Устойчивость вредителей ставит под угрозу урожай кукурузы в США

Жуки стоимостью миллиард долларов

Кукурузные жуки наносят колоссальный ущерб сельскому хозяйству США. За последние два года они привели к убыткам в 2 миллиарда долларов и требуют ежегодных инвестиций в размере миллиарда долларов на борьбу с ними. Биотехнология становится важным инструментом, который помогает не только увеличить урожайность, но и снизить необходимость в использовании инсектицидов широкого спектра действия, потенциально опасных для людей и окружающей среды. Одним из таких решений стала Bt-кукуруза — модифицированная, способная производить белки бактерии Bacillus thuringiensis, токсичные для некоторых вредителей, выращивается в США с 2003 года. Первоначально она показала высокую эффективность против кукурузных жуков, однако со временем вредители начали развивать устойчивость к ней.

Развитие устойчивости у вредителей

Естественный отбор стал причиной возникновения устойчивости к Bt у вредителей. Когда фермеры стали массово использовать такую кукурузу, это привело к значительной гибели вредителей. Однако те особи, которые обладали генетической предрасположенностью к меньшей восприимчивости, смогли выжить и передать эту устойчивость своему потомству.

Новые подходы в защите растений

В ответ на эту проблему производители разработали так называемую пирамидную стратегию. Она заключалась в том, чтобы использовать два различных типа Bt-белков, направленных на уничтожение одного и того же вредителя. Предполагалось, что если насекомое станет устойчивым к одному белку, то второй белок все равно его уничтожит. Эта стратегия действительно помогла. Однако со временем кукурузные жуки смогли развить устойчивость и к обоим типам Bt-белков.

В 2022 году появилась новая стратегия защиты растений — РНК-интерференция. Этот метод работает путем «выключения» определенных генов у вредителя, что приводит к нарушению жизненно важных функций насекомого. Важным преимуществом РНК-интерференции является ее избирательность: в отличие от инсектицидов широкого спектра действия, она нацелена на гены, специфичные для вредителя, но отсутствующие у людей, животных и полезных насекомых.

Применение РНК-интерференции для борьбы с кукурузными жуками стало первым случаем использования данной технологии против сельскохозяйственных вредителей. Однако исследователи обеспокоены тем, что даже самые современные технологии могут перестать работать против вредителей кукурузы. Они советуют применять комплексные подходы к борьбе с вредителями, сочетая традиционные методы, такие как севооборот и высадка растений-приманок, чтобы сохранить уязвимых вредителей и замедлить появление устойчивости.

Одним из эффективных средств замены пестицидов для борьбы с вредными для сельского хозяйства насекомыми и получения экологически чистого урожая являются энтомофаги. Отдел биометода Всероссийского центра карантина растений (ФГБУ «ВНИИКР» Россельхознадзора) проводит отработку технологий ведения культур живых организмов в контролируемых условиях, создание и накопление маточного материала энтомофагов и других агентов биологического контроля.

Источник: B. E. Tabashnik, & Y. Carrière,  Rootworm resistance to Bt associated with increased injury to corn pyramids combining Bt proteins and RNA interference, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 122 (38) e2518683122, https://doi.org/10.1073/pnas.2518683122 (2025)