Публикации

🔹Портал AgroXXI.ru ознакомился со статьей команды исследователей, авторами которой являются Стивен Э. Трэверс (факультет биологических наук Университета Дакоты), Д. Брайан Бишоп (факультет биологии Колледжа Конкордия в Миннесоте), Синтия Л. Сагерс (Университет штата Аризона), о динамике и особенностях распространения ГМО-канолы за пределами американских сельхозполей.Проблемы со сбежавшими ГМОВ США случайное присутствие растений-трансгенов в обычных производственных системах продолжает представлять значительные риски для американского сельского хозяйства. Обнаружение трансгенов в пищевых продуктах нарушает международные и внутренние рынки и вызывает недоверие среди потребителей. Исследователи подсчитали, что угроза загрязнения обычных и органических культур генетически модифицированными (ГМО) сортами обходится производителям в 6,3 миллиарда долларов США, когда пищевые компании и зарубежные рынки отказываются от поставок, загрязненных трансгенами. Ограничение движения трансгенов в американских сельскохозяйственных системах имеет решающее значение для сокращения рыночных потерь, но такие усилия сводятся на нет биологией растений и их способностью перехитрить стратегии сдерживания. В США некоторые виды генетически модифицированных сельхозкультур сумели сбежать и создали устойчивые популяции за пределами поля, ГМО-канола – коммерческая разновидность рапса, созданная с устойчивостью к опрыскиванию гербицидами – является тому примером. В середине 1990-х годов США были одними из первых, кто начал сеять ГМ-рапс, и сейчас почти весь урожай американской канолы является результатом ГМ-технологий: содержит устойчивость либо к глифосату, либо к глюфосинату. За пределами управляемых пахотных земель сбежавшие ГМ-культуры могут быстро развиваться, становясь более адаптированными и толерантными к неагрономической среде. Однажды созданные, они составляют генофонд, способный порождать сорных вредителей, которые несут дополнительный риск, связанный с хранением трансгенов.Де-доместикация, или одичание, ГМ-культур увеличивает вероятность того, что трансгены выйдут из-под культивирования и интегрируются в дикие популяции близкородственных растений. Де-доместикация — это эволюционный процесс, посредством которого одомашненные растения или животные избегают интенсивного контроля со стороны человека и формируют независимые воспроизводящиеся популяции.Известно, что де-доместиканты происходят из видов сельскохозяйственных культур несколькими путями: посредством мутации и отбора (эндофералы), путем скрещивания между отдельными популяциями или наземными расами (экзоэндодикари) или путем гибридизации с дикими родственниками (экзофералы). Однажды установленная, генетическая архитектура де-одомашненных популяций может в дальнейшем формироваться посредством гибридизации и интрогрессии среди диких и одомашненных форм.Дикие признаки, такие как осыпание семян, асинхронное цветение и покой семян, иногда быстро восстанавливаются де-доместикантами в результате отбора в неагрономических средах обитания.Образовавшиеся в результате дикие популяции, теперь адаптированные к местной среде и терпимые к конкуренции, являются богатой мишенью для продолжающегося потока генов с сельскохозяйственных полей. Когда они конкурируют с родственными культурами или привносят вредные свойства в коммерческие поля, де-доместиканты представляют угрозу целостности и прибыльности коммерческих производственных систем.Что касается рапса/канолы, то следует знать, что «дикие» черты» предков все еще ярко выражены у товарного рапса – это осыпание семян и последующие входы падалицы. Более того, семена канолы сохраняют частичный покой и могут сохранять жизнеспособность в почвенном семенном банке до трех лет.Совместное воздействие осыпания и период покоя семян быстро пополняет почвенный семенной фонд, способствуя высокой распространенности рапса из падалицы на сельскохозяйственных полях и вокруг них.