Nature关注：转基因作物面临的抗性问题

　　

生物通报道：即使是种植转基因作物，农民们仍然需要采用对抗害虫的老办法，例如轮作。这是因为科学家们发现，害虫已经对抗虫转基因玉米产生了重要抗性。Nature网站特地刊发文章，对这项研究进行了报道。

爱荷华州立大学的昆虫学家Aaron Gassmann领导研究团队发现，转基因玉米的广泛种植已经使一些西方玉米根虫（Diabrotica virgifera virgifera LeConte）对Bt毒素产生了抗性。目前Bt玉米主要产生三种毒素，而这些害虫能够抵抗其中的两种。这项研究发表在美国国家科学院院刊PNAS杂志上。

“目前市面上的转基因玉米主要生产三种Bt毒素，而这种害虫已经对其中两种产生了抗性，”Gassmann说。

生产Bt毒素Cry3Bb1的转基因（GM）玉米可以对抗根虫，这种作物于2003年在美国首次被批准使用。2009年农民们开始发现，这些GM作物受到了根虫的破坏。2011年，这种破坏扩散到了另一种GM玉米，这种玉米生产毒素mCry3A。Gassmann通过实验向人们展示，交叉抗性是出现上述现象的原因。研究指出，抵抗Cry3Bb1的根虫也能够抵抗mCry3A，这是因为两种毒素具有类似的结构，在根虫肠道有一些相同的结合位点。

造成这一问题的原因是，根虫非常顽强而Bt玉米又没有生成足够的毒素，无法对其实现完全控制。举例来说，针对欧洲玉米螟的Bt毒素，能够杀死超过99.99%的目标。而针对玉米根虫的Bt毒素，却能允许超过2%的根虫存活下来。年复一年种植同样的转基因玉米，使根虫体内的抗性快速演化，在Iowa州抗性的演化平均只需要3.6年。

陶氏益农公司（Dow AgroSciences）的Nicholas Storer指出，这项研究说明如果不对GM作物进行综合性的害虫管理，抗性就会很快出现。现在，农业生物技术公司们正在将不同的Bt毒素结合起来对根虫展开攻击。例如，陶氏益农公司已经与孟山都公司合作，出售结合了毒素Cry3Bb1和Cry34/35Ab1的转基因种子，目前还没有发现对任何针对Cry34/35Ab1的抗性。

Gassmann认为，毒素的结合使用是延缓抗性出现的重要途径，不过一旦害虫对其中一种毒素产生抗性，这一组合就没有那么有效了。因此，他建议农民们不要完全依赖转基因技术来对抗害虫，而是应该定期改变作物，以破坏害虫的生活周期。“如果没种玉米，这种根虫就无法生存，”Gassmann说。（相关文章：Nature专题：转基因作物三十年）

Storer也同意，即使最好的技术也往往需要与老办法结合使用。“在Bt作物出现之前，作物轮种是对抗根虫的主要工具，”他说。“现在我们需要把这个传统延续下去。”

 

生物通编辑：叶予

生物通推荐原文摘要：

Field-evolved resistance by western corn rootworm to multiple Bacillus thuringiensis toxins in transgenic maize

The widespread planting of crops genetically engineered to produce insecticidal toxins derived from the bacterium Bacillus thuringiensis (Bt) places intense selective pressure on pest populations to evolve resistance. Western corn rootworm is a key pest of maize, and in continuous maize fields it is often managed through planting of Bt maize. During 2009 and 2010, fields were identified in Iowa in which western corn rootworm imposed severe injury to maize producing Bt toxin Cry3Bb1. Subsequent bioassays revealed Cry3Bb1 resistance in these populations. Here, we report that, during 2011, injury to Bt maize in the field expanded to include mCry3A maize in addition to Cry3Bb1 maize and that laboratory analysis of western corn rootworm from these fields found resistance to Cry3Bb1 and mCry3A and cross-resistance between these toxins. Resistance to Bt maize has persisted in Iowa, with both the number of Bt fields identified with severe root injury and the ability western corn rootworm populations to survive on Cry3Bb1 maize increasing between 2009 and 2011. Additionally, Bt maize targeting western corn rootworm does not produce a high dose of Bt toxin, and the magnitude of resistance associated with feeding injury was less than that seen in a high-dose Bt crop. These first cases of resistance by western corn rootworm highlight the vulnerability of Bt maize to further evolution of resistance from this pest and, more broadly, point to the potential of insects to develop resistance rapidly when Bt crops do not achieve a high dose of Bt toxin.