БАЛТИМОР. Согласно исследованию, проведенному Университетом штата Огайо, сорняки, приобретающие гены устойчивости к гербицидам от генетически измененных культур, получают мало негативной реакции и приносят много пользы.
Ученым уже много лет известно, что трансгенные культуры - те, которые созданы с особыми свойствами, такими как устойчивость к гербицидам, - могут передавать свои свойства соседним сорнякам посредством гибридизации. Эти гибридные трансгенные сорняки устойчивы к гербицидам, предназначенным для их уничтожения.
«Когда культура растет рядом со своим сорным родственником, неизбежно, что генетически модифицированный признак переместится в сорняк», - говорит Эллисон Сноу, доцент кафедры биологии растений в штате Огайо.
Тем не менее, ученые предположили, что гибридизация может привести к появлению у сорняка некоторых отрицательных характеристик, которые ограничат его размножение. Например, гибридный сорняк может дать меньше цветов или семян, чем чистый сорняк.
Сноу сотрудничал с Национальной лабораторией Рисоэ в Дании, чтобы выяснить, относится ли это к масличному рапсу, из которого получают масло канолы. Исследование показало, что потомство устойчивых к гербицидам гибридов трансгенного масличного рапса и одного из его сорных родственников воспроизводится так же плодовито, как и неизмененные сорняки.
Исследование предполагает, что, по крайней мере, в случае масличного рапса, сорняки, которые скрещиваются с товарными культурами и приобретают специализированный трансген, почти не сталкиваются с препятствиями для процветания в поле. Исследователи представили свои результаты 6 августа в Балтиморе на ежегодном собрании Экологического общества Америки в 1998 году.
Сноу и ее коллеги скрестили трансгенную, устойчивую к гербицидам версию масличного рапса, или Brassica napus, с его сорным родственником, Brassica rapa, и выращивали их потомство в закрытых камерах выращивания в Дании. Исследователи хотели посмотреть, как трансгенные сорняки будут вести себя по сравнению с неизмененными сорняками, которым не мешают насекомые, болезни и гербициды, как в полевых условиях.
Сноу сказал, что даже когда неизмененные сорняки получали преимущество в идеальной среде для выращивания, они в среднем не давали больше плодов или семян, чем гибридные сорняки.
Исследователи скрестили гибридные растения с неизмененными сорняками и увидели, что ген устойчивости к гербицидам сохраняется примерно у половины популяции сорняков, как и ожидалось по законам Менделя о наследовании. Что действительно изменилось, так это внешний вид гибридных сорняков.
«К третьему поколению сорняки, несущие ген устойчивости к гербицидам, выглядели точно так же, как обычные сорняки. Единственный способ отличить их друг от друга - подвергнуть их гербициду или проверить их ДНК», - сказал Сноу.
Она добавила, что единственный способ, которым фермер сможет определить разницу, - это опрыскать все сорняки гербицидом и посмотреть, какие из них выживут, но это только даст устойчивым к гербицидам сорнякам больше места для роста.
Культурные растения, как правило, менее здоровы, чем сорняки - они не дают столько ветвей или семян, и они более уязвимы к плохой погоде, вредителям и плохой почве. Вот почему ученые надеялись, что гибриды злаков и сорняков не смогут конкурировать со своими более сильными чистокровными родственниками. Это последнее исследование показывает, что гибридные сорняки могут нести полезный трансген родительской культуры и при этом сохранять агрессивность родительского сорняка.
Эти исследования ускорились, когда трансгенный, устойчивый к гербицидам рапс появился на коммерческом рынке США в 1993 году. С тех пор производство рапса растет. По данным Министерства сельского хозяйства США, в 1997 году американские фермеры произвели в шесть раз больше масла канолы, чем всего пять лет назад. В том году в США было произведено рапсового масла на сумму более 100 миллионов долларов - популярного в наши дни растительного масла, поскольку оно содержит наименьшее количество насыщенных жиров среди всех пищевых масел.
Производители используют рапс в качестве ингредиента в мыле, маргарине и топливе для ламп. Очищенная версия масла используется в качестве смазки. Остатки семян после экстракции масла служат кормом для животных.
Поскольку масличный рапс и его сорные родственники были завезены в США поселенцами из Европы, дикие разновидности этого вида часто растут бок о бок с культивируемым растением. Это не проблема для кукурузы, соевых бобов, картофеля и помидоров, ни один из которых не имеет сорных родственников в США. С другой стороны, растения подсолнечника и тыквы являются аборигенными, поэтому у них, естественно, есть генетически совместимые сорняки, растущие поблизости.. Вот почему гены культивируемого масличного рапса, подсолнечника и тыквы могут проникать из культурных растений в популяцию сорняков.
На самом деле, предыдущие исследования показали, что пыльца масличного рапса может достигать сорняков на расстоянии почти одной мили.
«Если фермеры каждый год опрыскивают свои посевы одним и тем же гербицидом, выживут только сорняки с трансгенами, и тогда трансгены будут распространяться еще быстрее», - сказал Сноу.
Поскольку трансгены в культивируемых культурах меняются, признаки могут накапливаться в сорняках. Например, сорняк может развить устойчивость к трем или четырем гербицидам, поскольку он приобретает гены от последовательных поколений сельскохозяйственных культур в течение многих лет.
«Трудно беспокоиться о проблеме, на решение которой может уйти 5 или 10 лет», - признал Сноу. «Мы пытаемся спрогнозировать, что может произойти или произойдет в будущем».
«Вот почему область трансгенов сельскохозяйственных культур вызывает такие споры», - продолжила она. «Некоторые люди даже не хотят об этом думать, а другие думают, что это катастрофа. Я думаю, что истина где-то посередине».
Сноу сказала, что ей и ее коллегам придется изучить масличный рапс и Brassica rapa в полевых условиях, чтобы полностью оценить преимущества устойчивости сорняков к гербицидам.
«Мне не нравится изображать это как чрезвычайную ситуацию или катастрофу, ожидающую своего часа. Я просто думаю, что важно понимать, что мы делаем, когда создаем трансгенные культуры, и отсрочивать возможные негативные последствия, если не предотвращать их в первую очередь», - сказал Сноу.
Одним из решений может быть вставка генетически модифицированных признаков в ДНК цитоплазмы растительных клеток, а не ядра. ДНК из ядра проникает в каждое пыльцевое зерно растения и разлетается по ветру или путешествует автостопом с опылителями, такими как пчелы. Но ген в цитоплазме мог передаваться по наследству только через семена определенного растения.
В будущем Сноу хочет изучить устойчивость трансгенов к насекомым. «Мы хотим количественно оценить, насколько полезны сорняки, приобретающие эти трансгены», - сказала она. «Это очень простой экологический вопрос, но никто не знает ответа».