяции их диких, устойчивых к Bt собратьев. Гипотеза заключалась в том, что спаривание стерильных самцов с немногими выжившими самками, у которых развилась устойчивость, приведет к уменьшению численности вредителей в следующем поколении. Произошло резкое сокращение количества розовых коробочек: к третьему году исследования было обнаружено только две личинки розовых коробочек. [17]
Споры
[ редактировать ]В Индии Bt-хлопок вызвал споры из-за его предполагаемой неспособности снизить потребность в пестицидах и повысить урожайность. [20] Связь между внедрением Bt-хлопка в Индию и ростом числа самоубийств среди фермеров была опровергнута другими исследованиями. [21] с уменьшением количества самоубийств среди фермеров с момента появления Bt-хлопка. [22] Bt-хлопок составляет 93% хлопка, выращиваемого в Индии. [16]
По стране
[ редактировать ]В Индии
[ редактировать ]Bt-хлопок поставляется в Махараштру агробиотехнологической компанией Mahyco , которая занимается его распространением. [23]
В 2001 году, до получения разрешения на производство хлопка Monsanto/Mahyco Bt, компания Navbaharat Seeds продавала нелегальный, несанкционированный хлопок Bt, который выращивался на 11 000 гектарах земли в Гуджарате . [24]
Использование Bt-хлопка в Индии выросло в геометрической прогрессии с момента его появления в 2002 году. [25] Через восемь лет после внедрения Bt-хлопка Индия стала экспортером хлопка номер один в мире и вторым по величине производителем хлопка в мире. В Индии выведены сорта Bt-хлопка, такие как Биканери Нерма , и гибриды, такие как NHH-44. [26]
Социально-экономические исследования подтверждают, что Bt-хлопок продолжает приносить значительные и многочисленные агрономические , экономические , экологические и социальные выгоды индийским фермерам и обществу, включая сокращение вдвое требований к инсектицидам и удвоение урожайности. [27]
Успех Индии стал предметом пристального внимания. Семена Monsanto дороги и теряют жизнеспособность через одно поколение, что побудило Индийский совет сельскохозяйственных исследований разработать более дешевый сорт хлопка Bt с семенами, которые можно было бы использовать повторно. Хлопок включил в себя ген Cry1Ac почвенной бактерии Bacillus thuringiensis (Bt), что сделало хлопок токсичным для коробочных червей. Этот сорт показал низкую урожайность, был удален в течение года. [ когда? ] и содержал последовательность ДНК, принадлежащую Monsanto, что побудило к расследованию. [16] В некоторых частях Индии имели место случаи приобретенной устойчивости к Bt-хлопку. Монсанто признала [ когда? ] что розовая совка устойчива к трансгенному хлопку Bt первого поколения, который экспрессирует единственный ген Bt (Cry1Ac). [26] [ не удалось пройти проверку ]
В 2012 году штат Махараштра запретил продажу и распространение Bt-хлопка, чтобы продвигать местные индийские семена, которые требуют меньше воды, удобрений и пестицидов. [28] но сняли запрет в 2013 году. [23]
Пенджабский сельскохозяйственный университет (ПАУ) успешно вывел первые в стране сорта хлопка Bt. ICAR определил три сорта, а именно PAU Bt 1, F1861 и RS 2013, для выращивания в Пенджабе, Харьяне и Раджастане. [29] [30] Это более дешевая альтернатива гибридным семенам хлопка Bt.
В США
[ редактировать ]На Гавайях выращивание ГМО-хлопка запрещено с 2013 года. [31] гибридизация с диким видом хлопчатника Gossypium tomentosum Возможна . Трансгенный хлопок также запрещен в некоторых частях Флориды.
В Африке
[ редактировать ]Буркина-Фасо
[ редактировать ]Буркина-Фасо , крупнейший производитель хлопка в Африке, запретил ГМ-хлопок в 2016 году из-за проблем с экономикой и качеством. [32]
Кения
[ редактировать ]Bt-хлопок является законным в Кении, поскольку он был условно одобрен Национальным органом по биобезопасности в 2016 году при условии одобрения Национального управления по охране окружающей среды Кении . Правительство Кении продвигает его использование, ожидая значительного увеличения производства и большего удовлетворения собственного внутреннего спроса . [33]
См. также
[ редактировать ]Примечания и ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д «Бт хлопок – Объяснение» . Университет Монтаны – Программа по этике и связям с общественностью. 2013. Архивировано из оригинала 9 июля 2015 года . Проверено 9 июля 2015 г.
