Tiến hóa sâu đục rễ bắp miền tây đối với nhiều chủng Bacillus thuringiensis trong giống bắp chuyển gen
Nguồn: Aaron J. Gassmann, Ben D. Brenizer, Abigail L. Kropf, John B. McCulloch, Devin L. Radosevich, Ram B. Shrestha, Eliott M. Smith, and Coy R. St. Clair. 2025. Sequential evolution of resistance by western corn rootworm to multiple Bacillus thuringiensis traits in transgenic maize. PNAS; March 10, 2025; 122 (11) e2422337122; https://doi.org/10.1073/pnas.2422337122
Sự tiến hóa có tính chất trình tự về tính kháng đối với nhiều đặc điểm của vi khuẩn Bacillus thuringiensis (Bt) trong giống bắp chuyển gen của sâu đục rễ bắp miền tây (western corn rootworm). Đây là lâu sâu hại nghiêm trọng cho canh tác bắp tại Hoa Kỳ. Giống cây trồng chuyển gen Bt có vai trò quan trọng trong quản lý sâu lại chủ lực trên thế giới và làm giảm được tác động bất lợi trong môi trường nông nghiệp. Tuy nhiên, tiến hóa của các loài sâu hại là mối đe dọa lớn nhất để sử dụng liên tục giống cây trồng Bt. Để làm chậm lại sự tiến hóa có tính chất trình tự ấy (sequential evolution) về tính kháng, người ta đề ra những chiến lược quản lý tính kháng theo “nguy cơ kháng cao” với cái gọi là “transgenic pyramid” (tích hợp dạng tháp các transgenes) một khi tính trạng này bị tổn thương do sâu đề kháng được, tránh được kịch bản này, và giảm thiểu nguy cơ kháng của sâu hại bằng cách trồng trọt theo kiểu “larger refuges” (làm nơi trú ẩn côn trùng lớn hơn) và đa dạng cách quản lý sâu hại.
Cây chuyển gen sản sinh ra protein “toxins” giết chết sâu có từ vi khuẩn Bacillus thuringiensis (Bt), đang được trồng trên thế giới để quản lý sâu hại. “Western corn rootworm” là côn trùng hại rễ bắp nghiêm trọng tại Hoa Kỳ, chúng được quản lý bằng giống bắp chuyển gen Bt. Tại Hoa Kỳ, cánh tác giống Bt cần phải đi kèm theo chiến lược quản lý tính kháng này nhằm làm chậm lại sự tiến hóa của tính kháng Bt. Một trong những chiến lược quản lý tính kháng ấy đầu tiên là “non-Bt refuges” (nơi trú ẩn không phải Bt) khi trồng giống Bt sản sinh ra hai Bt toxins (i.e., một tích hợp hình tháp, chồng gen) để giết được cùng một loài côn trùng gây hại. Phương pháp này làm chậm lại tính kháng của sâu vì cá thể với tính kháng một loại độc tố đều bị giết lần thứ hai. Tuy nhiên, nếu một loài sâu hại kháng được một toxin trong pyramid nói trên, thì hiệu quả của một pyramid làm trì hoản tính kháng được thỏa hiệp, khả năng dẫn đến kết quả tiến hóa tính kháng đối với cả hai toxins. Ở đây, người ta áp dụng phương pháp “meta-analysis” để minh chứng sự tiến hóa có tính trình tự ấy về tính kháng của sâu đục rễ bắp đối với giống bắp Bt (tạo protein Cry3Bb1) được theo sau bởi tính kháng giống bắp (sản sinh Gpp34/Tpp35Ab1), với tính kháng đối với từng “Bt toxin” tăng lên theo thời gian như trên đường thẳng. Hơn nữa, sâu đục thân rễ kháng Bt tạo sức ép tổn thương đáng kể khi ăn, trên ruộng bắp, có “pyramid” giống bắp bao gồm giống tạo ra protein: Gpp34/Tpp35Ab1 và Cry3Bb1. Muốn giảm thiểu rủi ro của sự tiến hóa ấy với đa tính trạng “transgenic”, người ta cần nhấn mạnh đến chiến lược phát triển “chồng các transgenes” không làm tổn hại bởi tính kháng trước đó, trong vài trường hợp, tính kháng có mặt tại “nơi trú ẩn lớn hơn” trên cây bắp “non-Bt” và phương pháp quản lý dịch hại đa dạng hơn cần phải được áp dụng.
No comments:
Post a Comment