2016年，全世界的農(nóng)民種植了超過2.4億英畝(9800萬公頃)的轉(zhuǎn)基因玉米，棉花和大豆，這些玉米，棉花和大豆從蘇云金芽孢桿菌(Bacillus thuringiensis)或Bt。生產(chǎn)昆蟲殺滅蛋白。這些Bt蛋白殺死一些貪婪的毛蟲和甲蟲害蟲，但對人們無害，并被認為是環(huán)保的。雖然有機農(nóng)民在半個多世紀的時間里成功地在噴霧劑中使用Bt蛋白，但一些科學家擔心Bt蛋白在轉(zhuǎn)基因作物中的廣泛使用會刺激害蟲的抗性迅速進化。

亞利桑那州圖森市亞利桑那大學的研究人員已經(jīng)對這一問題進行了評估，并發(fā)現(xiàn)了為什么害蟲在某些情況下會迅速適應，而在其他情況下則不然。為了測試有關的預測性，布魯斯Tabashnik和伊夫·卡里埃在農(nóng)業(yè)與生命科學學院分析了轉(zhuǎn)Bt基因作物的利用和全球數(shù)據(jù)害蟲的響應。他們的研究結(jié)果發(fā)表在最新一期的“自然生物技術”雜志上。

“當Bt作物于1996年首次引入時，沒有人知道害蟲的適應速度有多快，”攝政教授兼UA昆蟲學系主任Tabashnik說。“現(xiàn)在我們在過去二十年中累計種植了超過20億英畝的這些作物和廣泛的監(jiān)測數(shù)據(jù)，因此我們可以建立科學的認識，了解有害生物進化的速度和原因。”

研究人員分析了36個案例的公布數(shù)據(jù)，這些案例代表了除南極洲以外的每個大陸10個國家的15種害蟲的反應。截至2016年，他們發(fā)現(xiàn)了16個案例中Bt作物在田間的效力顯著降低，而到2005年只有3個這樣的病例。在這16例中，有害生物在平均5年的時間內(nèi)產(chǎn)生了抗性。

塔巴什尼克說：“在其他17個案例中，害蟲還沒有進化出對Bt作物的抵抗力。”他補充說，20年后一些作物仍然有效。其余三個案例被歸類為“抵抗預警”，其中抵抗力具有統(tǒng)計學意義，但不足以產(chǎn)生實際后果。

北卡羅來納州立大學昆蟲學杰出教授，2016年國家科學院轉(zhuǎn)基因作物研究領導人弗雷德古爾德評論說：“本文為我們提供了強有力的證據(jù)證明延遲對Bt抗性的高劑量/避難策略作物真正起作用。這將是非常重要的信息，因為更多的作物被設計用于生產(chǎn)Bt毒素。“

根據(jù)該論文，最佳和最差結(jié)果都支持來自進化原理的預測。

“正如進化理論所預期的那樣，有利于Bt作物持續(xù)功效的因素是害蟲的抗性和豐富的避難所的隱性遺傳，”Carriere說。

避難所由標準的非Bt植物組成，害蟲可以在不接觸Bt毒素的情況下進食。在Bt作物附近種植庇護所減少了兩種抗性昆蟲相互交配的可能性，使它們更容易與易感配偶一起繁殖。通過隱性遺傳，抗性親本和易感親本之間的交配產(chǎn)生了被Bt作物殺死的后代。

“計算機模型顯示，當害蟲的抗性遺傳是隱性的時，避難所應該特別有利于延遲抗性，”Carriere解釋說。避難所的價值一直存在爭議，環(huán)境保護局放寬了對美國種植避難所的要求

“也許最令人信服的證據(jù)表明，避孕工作來自粉紅色的棉鈴蟲，它在印度迅速發(fā)展出對Bt棉花的抗性，但在美國則不然，”塔巴什尼克說。

在美國西南部，農(nóng)民與學術界，工業(yè)界，環(huán)保局科學家和美國農(nóng)業(yè)部合作，實施有效的避難策略。雖然印度同樣需要避難策略，但農(nóng)民的遵守率卻很低。

“相同的害蟲，相同的作物，相同的Bt蛋白，但結(jié)果卻截然不同，”Tabashnik說。

這項新研究表明，對Bt作物的抗蟲性現(xiàn)在比以前更快地發(fā)展，這主要是因為對某些Bt蛋白的抗性導致對隨后引入的作物產(chǎn)生的相關Bt蛋白的交叉抗性。

令人鼓舞的發(fā)展是最近商業(yè)化的生物技術作物產(chǎn)生了一種新型Bt蛋白，稱為植物性殺蟲蛋白，或Vip。轉(zhuǎn)基因作物中的所有其他Bt蛋白質(zhì)都屬于另一組，稱為結(jié)晶蛋白或Cry蛋白。據(jù)該研究的作者稱，由于這兩組Bt蛋白質(zhì)差異很大，它們之間的交叉耐藥性很低或為零。

中國南京農(nóng)業(yè)大學植物保護學院特聘教授吳義東說：“這次審查及時提供了對Bt作物抗性全球狀況的最新信息，以及有助于改進抗逆性管理策略的更多可持續(xù)性見解。使用Bt作物。“

雖然新報告是迄今為止對Bt作物抗蟲性最全面的評估，但Tabashnik表示，它只是開始使用系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析來增強對抗性的理解和管理。

他說：“這些植物非常有用，抗性通常比大多數(shù)人預期的要慢。”“我認為這些作物是農(nóng)業(yè)未來日益重要的一部分。所取得的進展為收集更多數(shù)據(jù)并將其納入規(guī)劃未來作物部署提供了動力。”

“我們還開始與面臨相關挑戰(zhàn)的科學家交換意見和信息，例如對雜草中除草劑的抗性和對癌細胞中藥物的抗性，”Tabashnik說。

但農(nóng)民是否能夠完全阻止抵抗?塔巴什尼克不這么認為。

“我們總是期待有害生物能夠適應。但是，如果我們能夠?qū)⒖剐詮膸啄暄舆t到幾十年，那將是一場巨大的勝利。”