Redaktor naczelny Juan Corley bada wyzwania związane z tworzeniem przyjaznych dla środowiska rozwiązań w zakresie zwalczania szkodników. Czy ostatnia praca Zhou i wsp. na temat samoograniczających się owadów transgenicznych wskazuje nam właściwy kierunek?
Produkcja żywności jest w dużym stopniu uzależniona od skutecznej ochrony przed szkodnikami. Od lat 70-tych, częściowo w konsekwencji rosnących problemów z masowym stosowaniem pestycydów, zintegrowana ochrona roślin (IPM) stała się sztandarowym sposobem zwalczania szkodników. Mimo to, ewolucja odporności w populacjach szkodników, spowodowana silną selekcją z kilku metod zarządzania, pozostaje poważnym problemem, dla którego istnieje niewiele strategii łagodzących. Wykorzystanie transgenicznych owadów niosących śmiertelne, samoograniczające się geny, które mogą zredukować populacje szkodników wydaje się być obiecującym sposobem na spowolnienie tego procesu.
Zastosowanie samoograniczających się owadów transgenicznych jest koncepcyjnie porównywalne do "techniki sterylnych owadów" w tym sensie, że obejmuje uwolnienie dużej liczby zmodyfikowanych samców, które po połączeniu z dzikimi samicami nie pozostawiają zdolnego do życia potomstwa. W ten sposób populacje szkodników mogą być doprowadzone do niskiej liczebności, narażając je na przykład na efekty Allee. Metoda ta może również pozwolić na integrację alleli podatnych na insektycydy z populacjami docelowymi, spowalniając ewolucję odporności. Transgeny są samoograniczające się, ponieważ zostały zaprojektowane tak, by po uwolnieniu obumierać i znikać ze środowiska.
Ćma diamentowa uodporniła się na wiele powszechnie stosowanych pestycydów chemicznych (zdjęcie z Wikimedia Commons).Jednak główną wadą tej strategii, wspólną dla programów uwalniania sterylnych owadów, jest to, że skuteczność zależy od skali działania. Programy są zazwyczaj wdrażane na dużych obszarach, co wiąże się ze znacznymi kosztami. Jednak, jeśli skupimy się na zarządzaniu odpornością, krótkoterminowe programy uwalniania owadów mogłyby teoretycznie działać. Mimo, że krajobrazy rolnicze są często bardzo heterogeniczne i zróżnicowanie może przyspieszyć ewolucję odporności w populacji szkodników, uwolnienie transgenicznych owadów skoncentrowane na konkretnych subpopulacjach może również zmniejszyć populacje szkodników. Są to zasadniczo główne pytania, które podjęli Zhou i in
., którzy jako model biologiczny wykorzystali szeroko rozpowszechnionego szkodnika roślin krzyżowych, ćmę Plutella xylostella.Wykorzystując klatki doświadczalne, autorzy manipulowali liczbą transgenicznych owadów wypuszczanych do znanych dzikich populacji. Eksperymenty symulowały strategie uwalniania obejmujące cały obszar lub ukierunkowane. Zmienną odpowiedzi było przeżycie owadów w diecie toksycznej, przeprowadzono również testy biologiczne odporności fenotypowej w kontrolowanych warunkach, jako miary odporności populacji na insektycydy.
Zhou i wsp. zgrabnie pokazują, że ukierunkowane, małe uwolnienia transgenicznych owadów mogą być realną strategią zarządzania szkodnikami, nawet w skali krajobrazu, ponieważ mogą one wpływać na częstotliwość populacji ze źródła do zlewu. Jest to ważne odkrycie, które wymaga przeskalowania do warunków polowych, ale sugeruje, że być może w najbliższej przyszłości nie będziemy musieli polegać tak mocno na pestycydach jak obecnie. Mimo to, zabiegi na całym obszarze wydają się trudne do pobicia, jeśli chodzi o zwalczanie odporności. Kluczową kwestią jest to, że praktycy powinni być w stanie zidentyfikować populacje źródłowe w krajobrazie rolniczym, co jest aspektem wymagającym wyjaśnienia. Inne kwestie, które wpływają na sukces to zdolność rozprzestrzeniania się szkodnika docelowego i czas krycia związany z rozprzestrzenianiem się. Podstawowe, specyficzne dla szkodników badania biologiczne są oczywiście nadal potrzebne.
Przyjazne dla środowiska zarządzanie szkodnikami jest stałym wyzwaniem. Potrzebujemy znacznie więcej badań w tej dziedzinie, które muszą dostarczyć solidnych strategii z możliwością zastosowania w życiu codziennym. Rozważenie ewolucji odporności na insektycydy i koncepcji ekologicznych populacji razem, jak pokazano w pracy Zhou i in. wydaje się być mądrą drogą.
Przeczytaj pełny artykuł w otwartym dostępie, Zastosowanie samoograniczających się owadów transgenicznych w zarządzaniu odpornością w metapopulacjach eksperymentalnych w numerze 56:3 Journal of Applied Ecology.