Охота за трансгенными рапсовыми беглецамиПервое путешествие для определения и сбора ГМ-канолы за пределами полей состоялось в Дакоте, США, в 2010 году. Отбор проб проводился в начале лета до начала цветения культурного рапсаПолевые бригады установили «наблюдательные посты» на основных автомагистралях с востока на запад по всему штату. Квадрат 2×50 м был установлен через каждые 8,05 км проезжей части с одной или обеих сторон дороги, где разрешено движение транспорта, путем прохождения 50 м вдоль края дороги и наблюдения по одному метру справа и слева. Внутри этой зоны отбора проб были подсчитаны все идентифицируемые растения рапса, одно случайно выбранное растение собирали, фотографировали, тестировали на экспрессию трансгена и архивировали как образец. В 2021 году ученые повторили исследование, проехали в общей сложности 6373 км и проверили 62,5 км придорожной среды обитания (1,0% от пройденного расстояния). Для этой работы не требовалось никаких разрешений или одобрений, поскольку все пробы были собраны в общественной полосе отвода, и ни один из охраняемых видов не собирался. В обоих исследованиях целью было охарактеризовать распространение и численность трансгенной канолы на обширной территории региона, где выращивается эта культура.Фрагменты листьев из образцов тестировали на наличие белка CP4 EPSPS (придает толерантность к гербициду глифосату) и белка PAT (придает толерантность к гербициду глюфосинату) с помощью иммунологических тест-полосок TraitChek. Тест-полоски недоступны для третьего признака устойчивости- устойчивости к гербициду Clearfield, который, как сообщается, составляет менее 5% ГМ-канолы, выращиваемой в Дакоте. В 2022 году был дополнительно собран рапс, растущий непосредственно за пределами 58 сельскохозяйственных полей и предположительно возникший в результате осыпание семян. Образцы также протестировали на ГМО. Эти  58 полей были равномерно распределены по всему штату и представляют собой все выращиваемые цветущие разновидности канолы, которые ученые наблюдали в течение периода исследования.ВыводыСобрав доказательную базу, в 2022 году исследователи подсчитали результаты. Состав одичавших популяций изменился в течение десятилетия. «В то время как в 2010 году дикие растения с одинаковой вероятностью были устойчивы как к глифосату (CP4 EPSPS+), так и к глюфосинату (PAT+), к 2021 году устойчивость к глюфосинату стала встречаться в девять раз чаще. Это объясняется переходом от культивирования ограниченное обследование сельскохозяйственных полей в 2021 году показало преобладание выращивания PAT+. Кроме того, разговор Коулмана с представителем региональной ассоциации производителей показал, что в последние годы PAT+ более популярен, чем CP4 EPSPS+. Это может быть результатом увеличения числа сорняков, устойчивых к глифосату, которые развились за прошедшие десятилетия. В настоящее время в США 17 видов сорняков устойчивы к глифосату, тогда как только три вида устойчивы к глюфосинату. Кроме того, большие популяции дикой канолы демонстрируют смесь фенотипов устойчивости, что соответствует повторяющимся случаям опадения и разносу семян – это поддерживает ускользнувшие популяции рапса на транзитных маршрутах. В совокупности, эти результаты подтверждают идею о том, что сбежавшие популяции динамичны и сохраняются при отборе, а также при неоднократном повторном введении новых семян каждый вегетационный сезон. Отбирая образцы вдоль транспортных маршрутов, мы, несомненно, создали предвзятость в сторону обнаружения последствий разлива семян. Будущие исследования должны проводить выборку дальше и включать прибрежные районы и луга», — пишут авторы в своем исследовании.Почти четверть одичавшей ГМО-канолы, собранной исследователями, потеряла устойчивость вместе со своими трансгенами, в течении времени рост популяций с утраченными трансгенами увеличивался с 19,9% в 2010 году до 24,2% в 2021 году.Однако, это не является поводом для оптимизма, подчеркивают авторы. В настоящее время имеются доказательства существования самоподдерживающихся одичавших популяций ГМО-канолы за пределами культивирования в шести странах: США, Японии, Канаде, Швейцарии, Аргентине и Нидерландах, но подробный анализ на уровне популяции, необходимый для оценки рисков, не является полноценным. Структура и динамика этих популяций, а также риски, которые они представляют, заслуживают дальнейшего изучения.По статье группы авторов (Стивен Э. Трэверс, Д. Брайан Бишоп, Синтия Л. Сагерс), опубликованной в journals.plos.org.Заглавное фото: Медведева Анна, AgroXXI.ru.Оригинал статьи на AgroXXI.ru