_ Cercetătorii dezvoltă o metodă genomică de monitorizare a rezistenței la pesticide< /h3>

Fermierii se bazează pe pesticide pentru a controla dăunătorii agricoli. Dar insectele dezvoltă adesea rezistență la toxinele din pesticide. Cercetătorii de la Universitatea din Maryland au dezvoltat și testat cu succes o strategie de utilizare a genomicii pentru a monitoriza și identifica rezistența emergentă la anumite toxine devreme, cu mult înainte ca aceasta să devină o problemă larg răspândită. Lucrarea va permite fermierilor să atenueze rezistența și să prelungească eficacitatea instrumentelor de gestionare a dăunătorilor.

Cercetarea a fost publicată pe 18 martie 2024, în Proceedings of the National Academy of Science.

"Securitatea alimentară globală și protecția sănătății publice se bazează pe disponibilitatea unor strategii eficiente de gestionare a dăunătorilor, dar, așa cum este în prezent, evoluția rezistenței la mulți dăunători de importanță agricolă și pentru sănătatea publică depășește ritmul în care putem descoperi noi tehnologii pentru a le gestiona”, a spus Megan Fritz, profesor asociat de entomologie la UMD și autor principal al studiului. „Sunt foarte încântat de acest studiu, deoarece dezvoltăm cadrul de utilizare a abordărilor genomice pentru a monitoriza și gestiona rezistența în orice sistem.”

De mulți ani, fermierii au plantat porumb care are a fost crescut pentru a conține substanțe chimice naturale care sunt inofensive pentru oameni, dar toxice pentru mulți dăunători, inclusiv omida vorace, care dăunează culturilor, cunoscută sub numele de vierme de porumb. Dar viermele de porumb a dezvoltat o rezistență pe scară largă la unele dintre aceste toxine și nu este clar cum fermierii pot prelungi eficacitatea toxinelor rămase, în mare parte pentru că este dificil să monitorizezi și să identifici rezistența emergentă înainte de a fi prea târziu.

Într-o lucrare anterioară din 2021, Fritz și echipa ei au arătat că instrumentele genomice ar putea fi folosite pentru a detecta semnele că rezistența a evoluat la viermii de porumb cu patru ani înainte ca insecta să poată provoca eșecuri pe scară largă în culturile gestionate.

Dar abordările folosite de echipa au fost mai potrivite pentru cercetare decât utilizarea pe scară largă în agricultură, deoarece au necesitat două experimente separate pentru a distinge modificările genomice legate de rezistența la toxine de cele asociate cu alți factori, cum ar fi schimbările de mediu.

Pentru acest studiu, cercetătorii și-au modificat strategia și au identificat modificările genomice specifice responsabile de rezistența la mai multe tipuri de toxine numite toxine Bt. Viermele de porumb au dezvoltat în mare măsură rezistență la două dintre cele trei toxine Bt, Cry1Ab și Cry1F. A treia toxină, cunoscută sub numele de Vip3A, este singura toxină Bt care rămâne eficientă împotriva viermilor urechilor de porumb.

Pentru a-și testa noua strategie, cercetătorii au secvențiat mai întâi genomurile viermilor de urechi de porumb colectate din porumb care exprimau doar Cry individual. toxine și le-au comparat cu cele colectate din porumb care nu exprimă toxine.

Ei au descoperit că semnăturile genomice ale rezistenței la toxine puteau fi detectate doar după o singură generație de expunere. Echipa a identificat, de asemenea, gene specifice cu mutații care ar putea explica rezistența la toxine. Aceste gene codifică enzime digestive care taie toxinele Cry în bucăți mai mici, poate împiedicându-le să omoare omizile.

Fritz și echipa ei au folosit apoi aceeași abordare de secvențiere a genomului pentru a identifica modificările viermilor de porumb colectați din porumb care exprimă Toxina Vip3A. Nu numai că au identificat semne de avertizare timpurie ale rezistenței emergente la Vip3A, dar au descris și modul în care strategiile comune pentru prevenirea rezistenței ar putea facilita de fapt rezistența la Vip3A.

Porumbul care nu exprimă Bt este adesea plantat lângă porumbul Bt, astfel încât viermii de porumb să aibă un refugiu de toxinele Bt. Se credea că viermele de porumb care se hrănește cu porumb non-Bt nu va fi expus la Vip3A și, astfel, își va menține susceptibilitatea la acesta. Acest lucru ar permite viermilor de porumb susceptibili să persiste și să se înmulțească într-o abundență mai mare decât viermii de porumb rezistent. Gândirea este că această strategie previne sau încetinește acumularea de rezistență la o populație de viermi urechi de porumb.

Cu toate acestea, echipa lui Fritz a descoperit că porumbul non-Bt plantat pe patru rânduri de porumb Bt exprimă un anumit nivel de toxine Bt, inclusiv Vip3A. Acest lucru se datorează probabil polenizării vântului care face ca polenul Bt să aterizeze pe porumbul non-Bt. Pe măsură ce cresc, unele sâmburi non-Bt sunt „contaminate” și exprimă toxina Vip3A. Rezultatele echipei sugerează că plantarea între porumb non-Bt cu porumb Bt pentru a preveni rezistența, uneori numită „refugiu amestecat cu semințe”, poate expune omizile la niveluri scăzute de Vip3A și grăbi apariția rezistenței la Vip3A.

< Lucrările lui Fritz indică faptul că adevărata prevenire a rezistenței ar putea necesita strategii de schimbare, atât pentru modul în care este plantat porumbul Bt, cât și pentru modul în care este monitorizată rezistența. Acest studiu oferă un cadru de testare genomică pentru monitorizarea succesului prevenirii rezistenței în viitor.

Acest studiu a fost realizat împreună cu colegii de la Universitatea din Carolina de Nord.

(Fluierul)

Inapoi