Bt хлопок - Bt cotton
Bt-хлопок - это генетически модифицированный организм (ГМО) или генетически модифицированный сорт устойчивого к вредителям растений хлопка , который производит инсектицид для борьбы с совкой .
Описание
Штаммы бактерии Bacillus thuringiensis производят более 200 различных токсинов Bt , каждый из которых опасен для разных насекомых. В частности, токсины Bt обладают инсектицидным действием для личинок моли и бабочек , жуков , хлопковых совок и мух, но безвредны для других форм жизни. Ген, кодирующий токсин Bt, был введен в хлопок в качестве трансгена , в результате чего он вырабатывал этот естественный инсектицид в своих тканях. Во многих регионах основными вредителями товарного хлопка являются личинки чешуекрылых , которых убивает белок Bt в генетически модифицированном хлопке, который они едят. Это избавляет от необходимости использовать большие количества инсектицидов широкого спектра действия для уничтожения чешуекрылых вредителей (некоторые из которых обладают устойчивостью к пиретроидам ). Это щадит естественных насекомых-хищников в экологии фермы и вносит дополнительный вклад в борьбу с неинсектицидными вредителями .
Bt хлопок неэффективен против многих вредителей хлопчатника , таких как растительные клопы , вонь ошибок , и тлей ; в зависимости от обстоятельств может быть желательно использовать инсектициды для профилактики. Исследование 2006 года, проведенное исследователями Корнелла , Центром сельскохозяйственной политики Китая и Китайской академией наук по выращиванию Bt-хлопка в Китае, показало, что через семь лет количество вторичных вредителей, которые обычно контролируются пестицидами, увеличилось, что потребовало использования пестицидов в аналогичных условиях. уровня хлопка, не содержащего Bt, и снижает прибыль фермеров из-за дополнительных расходов на ГМ-семена.
Механизм
Bt-хлопок был создан путем добавления генов, кодирующих кристаллы токсина в группе эндотоксинов Cry . 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. 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. 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 бреши 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. Bt-хлопок был одобрен правительством Китая в 1997 году.
В 2002 году совместное предприятие Monsanto и Mahyco представило Индии Bt-хлопок.
В 2011 году в Индии был выращен самый крупный урожай ГМ-хлопка на площади 10,6 млн га. Урожай ГМ-хлопка в США составил 4,0 миллиона гектаров, это вторая по величине площадь в мире, за ней следуют Китай с 3,9 миллиона гектаров и Пакистан с 2,6 миллиона гектаров. К 2014 году 96% хлопка, выращенного в Соединенных Штатах, было генетически модифицированным, а 95% хлопка, выращенного в Индии, было генетически модифицированным. По состоянию на 2014 год Индия является крупнейшим производителем хлопка и ГМ-хлопка.
Преимущества
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 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.
- Нет опасности для здоровья благодаря редкому использованию инсектицидов (особенно тем, кто занимается опрыскиванием инсектицидов).
Основные преимущества Bt-хлопка - это сокращение количества пестицидов, которые нужно распылять на урожай, и связанные с этим экологические преимущества. Китай впервые посадил Bt-хлопок в 1997 году специально в ответ на вспышку хлопковой совки Helicoverpa armigera , с которой фермеры пытались бороться с помощью обычных пестицидов. Точно так же в Индии и США Bt-хлопок изначально уменьшал проблемы с вредителями, одновременно повышая урожайность и принося более высокую прибыль фермерам.
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. Аналогичным образом было обнаружено, что комплексные стратегии борьбы с вредителями (IPM) становились более эффективными из-за более низких уровней пестицидов, способствующих росту естественных популяций врагов .
В одной только Индии широкое распространение Bt-хлопка привело к сокращению случаев отравления пестицидами на 2,4–9 миллионов, причем такое же сокращение наблюдалось и в других странах.
Bt-устойчивые вредители
После интродукции Bt-хлопка в северном Китае количество нецелевых вредителей, таких как насекомые-мирид ( Heteroptera: Miridae ), стало больше, поскольку было распылено меньше пестицидов. В 2013 году второй проблемой, наблюдаемой во всем мире, стало развитие Bt-устойчивых вредителей, ограничивающих полезность Bt-культур.
Основными факторами повсеместного сопротивления в Индии и Китае были высокая доля посевов Bt-хлопка, 90% и 95% соответственно в 2011 году, а также небольшое количество убежищ.
Заповедники культур, не содержащих Bt, ограничивают развитие устойчивости у целевых вредителей. США Агентство по охране окружающей среды требует фермеров , чтобы иметь убежище области 20-50% , не Bt сельхозкультуры в пределах 0,8 км от их полого Bt. Такие требования не наблюдались в Китае, где вместо этого фермеры полагались на естественные убежища для снижения сопротивления.
В 2009 году новое решение проблемы устойчивости было опробовано в Аризоне, когда стерильные мужские розовые совки ( Pectinophora gossypiella ) были выпущены в популяции их диких Bt-устойчивых собратьев. 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.
Споры
В Индии по поводу Bt-хлопка ведутся споры из-за его предполагаемой неспособности снизить потребность в пестицидах и повысить урожайность. Связь между появлением Bt-хлопка в Индии и ростом числа самоубийств среди фермеров была опровергнута другими исследованиями: количество самоубийств среди фермеров снизилось с момента появления Bt-хлопка. Bt-хлопок составляет 93% выращиваемого в Индии хлопка.
По стране
В Индии
Bt-хлопок поставляется в Махараштру агробиотехнологической компанией Mahyco , которая занимается его распространением.
Использование Bt-хлопка в Индии экспоненциально росло с момента его появления в 2002 году. 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 сорта Bt-хлопка, такие как Биканери Нерма, и гибриды, такие как NHH-44.
Социально-экономические исследования подтверждают, что Bt-хлопок продолжает приносить значительные и многочисленные агрономические , экономические , экологические преимущества и благосостояние индийским фермерам и обществу, включая снижение вдвое потребности в инсектицидах и удвоение урожайности.
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 Bt-хлопка с семенами, которые можно было бы использовать повторно. Хлопок включал ген cry1Ac из почвенной бактерии Bacillus thuringiensis (Bt), делая хлопок токсичным для совок. Этот сорт показал низкую урожайность, был удален в течение года и содержал последовательность ДНК, принадлежащую Monsanto, что привело к расследованию. В некоторых частях Индии имели место случаи приобретенной устойчивости к Bt-хлопку. Monsanto признала, что розовая совка устойчива к трансгенному Bt-хлопку первого поколения, который экспрессирует единственный ген Bt (Cry1Ac).
Штат Махараштра запретил продажу и распространение Bt-хлопка в 2012 году, чтобы продвигать местные индийские семена, которые требуют меньше воды, удобрений и пестицидов, но сняли запрет в 2013 году.
Пенджабский сельскохозяйственный университет (PAU) успешно вывел 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.
В США
На Гавайях выращивание ГМО-хлопка запрещено с 2013 года. Возможна гибридизация с диким видом хлопка Gossypium tomentosum . Трансгенный хлопок также запрещен в некоторых частях Флориды.
В Африке
Буркина-Фасо
Буркина-Фасо , крупнейший производитель хлопка в Африке, запретила ГМ-хлопок в 2016 году из-за проблем с экономикой и качеством.
Кения
Bt-хлопок является законным в Кении, поскольку был условно одобрен Национальным органом по биобезопасности в 2016 году при условии утверждения Национальным органом управления окружающей средой . Правительство поощряет его использование, ожидая значительно повышенную производительность и некоторые более наполнение своего собственного внутреннего спроса .