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.