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) 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.