Два чрезвычайно опасных вредителя сельскохозяйственных культур скрестились, чтобы создать гибриды, устойчивые более чем к одному пестициду, которые могут вызвать серьезные проблемы во многих странах
Два “мегаполезных насекомого”, которые уже являются серьезной проблемой для фермеров по всему миру, хлопковый мотылек и кукурузный початок, скрестились в Бразилии и обменялись генами, придающими устойчивость к пестицидам. Появляющиеся гибридные штаммы могут нанести ущерб сое и другим культурам в Бразилии и во всем мире, если их не удастся контролировать, угрожая глобальной продовольственной безопасности.
“Это может стать серьезной проблемой”, — говорит Крис Джиггинс из Кембриджского университета.
В частности, многие страны импортируют сою из Бразилии, чтобы прокормить как людей, так и животных. “Это в некотором роде кормит весь мир”, — говорит Джиггинс.
Более 90% сои, выращиваемой в Бразилии, — это генетически модифицированная Bt-соя, содержащая встроенные пестициды. Если урожайность упадет из-за того, что вредители станут устойчивыми, это приведет к еще большему росту цен на многие продукты питания. Это также может привести к увеличению вырубки лесов и выбросов парниковых газов, поскольку фермеры компенсируют это, расчищая больше сельскохозяйственных угодий.
Кукурузный початок (Helicoverpa zea) — это бабочка, обитающая в Северной и Южной Америке, гусеницы которой поедают большую часть растений. Они особенно вредны для кукурузы, но также питаются многими другими растениями, включая помидоры, картофель, огурцы и баклажаны.
В Бразилии H. zea не представлял серьезной проблемы для фермеров, выращивающих сою, поскольку он, как правило, не питается растениями. Но затем, в 2013 году, в Бразилии был обнаружен хлопковый червец (Helicoverpa armigera). H. armigera является родственником H. zea, который широко распространен по всей Евразии. Эти две моли были названы мегапаразитами, потому что они очень вредны и с ними трудно бороться.
“Это довольно редкие вредители, поэтому я думаю, что это оправдано”, — говорит Джиггинс. “Контролировать передвижение моли практически невозможно. Они перемещаются на очень большие расстояния”.
H. armigera также питается широким спектром растений и, в отличие от H. zea, хорошо растет на сое, поэтому, когда она попала в Бразилию, у фермеров возникли огромные проблемы. “Это обошлось бразильскому сельскому хозяйству в миллиарды долларов”, — говорит Джиггинс.
Эта проблема была в значительной степени решена благодаря внедрению Bt-сои, которая генетически модифицирована для получения белка, вырабатываемого почвенной бактерией Bacillus thuringiensis, токсичной для большинства насекомых.
Считалось, что H. armigera и H. zea не могут скрещиваться, но в 2018 году генетический анализ выявил несколько гибридов между этими видами. Джиггинс и его коллеги проанализировали геном почти 1000 мотыльков, собранных в Бразилии за последнее десятилетие.
Они обнаружили, что треть H. armigera теперь несут гены, обеспечивающие устойчивость к Bt–токсину, и они получили эти гены от H. zea. Кукуруза Bt была впервые выведена в Северной Америке в 1990-х годах, когда у некоторых штаммов H. zea развилась устойчивость. Эти гены устойчивости, по-видимому, распространились в Южной Америке и теперь скрещиваются между видами. По словам Джиггинса, пока что гибрид H. armigera не представляет серьезной проблемы, но ситуация может измениться по мере распространения резистентности.
Передача происходит в обоих направлениях – почти у всех H. zea в Бразилии теперь есть ген, придающий устойчивость к классу инсектицидов, называемых пиретроидами, который был получен от H. armigera. “Мы просто поражены тем, как быстро это произошло”, — говорит Джиггинс.
“Поскольку глобальная связь и изменение климата в совокупности снижают барьеры для расширения ареала обитания видов, такие мегапесты, вероятно, станут растущей глобальной проблемой, как и растущий уровень биологических инвазий в целом”, — говорит Анджела Макгауран из Университета Вайкато в Новой Зеландии.
Предполагается, что фермеры выращивают культуры, не содержащие Bt, рядом с Bt-культурами, чтобы создать укрытия, замедляющие распространение устойчивых вредителей. Однако во многих странах эти рекомендации не соблюдаются.
Растениеводческие компании выводят новые штаммы Bt-культур, которые продуцируют два, три или даже пять различных Bt-белков для борьбы с устойчивостью. “Но вывод таких новых продуктов на рынок является дорогостоящим и медленным процессом, поэтому лучше всего поддерживать эффективность существующих Bt-белков с помощью тактики борьбы с резистентностью, включая защиту от воздействия Bt-культур”, — говорит Брюс Табашник из Университета Аризоны.
Хотя гибридизация может способствовать распространению резистентности, Табашник говорит, что основной проблемой является эволюция внутри вида. В Китае штаммы H. armigera независимо развили устойчивость к исходному Bt-токсину, говорит он.