口袋K号6: Bt抗虫技术

你见过被植物害虫吃掉的叶子吗?昆虫破坏了整个收成怎么样?植物害虫给农民和家庭园丁带来了很多问题。因为这个,除了继续用杀虫剂喷洒植物外,他们几乎没有什么追索权。不幸的是,其中一些杀虫剂对接触这些杀虫剂的人造成健康风险。

正因为这个原因,科学家们一直在寻找处理植物害虫的替代方法。

这个英国电信有机体

Bt代表苏云金杆菌(Bt)是一种常见的土壤细菌,之所以这样称呼它,是因为它最初是在德国图林根地区被分离出来的。

Bt产生一种蛋白质,可以麻痹一些有害昆虫的幼虫,包括棉铃虫和亚洲和欧洲玉米螟,这些都是常见的植物害虫,它们的侵袭对重要作物产生毁灭性的影响。

作用方式

当被目标昆虫的幼虫吞食时,Bt蛋白在肠道的碱性条件下被激活,刺穿肠道中部,使昆虫无法进食。昆虫在几天内死亡。

正是由于其产生杀虫蛋白的能力,人们正在做大量的研究来开发这种有机体的农艺价值。到目前为止,有200多种Bt蛋白被鉴定出对某些昆虫有不同程度的毒性。

早些时候英国电信技术

Bt易于发酵培养。因此,在过去的50年里,英国电信已被世界各地的农民用作杀虫剂。有机农业尤其受益于Bt杀虫剂,因为它是有机标准允许的为数不多的农药之一。杀虫剂可以作为喷雾剂使用,或作为地面应用。它有颗粒和液化两种形式。

两种应用程序的效率都非常有限,作为目标生物,通常不会接触杀虫剂,因为它们在叶子的下面被发现或已经渗透到植物中。科学家们正在努力通过使用现代生物技术来克服这个问题。

现代BT技术

科学家们已经从细菌中提取了负责产生杀虫蛋白的bt基因,并将其纳入植物基因组。因此,这些植物有一种内在的防御目标害虫的机制。植物产生的蛋白质不会被冲走,它也不会被阳光破坏。因此,无论在什么情况下,植物都能免受棉铃虫或玉米螟的侵害。

Bt技术的安全方面

对人类健康的影响
那么,bt蛋白对非目标生物体的安全性如何?Bt对目标昆虫的特异性是其作为生物防治害虫的理想方法的特点之一。事实上,不同菌株的Bt对某些目标昆虫具有特异性毒性。特异性取决于Bt蛋白的毒性是受体介导的。这意味着,对于一个受bt蛋白影响的昆虫,它的肠道中必须有特定的受体,蛋白质可以在那里结合。幸运的是,人类和大多数有益昆虫没有这些受体。

在Bt作物投放市场之前,他们必须通过非常严格的监管测试,包括毒性和致敏性。

美国环境保护署(US-EPA)已经进行了毒理学评估,而且,即使在相对较高的剂量下,bt蛋白也已经过测试。根据扩展毒理学网络(extexnet)美国几所大学的农药信息项目,“在18人连续5天每天食用1克商业Bt制剂后,没有人提出任何抱怨。隔天。Humans who ate one gram per day for three consecutive days were not poisoned or infected." Furthermore,该蛋白在体外被人胃液迅速降解(hexnet,1996)。

对环境的影响

土壤生态系统与地下水
Bt蛋白在土壤中具有中等的持久性,可分为不动性、因为它不动,或者Leach,与地下水。它在酸性土壤条件下并不特别持久,当暴露在阳光下时,由于紫外线辐射而迅速被破坏。

独立专家进行了研究,以调查生物技术作物对土壤生物和其他被认为有益于农业的昆虫物种的影响。未发现对非目标土壤生物的不利影响。即使这些生物接触到的Bt量远远高于自然作物生长条件下实际发生的量。同样的,美国环保署的研究表明,使用生物技术植物材料或传统植物材料(Donegan,等,1995年),或者在Bt和非Bt作物之间(Donegan,等,1996)。

动物和昆虫
在对狗进行测试时,豚鼠,老鼠,鱼,青蛙,火蜥蜴,甚至鸟类,Bt蛋白被发现没有任何有害影响。同样值得注意的是,在有益昆虫和掠食性昆虫身上没有发现毒性作用,比如蜜蜂和甲虫1996)。

