Трансгенный хлопок помог китайским крестьянам победить опасного вредителя

Гусеница хлопковой совки (Helicoverpa armigera). Фото с сайта www.alessiodileo.com
Гусеница хлопковой совки (Helicoverpa armigera). Фото с сайта www.alessiodileo.com

В 1997 году в Китае начали выращивать генно-модифицированный хлопчатник, вырабатывающий ядовитый для насекомых белок. Это привело к устойчивому снижению численности популяции хлопковой совки — опасного вредителя многих сельскохозяйственных культур. В результате в выигрыше оказались не только производители хлопка, но и крестьяне, выращивающие сою, кукурузу, арахис и различные овощи.

Хлопковая совка (Helicoverpa armigera) — широко распространенный и весьма опасный вредитель, наносящий ущерб множеству сельскохозяйственных культур. Как и другие насекомые, хлопковая совка способна вырабатывать устойчивость к химическим инсектицидам. Так, в начале 1990-х годов в Китае наблюдалась беспрецедентная вспышка численности хлопковой совки, связанная с появлением бабочек, устойчивых к применяемым ядам. Крестьяне, естественно, отвечают на эволюцию вредителей увеличением количества инсектицидов, выливаемых на поля, что, в свою очередь, ведет к росту числа отравлений среди людей и другим вполне очевидным негативным последствиям (см.: K. M. Wu, Y. Y. Guo. The evolution of cotton pest management practices in China // Annual Review of Entomology. 2005. V. 50. P. 31–52).

В 1997 году в Китае начали выращивать трансгенный хлопчатник, в геном которого был вставлен ген бактерии Bacillus thuringiensis. Белок Cry1Ac, кодируемый этим геном, токсичен только для гусениц некоторых бабочек и, по-видимому, безвреден для всех остальных животных включая человека. Нововведение позволило не только повысить урожаи хлопка, но и резко сократить использование химических ядов, что, разумеется, сильно улучшило экологическую обстановку в сельскохозяйственных районах Китая. Помимо прочего, стали расти популяции «полезных» насекомых, которые контролируют численность вредителей. Популяции «вредных» бабочек, живущих в основном на хлопчатнике, таких как хлопковая моль Pectinophora gossypiella, заметно сократились. Хлопковая совка, в отличие от хлопковой моли, живет не только на хлопчатнике, но и на других широко распространенных культурах, таких как табак, соя, арахис и многие овощи. Поэтому трудно было заранее предсказать, как отразится внедрение трансгенного хлопчатника на численности этого вредителя.

Ученые из Китайской академии сельскохозяйственных наук (Chinese Academy of Agricultural Sciences) сообщили в последнем номере журнала Science о результатах широкомасштабного мониторинга хлопковой совки, который они проводили с 1992-го по 2007 год в шести провинциях северного Китая. В зону наблюдения попало свыше 10 млн крестьянских хозяйств, в основном мелких, общей площадью 38 млн га. Из этой площади 3 млн га занимают посевы хлопка, 22 млн га — другие растения, которыми питается хлопковая совка.

Как показало исследование, численность хлопковой совки во всех шести провинциях в течение 1992–1996 гг. была весьма высокой. Сразу же после начала культивирования трансгенного хлопчатника в 1997 году началось быстрое снижение численности совки. Самый главный и отчасти неожиданный результат состоит в том, что численность вредителя стала сокращаться не только на хлопковых полях, но и в посевах всех прочих сельскохозяйственных культур — жертв вредителя.

Сокращение численности хлопковой совки в Северном Китае после внедрения в 1997 году трансгенного хлопчатника. A — численность совки на хлопчатнике (число яиц на 100 растений), B — численность совки на кукурузе, сое, арахисе и овощах (число личинок на гектар). Рис. из обсуждаемой статьи в Science
Сокращение численности хлопковой совки в Северном Китае после внедрения в 1997 году трансгенного хлопчатника. A — численность совки на хлопчатнике (число яиц на 100 растений), B — численность совки на кукурузе, сое, арахисе и овощах (число личинок на гектар). Рис. из обсуждаемой статьи в Science

Почему же бабочка, способная питаться множеством разных культурных растений, так болезненно отреагировала на то, что одно-единственное из них, к тому же не самое массовое, стало вдруг ядовитым? По-видимому, посевы хлопчатника служат для совки своеобразной «ловушкой». В Северном Китае у хлопковых совок за лето сменяется 4 поколения. Эти поколения развиваются в разное время, и взрослые бабочки выбирают для откладки яиц разные растения в зависимости от сезона. Первая генерация личинок хлопковой совки развивается преимущественно на пшенице. А вот для второй генерации самым «удобным» растением оказывается хлопчатник. Трансгенные растения ядовиты только для гусениц, а взрослые бабочки, к счастью для китайских крестьян, не могут отличить отравленные растения от обычных и продолжают откладывать на них яйца.

Численность хлопковой совки продолжает снижаться уже 10 лет, и никаких признаков нового роста пока не заметно. Бабочки пока не смогли выработать устойчивость к бактериальному токсину Cry1Ac, однако рано или поздно это вполне может произойти (и даже начало уже происходить в США у близкого вида бабочек, Helicoverpa zea, см.: Tabashnik et al. Insect resistance to Bt crops: evidence versus theory // Nat Biotechnol. 2008. V. 26. P. 199–202). Чтобы оттянуть этот момент, рекомендуется рядом с полями, засеянными трансгенными растениями, отводить небольшие площади под посевы обычного, незащищенного хлопчатника. Эти участки должны служить убежищами для бабочек, не обладающих к устойчивостью к токсину. Благодаря наличию таких убежищ селективное преимущество, получаемое бабочками в результате выработки устойчивости, должно снижаться, и поэтому гены, обеспечивающие устойчивость, будут медленнее распространяться в популяции. Дело в том, что организмы, выработавшие устойчивость к какому-либо яду, в отсутствие этого яда обычно оказываются менее конкурентоспособными, чем их неизменившиеся сородичи.

Однако, как отмечают авторы статьи, бедным китайским крестьянам очень трудно объяснить, почему они должны часть своего и так не слишком большого земельного надела превращать в питомник для вредителей. Почему же совка до сих пор не стала устойчивой к бактериальному токсину? По-видимому, это объясняется тем, что в роли убежищ для бабочек, не обладающих устойчивостью к Cry1Ac, выступают посевы сои, табака, арахиса и других культур, которыми питается хлопковая совка. Всеядность этого вредителя вкупе с обычаем китайских крестьян выращивать на своем участке не одну, а много разных культур делает создание специальных убежищ для неустойчивых бабочек излишним.

В целом десятилетний опыт возделывания трансгенного хлопка в Китае оказался на редкость успешным. От самых опасных вредителей удалось избавиться, и к тому же сильно улучшилась экологическая обстановка. Правда, в последнее время на хлопковых полях расплодились другие вредители — клопы-слепняки (семейство Miridae). Причиной их бурного размножения стало уменьшение количества используемых химических инсектицидов. Но ведь никто и не утверждал, что трансгенный хлопчатник станет панацеей от всех сельскохозяйственных проблем.

Источник: Kong-Ming Wu, Yan-Hui Lu, Hong-Qiang Feng, Yu-Ying Jiang, Jian-Zhou Zhao. Suppression of Cotton Bollworm in Multiple Crops in China in Areas with Bt Toxin–Containing Cotton // Science. 2008. V. 321. P. 1676–1678.

Александр Марков


0
Написать комментарий



    Элементы

    © 2005-2017 «Элементы»