Nature關注:轉基因作物面臨的抗性問題
日期:2014-04-15 08:50:28
即使是種植轉基因作物,農民們仍然需要采用對抗害蟲的老辦法,例如輪作。這是因為科學家們發現,害蟲已經對抗蟲轉基因玉米產生了重要抗性。Nature網站特地刊發文章,對這項研究進行了報道。
愛荷華州立大學的昆蟲學家Aaron Gassmann領導研究團隊發現,轉基因玉米的廣泛種植已經使一些西方玉米根蟲(Diabrotica virgifera virgifera LeConte)對Bt毒素產生了抗性。目前Bt玉米主要產生三種毒素,而這些害蟲能夠抵抗其中的兩種。這項研究發表在美國國家科學院院刊PNAS雜志上。
“目前市面上的轉基因玉米主要生產三種Bt毒素,而這種害蟲已經對其中兩種產生了抗性,”Gassmann說。
生產Bt毒素Cry3Bb1的轉基因(GM)玉米可以對抗根蟲,這種作物于2003年在美國首次被批準使用。2009年農民們開始發現,這些GM作物受到了根蟲的破壞。2011年,這種破壞擴散到了另一種GM玉米,這種玉米生產毒素mCry3A。Gassmann通過實驗向人們展示,交叉抗性是出現上述現象的原因。研究指出,抵抗Cry3Bb1的根蟲也能夠抵抗mCry3A,這是因為兩種毒素具有類似的結構,在根蟲腸道有一些相同的結合位點。
造成這一問題的原因是,根蟲非常頑強而Bt玉米又沒有生成足夠的毒素,無法對其實現完全控制。舉例來說,針對歐洲玉米螟的Bt毒素,能夠殺死超過99.99%的目標。而針對玉米根蟲的Bt毒素,卻能允許超過2%的根蟲存活下來。年復一年種植同樣的轉基因玉米,使根蟲體內的抗性快速演化,在Iowa州抗性的演化平均只需要3.6年。
陶氏益農公司(Dow AgroSciences)的Nicholas Storer指出,這項研究說明如果不對GM作物進行綜合性的害蟲管理,抗性就會很快出現。現在,農業生物技術公司們正在將不同的Bt毒素結合起來對根蟲展開攻擊。例如,陶氏益農公司已經與孟山都公司合作,出售結合了毒素Cry3Bb1和Cry34/35Ab1的轉基因種子,目前還沒有發現對任何針對Cry34/35Ab1的抗性。
Gassmann認為,毒素的結合使用是延緩抗性出現的重要途徑,不過一旦害蟲對其中一種毒素產生抗性,這一組合就沒有那么有效了。因此,他建議農民們不要完全依賴轉基因技術來對抗害蟲,而是應該定期改變作物,以破壞害蟲的生活周期。“如果沒種玉米,這種根蟲就無法生存,”Gassmann說。
Storer也同意,即使最好的技術也往往需要與老辦法結合使用。“在Bt作物出現之前,作物輪種是對抗根蟲的主要工具,”他說。“現在我們需要把這個傳統延續下去。”