in 2016, boeren wereldwijd plantten meer dan 240 miljoen acres (98 miljoen hectare) genetisch gemodificeerde maïs, katoen en sojabonen die insectendodende eiwitten produceren van de bacterie Bacillus thuringiensis, of Bt. Deze Bt-eiwitten doden een aantal vraatzuchtige rups- en keverplagen, maar zijn onschadelijk voor mensen en worden als milieuvriendelijk beschouwd. Terwijl biologische boeren al meer dan een halve eeuw met succes Bt-eiwitten in sprays gebruiken, sommige wetenschappers vreesden dat wijdverbreid gebruik van Bt-eiwitten in genetisch gemanipuleerde gewassen een snelle evolutie van resistentie bij plagen zou stimuleren.

Onderzoekers van de Universiteit van Arizona in Tucson, Arizona heeft de balans opgemaakt om deze zorg aan te pakken en te ontdekken waarom plagen zich in sommige gevallen snel aanpasten en andere niet. Om voorspellingen over resistentie te testen, Bruce Tabashnik en Yves Carriere van het College of Agriculture and Life Sciences analyseerden de wereldwijde gegevens over het gebruik van Bt-gewassen en de reacties op plagen. Hun resultaten zijn gepubliceerd in het huidige nummer van het tijdschrift Natuur Biotechnologie .

"Toen Bt-gewassen voor het eerst werden geïntroduceerd in 1996, niemand wist hoe snel het ongedierte zich zou aanpassen, " zei Tabashnik, een Regents' Professor en hoofd van de UA afdeling Entomologie. "Nu hebben we in totaal meer dan 2 miljard hectare van deze gewassen geplant in de afgelopen twee decennia en uitgebreide monitoringgegevens, zodat we een wetenschappelijk begrip kunnen opbouwen van hoe snel het ongedierte resistentie ontwikkelt en waarom."

De onderzoekers analyseerden gepubliceerde gegevens voor 36 gevallen die de reacties vertegenwoordigen van 15 plaagsoorten in 10 landen op elk continent behalve Antarctica. Ze ontdekten resistentie die de werkzaamheid van de Bt-gewassen in het veld in 2016 in 16 gevallen aanzienlijk verminderde, vergeleken met slechts drie van dergelijke gevallen in 2005. In deze 16 gevallen plagen ontwikkelden resistentie in een gemiddelde tijd van iets meer dan vijf jaar.

"Een zilveren randje is dat in 17 andere gevallen, plagen hebben geen resistentie ontwikkeld tegen Bt-gewassen, "Tabasnik zei, eraan toevoegend dat sommige gewassen na 20 jaar nog steeds effectief blijven. De overige drie gevallen worden geclassificeerd als "vroege waarschuwing voor resistentie, " waar de weerstand statistisch significant is, maar niet ernstig genoeg om praktische gevolgen te hebben.

Fred Gould, Distinguished Professor of Entomology aan de North Carolina State University en leider van de 2016 National Academy of Sciences-studie over genetisch gemanipuleerde gewassen, commentaar, "Dit artikel geeft ons sterk bewijs dat de strategie met hoge dosis/vlucht om de resistentie tegen Bt-gewassen te vertragen echt werkt. Dit zal van cruciaal belang zijn naarmate er meer gewassen worden ontwikkeld om Bt-toxines te produceren."

Volgens het blad, zowel de beste als de slechtste uitkomsten ondersteunen voorspellingen van evolutionaire principes.

"Zoals verwacht van de evolutietheorie, factoren die de aanhoudende werkzaamheid van Bt-gewassen bevorderen, waren recessieve overerving van resistentie bij plagen en overvloedige toevluchtsoorden, ' zei Carriere.

