Трансгенный хлопок помог китайским крестьянам победить опасного вредителя
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.
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.
Bt-кукуруза считается одной из наиболее часто выращиваемых культур в современном мире. Растение содержит ген из почвенной бактерии Bacillus Thuringiensis, который кодирует белок, токсичный для некоторых вредителей отряда Lepidoptera (Чешуекрылые). Среди них такие вредители кукурузы, как европейский кукурузный мотылек (ECB, Ostrinia nubilalis), юго-западный кукурузный мотылек (SWCB, Diatraea grandiosella), коробочный червь (CEW, Helicoverpa zea). Токсично растение и для личинок одного из жуков: злакового корневого червя (CRW, Diabrotica spp). Для не чешуекрылых (кроме злакового корневого червя) и позвоночных Bt-кукуруза считается безвредной.
Но, помимо способности противостоять собственным вредителям, Bt-кукуруза косвенно влияет на уровень загрязненности самой себя микотоксинами, а именно, снижает их уровень.
Микотоксины являются вторичными метаболитами грибов, колонизировавших кукурузу. Они считаются неизбежными загрязняющими веществами пищевых продуктов, и даже самые лучшие современные технологии не могут полностью избавить посевы от их присутствия. Заражение грибковыми спорами происходит через раны, которые оставляют на кукурузе растительноядные насекомые. Таким образом, любой метод, позволяющий предотвратить повреждения насекомыми кукурузы, также снижает риск грибковых загрязнений. В результате различных полевых исследований было выяснено, что в Bt-кукурузе общий уровень содержания микотоксинов намного ниже, чем у обычных сортов.
Выделяют четыре основных микотоксина, загрязняющих культуру: фумонизин, афлатоксин, дезоксиниваленол и зеараленон. Токсин фумонизин производится грибами Fusarium verticillioides (ранее F. moniliforme) и Fusarium proliferatum. Потребление токсина человеком связано с повышением доли рака пищевода в различных частях Африки, Центральной Америки и Азии и среди черного населения в Чарльстоне и Южной Каролине. Потребление фумонизина связано с появлением дефектов нервной трубки у младенцев. У животных токсин вызывает такие заболевания как лошадиная лейкоэнцефаломаляция и отек легких у свиней.
Афлатоксин, производимый Aspergillus flavus и Aspergillus parasiticus, является наиболее мощным природным канцерогеном печени. Для людей инфицированных гепатитом В или С токсин более чем в десять раз повышает риск развития рака печени. Потребление афлатоксина детьми вызывает развитие низкорослости и нарушений в иммунной системе. У птиц вещество приводит к повреждению печени, нарушениям в репродуктивной системе, повышает общую восприимчивость к болезням, у скота также наблюдаются повреждения печени и почек, а также снижение веса и производства молока.
Дезоксиниваленол (DON или вомитоксин), наиболее распространенный микотоксин в зерновых культурах, производится грибами Fusarium graminearium и Fusarium culmorum. Значительно загрязнены токсином кукуруза, пшеница и ячмень в целом в регионах с умеренным климатом, таких как США, Канада и Европа. Дезоксиниваленол является ингибитором белка и вызывает у человека и у животных симптомы, начиная с кишечных расстройств, заканчивая подавлением иммунитета и потерей производительности. Зеараленон, как и вомитоксин, производится F. graminearum, часто его также называют микоэстроген, так как он вызывает эстрогенные ответы и вульвовагиниты у свиней. Относительно влияния на человека, существуют недостаточные данные о связи между употреблением данного микотоксина и преждевременным половым созреванием.
Картина представляется достаточно угрожающей, особенно если учесть, что количество факторов, предрасполагающих к развитию у культуры грибковых заболеваний и накоплению микотоксинов достаточно велико. Например (ещё при выращивании) колебания температур, засуха, несовместимость гибрида и региона выращивания, и конечно же, наличие насекомых-вредителей, которые являются главной движущей силой заражения, однако не для всех грибов (подробнее ниже). Неправильные условия хранения, высокая влажность в хранилищах, наличие в них насекомых способствуют дальнейшему развитию и накоплению микотоксинов в кукурузе.
