Rośliny transgeniczne oporne na

szkodniki

Insect-resistant transgenic plants in a multi-trophic
context
Astrid T. Groot and Marcel Dicke*
Volume 31 Issue 4 Page 387  - August 2002

Inżynieria genetyczna roślin w celu ochrony roślin
przez szkodnikami zajmuje obecnie czołowe miejsce w
badaniach nad biopestycydami. Insercja genów
kodujacych toksyny.

Biopestycydy ("bios" - życie, "pestis" - zaraza, zabijać),
biopreparaty, do zwalczania owadów, bakterii, grzybów i
chwastów. Składnikiem czynnym biopestycydów są
wirusy, bakterie lub grzyby. Zależnie od przeznaczenia
wyróżnia się biopestycydy: owadobójcze,
bakteriobójcze, grzybobójcze i chwastobójcze.

Zależność : roślina transgeniczna – szkodnik
roślinożerny – szkodnik drapieżny

Sposoby ochrony upraw:

ochrona konwencjonalna – opryski pestycydami,
naturalne środki ochrony produkowane przez same
rośliny (woski chroniące), tradycyjne metody ulepszania
hodowli poprzez krzyżówki.

Wada: szkodniki są w stanie przystosować się do takiej

ochrony

-

rośliny transgeniczne – szerokie spektrum możliwości
zmian i modyfikacji toksyn przeciwki szkodnikom

Rośliny transgeniczne w ochronie upraw
Ekspresja genu kodującego toksynę

Zaleta:

łatwość kontroli.
ekpresesję toksyny reguluje jeden gen lub jego
promotor. W przypadku substancji naturalnych,
będących produktami wtórnego metabolizmu, szlaki
produkcji są bardzo złożone i bardzo trudne do kontroli.

Obecnie zastosowane w:
kukurydza, ryż, bawełna, pomidory, ziemniaki, tytoń, soja,

kapusta

Najczęściej stosowaną toksyna jest
delta-endotoksyna (Bt) z bakterii Bacillus thuringensis.

odkryta w 1911 roku jako patogen moli mącznych w prowincji
Thuringia w Niemczech
zastosowanie jako komercyjnego pestycydu rozpoczeło się w
1938 we Francji, potem w latach 50-ych w USA
Pierwotnie używana tylko jako środek przeciwko Lepidiptera.
Bacilus thuringensis występuje naturalnie w glebie, wodzie i
powietrzu
Jeden z najbezpieczniejszych znanych insektycydów

Delta-toksyna jest produkowana w postaci protoksyny
(130-140 kDa). Do aktywacji wymaga wysokiego pH~
9.5

Jest ona całkowicie bezpieczna dla ludzi, zwierząt
wyższych, u których tak wysokie pH w układzie
trawiennym nie występuje

U larw stawonogów z rodziny Lepidopterae w
środkowym odcinku jelita pierwotnego występuje pH ~
9.5 oraz odpowiednie proteazy

Takie warunki panują tylko u tych stawonogów, co
sprawia, że jest ona wysoce specyficzna

Po rozpuszczeniu w wysokim pH, protoksyna ulega
rozcięciu w specyficznym miejscu. Powstaje toksyna o
masie 60 kDa – aktywna delta – toksyna

Forma ta wiąże się do receptorów na komórkach
epitelialnych jelita: dla aminopeptydazy, białek kadheryno
podobnych, glikolipidów, tworząc pory w błonie komorek
jelita i powodując wypływ jonów – destabilizacja

Jelito ulega zniszczeniu poprzez lizę komórek epitelialnych
Zahamowanie odzywiania larwy
Perforacja jelita umożliwia bakterii zakażenie całej
larwy.Następuje obumarcie larwy.

Kukurydza
Ryż
Bawełna
Ziemniaki
Pomidory
Tytoń
Soja
Kapusta

Sposoby pobrania toksyny przez organizmy:

bezpośrednie zjadanie części rośliny

zjadanie owadów, które zjadły wcześniej tą roślinę

pobranie ze środowiska – związanie toksyny z solami
mineralnymi, rozkład opadłych liści) do 234 dni!

Wplyw delta-toksyny na gatunki

bliskie człowiekowi.

jest ok! 

Stosowanie delta-toksyny w formie Btk-spray

W USA stosowany od ponad 30 lat

Bardzo małe ilości – 5 litrów na hektar

Nieszkodliwy dla ludzi i zwierząt – przez 30 lat
stosowania

prowadzono badania

Dodatek Ca2+ stosowany jest w celu precypitacji beta-
egzotoksyn, które są szkodliwe dla ssaków

Obecne badania skupiają się na analizie i obserwacji
efektów pobrania produktów obcego genu, poprzez
organizmy będące bezpośrednio związane z tymi
roślinami w łańcuchu troficznym.

Istnieje konieczność badania efektów tych modyfikacji
na gatunki pośrednio związane ze zmienionymi
roślinami.