Toevluchtsoorden bestaan ​​uit standaard, niet-Bt-planten die plagen kunnen eten zonder blootstelling aan Bt-toxines. Door schuilplaatsen in de buurt van Bt-gewassen te planten, verkleint de kans dat twee resistente insecten met elkaar paren, waardoor het waarschijnlijker is dat ze zullen fokken met een vatbare partner. Bij recessieve overerving paringen tussen een resistente ouder en een vatbare ouder leveren nakomelingen op die worden gedood door het Bt-gewas.

"Computermodellen toonden aan dat toevluchtsoorden vooral goed moeten zijn voor het vertragen van resistentie wanneer de overerving van resistentie in de plaag recessief is, " verklaarde Carriere. De waarde van toevluchtsoorden is controversieel, en de Environmental Protection Agency heeft zijn vereisten voor het planten van toevluchtsoorden in de VS versoepeld.

"Misschien komt het meest overtuigende bewijs dat schuilplaatsen werken van de roze bolworm, die in India snel resistentie ontwikkelde tegen Bt-katoen, maar niet in de VS, ' zei Tabashnik.

In het zuidwesten van de VS, boeren werkten samen met de academische wereld, industrie, EPA-wetenschappers, en het Amerikaanse ministerie van Landbouw om een ​​effectieve toevluchtsstrategie te implementeren. Hoewel India op dezelfde manier een toevluchtsstrategie nodig had, De naleving van de landbouwers was laag.

"Dezelfde plaag, hetzelfde gewas, dezelfde Bt-eiwitten, maar heel verschillende uitkomsten, ' zei Tabashnik.

De nieuwe studie onthulde dat de resistentie tegen plagen tegen Bt-gewassen nu sneller evolueert dan voorheen, voornamelijk omdat resistentie tegen sommige Bt-eiwitten kruisresistentie veroorzaakt tegen verwante Bt-eiwitten die worden geproduceerd door vervolgens geïntroduceerde gewassen.

Een bemoedigende ontwikkeling is de recente commercialisering van biotechnologische gewassen die een nieuw type Bt-eiwit produceren, een vegetatief insectendodend eiwit, of VIP. Alle andere Bt-eiwitten in genetisch gemanipuleerde gewassen vallen in een andere groep, kristallijn genoemd, of huilen, eiwitten. Omdat deze twee groepen Bt-eiwitten zo verschillend zijn, kruisresistentie tussen hen is laag of nihil, volgens de auteurs van de studie.

Yidong Wu, Distinguished Professor in het College of Plant Protection aan de Nanjing Agricultural University in China, zei, "Deze beoordeling biedt een tijdige update over de wereldwijde status van resistentie tegen Bt-gewassen en unieke inzichten die zullen helpen bij het verbeteren van resistentiemanagementstrategieën voor een duurzamer gebruik van Bt-gewassen."

Hoewel het nieuwe rapport tot nu toe de meest uitgebreide evaluatie van plaagresistentie tegen Bt-gewassen is, Tabashnik gaf aan dat dit slechts het begin is van het gebruik van systematische gegevensanalyses om het begrip en het beheer van resistentie te verbeteren.

"Deze planten zijn opmerkelijk nuttig geweest, en weerstand is over het algemeen langzamer geëvolueerd dan de meeste mensen hadden verwacht, " zei hij. "Ik zie deze gewassen als een steeds belangrijker onderdeel van de toekomst van de landbouw. De geboekte vooruitgang is een motivatie om meer gegevens te verzamelen en op te nemen in de planning van toekomstige gewasimplementaties."

"We zijn ook begonnen met het uitwisselen van ideeën en informatie met wetenschappers die voor gerelateerde uitdagingen staan, zoals resistentie tegen herbiciden in onkruid en resistentie tegen medicijnen in kankercellen, ' zei Tabashnik.

Maar zullen boeren ooit resistentie helemaal kunnen voorkomen? Tabashnik denkt van niet.

"We verwachten altijd dat het ongedierte zich aanpast. als we weerstand kunnen uitstellen van enkele jaren tot enkele decennia, dat is een grote overwinning."