Но выход, по мнению ученых, есть, и это именно Bt-кукуруза. Полевые исследования, проведенные в США и странах Европы, показали, что концентрация фумонизина значительно ниже в Bt-кукурузе по сравнению с обычными сортами. Значительно более низкий уровень фумонизина был измерен в Bt-гибридах при сравнении с контрольной группой в 288 отдельных участках тестов во Франции, Италии, Турции, Аргентины и США.
Концентрация фумонизина в Bt-зернах была часто ниже 4мг/кг, при этом в значительной части ниже 2 мг/кг. При этом допустимый уровень содержания вещества в пищевых продуктах в составе содержащих кукурузу составляет в странах Евросоюза 2 мг/кг, в нашей стране 5 мг/кг.
По сравнению с фумонизином, накопление микотоксинов афлотоксина и дезоксиниваленола по некоторым данным не связано напрямую с вредителями. Так как заражение соответствующими продуцирующими эти токсины грибами может происходить не только через повреждения, оставленные насекомыми, но и через шелковистые нитевидные пестики початков неспелой кукурузы. И действительно, полевые испытания демонстрируют либо смешанные записи, не указывающие на прямую зависимость низкого уровня токсина от сорта кукурузы, либо полное отсутствие какого-либо существенного влияния.
Относительно последнего токсина зеараленона было отмечено положительное влияние Bt-гибридов на снижение уровня микотоксина в кукурузе.
Несмотря на неоднозначные результаты, известные и новые, ещё неисследованные сорта Bt-кукурузы являются потенциальными инструментами для контроля микотоксинов во всем мире.
Садоводы постоянно сталкиваются с различными вредителями и заболеваниями сада, что заставляет проводить мероприятия по защите от этого растений. Время обработки растений от вредителей тесно связано с фазами развития плодовых и ягодных культур. Существует несколько фенофаз развития на примере яблонь. 1. Спящие почки – период относительного покоя, который продолжается от конца листопада до набухания почек. В этот период вредители находятся в зимних укрытиях и при рассмотрении через увеличительное стекло можно увидеть чёрные блестящие яйца тли, оранжевые яйца медуницы и красные яйца клещей.
На двухлетних тонких веточках имеются серые и малоприметные «щитки» яблонной моли, кольца кладок яиц кольчатого шелкопряда. В некоторых регионах можно встретить в кроне деревьев гнёзда с зимующими гусеницами боярышницы и златогузки. На опавших поражённых листьях можно встретить тела парши и других возбудителей заболеваний. На оставшихся висеть на ветках деревьев гнилых плодах часто находятся склероции гриба, который является возбудителем плодовой гнили, пикниды и мицелий черного рака.
2. Фаза набухания почек. В этот период происходит обильное сокодвижение и начинают пробуждаться вредители. Покинув зимовку, начинают активно питаться яйцами медуниц и клещей клопы — антокорисы.
3. В фазе распускания цветковых почек при повышении температуры окружающего воздуха до 9-10 градусов, многие вредители начинают скапливаться на зелёных кончиках почек и активно ими питаться. Появляются из — под щитков гусеницы яблонной моли, а из коконов выползают гусеницы листовёрток, созревают аскопоры парши яблони. Этот период характеризуется необходимостью проведения усиленной борьбы с медяницами, тлей, яблонным цветоедом.
До цветения различают несколько фаз развития яблони- это обнажение бутонов, выдвигание бутонов, обособление и порозовение бутона, разрыхление бутона. В этот период необходимо активизировать борьбу с вредителями, так как начинают активно питаться соком молодых листочков сосущие вредители – тля, плодовые клещи, медуницы, листогрызущие — гусеницы листовёрток, яблонной моли, златогузки, шелкопрядов.
Наличие в этот период дождей способствует выбрасыванию споров парши, которые поражают молодые листья.
4. Наступает фаза цветения. В этот период сады заселяются массой полезных насекомых, которые помогают опылять растения и опыление растений ядохимикатами проводить нельзя. После цветения сада сосущие и листогрызущие насекомые продолжают вредить растениям. Если до цветения были проведены мероприятия по борьбе с вредителями качественно и в срок, то их численность значительно снижается и вред наносимый ими уже незначителен. В основном, в этот период вредит яблонная плодожорка и наличие заболеваний.