- ^ Сьюзан Лэнг (25 июля 2006 г.). «Семилетний сбой: Корнелл предупреждает, что китайские фермеры, выращивающие ГМ-хлопок, теряют деньги из-за «вторичных» вредителей» . Новости Корнелла . Корнеллский университет .
- ^ Джеймс, Клайв (1996). «Глобальный обзор полевых испытаний и коммерциализации трансгенных растений: 1986–1995 годы» (PDF) . Международная служба по приобретению агробиотехнологических приложений . Проверено 17 июля 2010 г.
- ^ Цю, Джейн (13 мая 2010 г.). «Использование ГМ-культур делает мелких вредителей серьезной проблемой» . Природа . Проверено 10 июня 2016 г.
- ^ Казмин, Эми (18 октября 2015 г.). «Монсанто сталкивается с растущими проблемами в Индии» . Файнэншл Таймс . Проверено 8 июня 2016 г.
- ^ ISAAA Brief 43-2011: Краткое изложение глобального статуса коммерциализированных биотехнологических/ГМ-культур: 2011 г. Проверено 24 сентября 2012 г.
- ^ Внедрение генетически модифицированных культур в США - Служба экономических исследований Министерства сельского хозяйства США.
- ^ «Факты и тенденции - Индия» (PDF) . Международная служба по приобретению агробиотехнологических приложений.
- ^ Jump up to: а б с д Лу, Ю; Ву, К; Цзян, Ю; Го, Ю; Десне, Н. (июль 2012 г.). «Широкое распространение Bt-хлопка и снижение количества инсектицидов способствуют развитию услуг биоконтроля». Природа . 487 (7407): 362–5. Бибкод : 2012Natur.487..362L . дои : 10.1038/nature11153 . ПМИД 22722864 . S2CID 4415298 .
- ^ Кэтидж, Дж; Каим, М. (июль 2012 г.). «Экономическое воздействие и динамика воздействия хлопка Bt (Bacillus thuringiensis) в Индии» . Proc Natl Acad Sci США . 109 (29): 11652–6. Бибкод : 2012PNAS..10911652K . дои : 10.1073/pnas.1203647109 . ПМЦ 3406847 . ПМИД 22753493 .
- ^ Морс, С; Беннетт, РМ; Исмаэль, Ю. (2005). «Генетически модифицированная устойчивость хлопка к насекомым: некоторые экономические последствия на уровне ферм в Индии». Прот. урожая . 24 (5): 433–40. Бибкод : 2005CrPro..24..433M . дои : 10.1016/j.cropro.2004.09.008 .
- ^ Jump up to: а б Ву, КМ; Лу, Ю.Х.; Фэн, штаб-квартира; Цзян, ГГ; Чжао, JZ (сентябрь 2008 г.). «Подавление хлопковой совки на нескольких культурах в Китае в районах с хлопком, содержащим Bt-токсин». Наука . 321 (5896): 1676–8. Бибкод : 2008Sci...321.1676W . дои : 10.1126/science.1160550 . ПМИД 18801998 . S2CID 18498845 .
- ^ Смит, Стюарт Дж. (2020). «Польза для здоровья человека от ГМ-культур» . Журнал биотехнологии растений . 18 (4): 887–888. дои : 10.1111/pbi.13261 . ISSN 1467-7652 . ПМК 7061863 . ПМИД 31544299 .
- ^ Лу, Ю; Ву, К; Цзян, Ю; Ся, Б; Ли, П; Фэн, Х; и др. (2010). «Мировые вспышки насекомых на нескольких сельскохозяйственных культурах коррелируют с широкомасштабным внедрением Bt-хлопка в Китае» . Наука . 328 (5982): 1151–4. Бибкод : 2010Sci...328.1151L . дои : 10.1126/science.1187881 . ПМИД 20466880 . S2CID 2093962 .
- ^ Табашник, Б.Е.; Брево, Т; Карьер (2013). «Устойчивость насекомых к культурам Bt: уроки первого миллиарда акров». Нат Биотехнологий . 31 (6): 510–21. дои : 10.1038/nbt.2597 . ПМИД 23752438 . S2CID 205278530 .
- ^ Jump up to: а б с Джаяраман КС (2012). «Индия расследует претензии по Bt-хлопку» . Природа . Новости природы. дои : 10.1038/nature.2012.10015 . S2CID 167762098 .