1999年,据报道,Bt玉米花粉对黑脉金斑蝶幼虫有不良影响。本报告对生物技术作物对非目标生物的风险提出了关注和质疑。最近的研究,然而,表明Bt玉米对野外的帝王蝶构成“微不足道”的威胁。美国和加拿大科学家的一项合作研究成果提供了有关Bt玉米对黑脉金斑蝶种群影响的正式风险评估的信息。他们的结论是,在大多数商业混合动力车中,花粉中Bt的表达较低,实验室和野外研究表明,在野外遇到的任何花粉密度下,都不会产生急性毒性效应。

Bt作物的优势

改进害虫管理。受虫害保护的Bt作物为农民提供了季节性的保护,以抵御多种有害害虫。减少或消除杀虫剂喷雾的需要。这消除了由于使用农场杀虫剂对害虫的控制不够理想而造成的产量损失,它还让农民有更多的时间从事其他农场管理工作。

减少使用杀虫剂。美国农业部的一项研究报告称,1998年种植Bt作物的农民清除了820万磅农药活性成分。据报告,中国和阿根廷也大幅度减少,其中Bt棉的使用使杀虫剂的使用减少了60-70%。

更大的净回报。与传统作物相比,较低的投入成本往往有助于提高净回报。由于杀虫剂成本的降低和(或)产量的增加,美国Bt棉花种植户的收入增加了9900万美元。同样地,阿根廷种植Bt棉花的农民报告说,Bt棉花平均每公顷增加收益65.05美元。

改善非目标生物的生存条件。既然Bt作物能够抵御害虫,大大减少了化学杀虫剂的使用,从而鼓励有益生物的扩散。这些有益的生物有助于控制其他次生害虫,当传统的广谱杀虫剂减少了食肉动物和寄生虫的数量时,这通常会成为一个问题。

玉米中的真菌毒素更少。除能有效对付害虫外,Bt作物的机会性微生物病原体发生率较低,如真菌镰刀菌。这种真菌产生的真菌毒素对牲畜是致命的,也会导致人类癌症。

抗虫管理

由于Bt作物能够长时间表达Bt蛋白,必须采取预防措施以避免产生抗虫性。在美国,例如,环境保护署通常需要一个“缓冲地带”,即在Bt作物附近种植非Bt作物的有组织的避难所。昆虫抗性管理(IRM)被认为是在转基因作物和Bt微生物喷雾制剂中可持续使用杀虫剂的关键。

Bt技术的现状

2017年底,估计有2330万公顷的土地种植了含有Bt基因的作物。下表显示了商业化Bt作物(单基因和堆叠基因)及其产品的国家,1996年至2017年。

Bt作物 国家
棉花 阿根廷,澳大利亚巴西,布基纳法索、加拿大,中国哥伦比亚,哥斯达黎加,埃塞俄比亚,欧洲联盟印度,日本,马来西亚,墨西哥,缅甸,新西兰,尼日利亚,巴基斯坦,巴拉圭,菲律宾,新加坡,南非,韩国,苏丹,斯威士兰台湾、美国
茄子 孟加拉国
玉米 阿根廷,澳大利亚巴西,加拿大,智利,中国哥伦比亚,埃及,欧盟,洪都拉斯,印度尼西亚,日本,马来西亚,墨西哥,新西兰,巴基斯坦,巴拿马,巴拉圭,菲律宾,俄罗斯联邦,新加坡,南非,韩国,瑞士台湾泰国,土耳其,美国,乌拉圭越南赞比亚
杨树 中国
土豆 澳大利亚加拿大,日本,墨西哥,新西兰,菲律宾,俄罗斯联邦,韩国,美国
大米 中国伊朗,美国
大豆 阿根廷,澳大利亚巴西,加拿大,中国哥伦比亚,欧盟,印度,印度尼西亚,日本,马来西亚,墨西哥,新西兰,巴拉圭,菲律宾,俄罗斯联邦,新加坡,南非,韩国,台湾泰国,土耳其,美国,乌拉圭越南
甘蔗 巴西,加拿大,美国
番茄 加拿大,美国

资料来源:ISAA威廉希尔A GM批准数据库。http://www.威廉希尔isaaa.org/gmapprovaldatabase/

在商业化的前22年(1996-2016年),抗虫作物效益974亿美元,全球生物技术作物价值1861亿美元的52.3%;仅2016年,就有97.3亿美元,占全球182亿美元生物技术作物价值的53.4%。

结论

Bt作物是我们的转基因产品仓库的一个补充,用于防治植物害虫。随着人口的增加和耕地的减少,为了生产更多的作物,有必要在不妥协的情况下利用所有的选择。与适当的农业做法并排使用时,Bt抗虫技术可以给农作物带来许多好处,农民,以及消费者。

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*更新日期:2018年10月

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