5. После фазы цветения идут фазы: образования завязи, опадание пустоцвета, опадание избыточной завязи, рост плодов, созревание плодов. В этот период уже используют биологические средства защиты растений, помогающих уничтожению вредителей и лечению заболеваний.
Время обработки растений от вредителей деревьев груш и косточковых растений имеют практически те же фазы развития, что и деревья яблони.
Ягодные культуры – смородина, крыжовник несколько отличаются и имеют свои специфические особенности развития. В фазе спящих почек у них через увеличительное стекло можно увидеть на веточках яйца тли, розанной листовёртки и кокцид. Видны повреждения ветвей стеблевой галлицей.
При расщеплении чешуи у почек и появление зелёного конуса у чёрной смородины хорошо видны почки, повреждённые опасным вредителем – смородинным почковым клещом и гусеницами почковой моли. Эти почки необходимо, как можно раньше механически собрать и сжечь. Ветви, поражённые стеклянницей у смородины и крыжовника, отстают в своем развитии. С распусканием листьев начинают активно питаться листогрызущие вредители, а в период цветения активизируется пилильщик и хорошо видны кусты, заражённые «махровостью».
В период роста бутонов у земляники и малины активно питаются листьями долгоносики, листоеды, блошки и пилильщики. В бутонах, подгрызая цветоножку, откладывают яйца долгоносик – цветоед и в конце цветения эти бутоны опадают. Перед цветением необходимо качественно опрыскать эти растения ядохимикатами.
Из выше сказанного видно, что время обработки растений от вредителей тесно связано с фазами развития самих растений, так как активность жизни вредителей связано с развитием и ростом самих растений.
Предпосевная обработка семян. Расход рабочей жидкости – до 10,75 л/т
Комплекс вредителей всходов
Предпосевная обработка семян. Расход рабочей жидкости до 22л/т
Предпосевная обработка семян. Расход рабочей жидкости до 15 л/т
Предпосевная обработка семян. Расход рабочей жидкости до 15 л/т
Проволочники, колорадский жук
Обработка клубней до посадки. Расход рабочей жидкости — до 10,3 л/т
Картофель (семенные посадки)
Обработка клубней до посадки картофелепосадочными машинами. Расход рабочей жидкости — до 25,3 л/т
Меры предосторожности
Срок безопасного выхода людей на обработанные пестицидом площади для проведения механизированных работ – 3 дня
Запрещается применение препарата авиационным методом и в личных подсобных хозяйствах
Описание
Нуприд 600кс – протравитель из класса неоникотиноидов, содержит имидаклоприд, 600 г/л, характеризуется острым контактно-кишечным действием на вредителей сельскохозяйственных культур. Препарат выпускается компанией Нуфарм (Австрия) в виде концентрата суспензии.
Обладая выраженной системной активностью, Нуприд 600, кс проникает в проростки и перераспределяется в молодых растениях по всем органам. Он активно воздействует на нервную систему вредных насекомых, блокируя никотинэргические рецепторы постсинаптического нерва. Препарат быстро подавляет передачу сигналов через центральную нервную систему насекомых, от чего они первоначально теряют двигательную активность, прекращают питаться, а затем погибают в течение суток. При соблюдении рекомендаций по применению Нуприд 600, кс обеспечивает длительную защиту всходов культур. Препарат уничтожает популяции вредителей, устойчивые к пиретроидам и фосфорорганическим инсектицидам.
В настоящее время Нуприд 600, кс разрешен для использования против комплекса вредителей всходов на пшенице, рапсе, сахарной свекле, картофеле, кукурузе.
Нуприд 600, КС рекомендуется для протравливания семян яровых пшеницы, тритикале и ячменя, овса (0,5–0,75 л/т) против проволочников, злаковых мух; кукурузы (4,0–5,0 л/т) против проволочников и других почвообитающих вредителей, злаковых мух, тлей; сахарной свеклы (90 г/посевную единицу) против свекловичных блошек, матового мертвоеда, свекловичной минирующей мухи, проволочников; для обработки клубней картофеля перед посадкой (0,15–0,3 л/т) против колорадского жука, тлей, проволочников.
Фермерам разрешается продолжать выращивать генетически изменённую кукурузу. Такое решение правительство приняло после проведения тщательного исследования, в результате которого было установлено, что посевы не угрожают здоровью людей и окружающей среде.