- ^ Jump up to: а б с Табашник, Б.Е.; Систерсон, Миссисипи; Эллсворт, ПК; Деннехи, Ти Джей; Антилла, Л; Лиснер, Л; и др. (декабрь 2010 г.). «Подавление устойчивости к Bt-хлопку с помощью стерильных выделений насекомых». Нат Биотехнологий . 28 (12): 1304–7. дои : 10.1038/nbt.1704 . ПМИД 21057498 . S2CID 4988462 .
- ^ Jump up to: а б Ван, П; Хуанг, Ю; Ву, Х; Хуанг, М; Конг, С; Табашник, Б.Е.; и др. (2012). «Повышение частоты устойчивости розовых коробочек к Bt-токсину Cry1Ac в Китае. Смагге Дж., редактор» . ПЛОС ОДИН . 7 (1): e29975. дои : 10.1371/journal.pone.0029975 . ПМК 3251611 . ПМИД 22238687 .
- ^ Хатчисон, штат Вашингтон; Беркнесс, ЕС; Митчелл, PD; Мун, РД; Лесли, ТВ; Флейшер, С.Дж.; и др. (октябрь 2010 г.). «Повсеместное подавление европейского кукурузного мотылька с помощью Bt-кукурузы приносит экономию тем, кто выращивает кукурузу, не использующую Bt» . Наука . 330 (6001): 222–5. Бибкод : 2010Sci...330..222H . дои : 10.1126/science.1190242 . ПМИД 20929774 . S2CID 238816 .
- ^ Вандана, доктор Шива; Афсар Х. Джафри (зима 2004 г.). «Провал ГМО в Индии» . Исследовательский фонд науки, технологий и экологии . Проверено 27 сентября 2013 г.
- ^ Грюэр, Гийом (2008). «Bt Cotton и самоубийства фермеров в Индии: обзор доказательств» (PDF) . Международный научно-исследовательский институт продовольственной политики . Проверено 24 февраля 2014 г.
- ^ Плевис, я (2014). «Самоубийства индийских фермеров: виноват ли ГМ-хлопок?» . Значение . 11 (1): 14–18. дои : 10.1111/j.1740-9713.2014.00719.x .
- ^ Jump up to: а б Вивек Дешпанде (6 мая 2013 г.). «Махараштра снимает запрет на семена хлопка Mahyco Bt» . Нагпур. Индийский экспресс . Проверено 3 сентября 2013 г.
- ^ Джаяраман, Канзас (декабрь 2001 г.). «Нелегальный Bt-хлопок в Индии не дает покоя регулирующим органам» . Природная биотехнология . 19 (12): 1090. дои : 10.1038/nbt1201-1090 . ПМИД 11731762 . S2CID 5158158 .
- ^ К.В. Курманатх (22 марта 2016 г.). «Хлопок: как он цвел и сейчас теряет блеск» . Индус .
- ^ Jump up to: а б Чоудхари, Б.; Гаур, К. (2010). «Bt Cotton в Индии: обзор страны» . ИСААА . Серия профилей биотехнологических культур. Итака, Нью-Йорк.
- ^ Джеймс, Клайв (2009). «Глобальный статус коммерциализации биотехнологических/ГМ-культур: 2009 г.» (PDF) . ИСААА ЕГО Трусы (41). Итака, Нью-Йорк.
- ^ «Махараштра запрещает семена хлопка Bt» . Таймс оф Индия . 9 августа 2012 г.
- ^ «Индийские университеты разрабатывают сорта хлопка Bt с многоразовыми семенами» . Обновление биотехнологии сельскохозяйственных культур . ISAAA ( Международная служба по приобретению агробиотехнологических приложений ). 15 марта 2017 года . Проверено 2 мая 2022 г.
- ^ «PAU выводит первые в стране сорта хлопка Bt» . Индус . 8 марта 2017 года . Проверено 2 мая 2022 г.
- ^ Робинн Бойд (19 ноября 2013 г.). «Большой остров Гавайев запрещает биотехнологические компании и ГМО-культуры» . Хаффингтон Пост . Проверено 24 октября 2015 г.
- ^ «Ведущий африканский производитель запрещает ГМ-хлопок» . Физика.орг . Проверено 9 июня 2016 г.
- ^ «Бт-хлопок готов к уборке» . Кенийское информационное агентство . 9 августа 2021 г.