Управление по охране окружающей среды (EPA) предоставляет разрешение на выращивание биотехнологической кукурузы, которая синтезирует собственные токсины, для того чтобы убивать насекомых-вредителей, а также личинок кукурузной моли-точильщика. Такая генетически-модифицированная кукуруза известна под названием «Bt-кукуруза». Такое название эта кукуруза получила по первым буквам названия бактерии Bacillus thurengiensis, ген токсина которой встроен в ее геном.
Во вторник представитель EPA заявил, что организация добиться соблюдения фермерами посевных ограничений, разработанных, для предотвращения развития насекомых, невосприимчивых к токсину. EPA также нуждается в дополнительных исследованиях влияния данной сельскохозяйственной культуры на окружающую среду, включая её отдаленное последействие на бабочек-данаид.
Steve Johnson, помошник руководителя подразделения EPA, занимающегося пестицидами и токсическими веществами, заявил: «Bt-кукуруза была тщательно исследована ЕРА, и мы убеждены, что она не представляет угрозы здоровью людей и окружающей среде».
Проведенные в 1999 году лабораторные исследования показали, что, возможно, кукуруза убивает личинок бабочки-данаиды, которая питается молочаем. Однако результаты недавних исследований, опубликованные в докладах Национальной академии наук, практически полностью опровергли это предположение. Учёные установили, что, по крайне мере, 500 из миллиона личинок умирают от того, что едят кукурузную пыльцу, которая осаждается на молочае.
ЕРА пересматривает возможности дальнейшего использования культуры, впервые одобренной в 1995 году, уже на протяжении двух лет. «Для потребителя, моего клиента, данное разрешение хорошая новость, поскольку это действительно подтверждает безопасность продукта», заявил фермер из Иллинойса Leon Corzine, представитель Национальной ассоциации производителей кукурузы.
Задачей биотехнологических семенных компаний является мониторинг использования сельскохозяйственных культур, чтобы убедиться, что они не приводят к развитию иммунитета у насекомых-вредителей и не оказывают побочного воздействия на здоровье людей и окружающую среду. Ежегодно фермеры должны подписывать бумагу о том, что они согласны придерживаться ограничений, накладываемых на производство кукурузы.
Чтобы предотвратить развитие иммунитета у насекомых-вредителей, фермеры должны засевать по крайне мере 20% своих кукурузных площадей традиционными сортами. Однако, согласно отчёту, предоставленному ЕРА в прошлом году, почти треть фермеров нарушила это ограничение.
Выращивание традиционных сортов кукурузы необходимо для обеспечения достаточного количества кукурузной моли-точильщика, восприимчивой к токсинам, выделяемым биотехнологической культурой. Насекомые, действительно, приобретают иммунитет к токсину, так как они подвергаются его воздействию, но этот иммунитет не будет передаваться последующим поколениям, если они будут спариваться с молью, не обладающей иммунитетом.
«Компании должны быть уверены, что фермеры придерживаются установленных нормативных требований», заявил Doug Gurian-Sherman, представитель исследовательского центра, работающего в интересах общества (Center for Science in the Public Interest) адвокатской группе. «Необходимо чётко осознавать возможные последствия, если будет принят недостаточно высокий стандарт», добавил он.
Такие компании, как Monsanto Co., DuPont Co., Syngenta AG, и Dow Chemical Co. имеют лицензии на производство Bt-кукурузы. К слову, ранее в этом месяце ЕРА восстановила лицензию Monsanto на Bt-хлопок.
Решение ЕРА не распространяется на StarLink, разновидность биотехнологической кукурузы, которая после исследования, проведенного в прошлом году, была изъята с рынка. StarLink никогда не будет разрешена для пищевого использования, потому что вопрос о возможных аллергенных реакциях, возникающих при её использовании, остается открытым.
Авторские права на все материалы принадлежат RCC Group. Перепечатка допускается только по согласованию с редакцией.
Садоводы постоянно сталкиваются с различными вредителями и заболеваниями сада, что заставляет проводить мероприятия по защите от этого растений. Время обработки растений от вредителей тесно связано с фазами развития плодовых и ягодных культур. 
