在与“十亿美元甲虫”的斗争中回归农业

- 编辑:大众自然网 -

在与“十亿美元甲虫”的斗争中回归农业

由于每年给美国种植者带来巨大的经济损失,西部玉米根虫被称为“十亿美元甲虫”,它是农民面临的最具破坏性的害虫之一。

“他们相当阴险。它们在土壤中啃噬玉米的根部,切断玉米根茎的末端——玉米的命脉。”亚利桑那大学昆虫学系主任兼董事教授Bruce Tabashnik说。“如果破坏足够大,玉米植株就会倒下来。”

转基因作物已经成为抗击此类害虫的重要工具,在提高产量的同时减少农民对可能对人类和环境有害的广谱杀虫剂的依赖。

转基因玉米可以从苏云金杆菌(Bt)中产生蛋白质,这种蛋白质可以杀死根虫幼虫,但对人类或野生动物没有毒性。这种技术于2003年引进,帮助抑制了玉米根虫,但是这种害虫已经开始进化出抗药性。

农业和生命科学学院的昆虫学教授Yves Carriere说:“所以,现在这项技术的有效性受到了威胁,如果农民失去了Bt玉米,西部玉米的根虫将再次成为价值10亿美元的害虫。”

轮作在降低害虫抗性方面的作用

卡里埃是即将发表在《美国国家科学院院刊》上的一项研究的第一作者,该研究评估了轮作在减轻抗性玉米根虫造成的损害方面的有效性。Tabashnik和来自北卡罗莱纳州立大学、加州大学戴维斯分校、麦吉尔大学和斯德哥尔摩大学的同事共同撰写了这项研究。

轮作,即在同一块土地上一年四季种植不同作物的做法,长期以来被用于防治病虫害。2016年,美国环境保护署(U.S. Environmental Protection Agency)规定,作物轮作是减少抗性玉米根虫对Bt玉米田造成损害的主要手段,但支持这种策略有效性的科学研究有限。

卡里埃和他的团队通过分析伊利诺伊州、爱荷华州和明尼苏达州的25个作物报告区6年的田间数据严格地测试了这种方法——这三个州的Bt玉米田面临着最严重的根虫损害。

结果表明,旋转是可行的。通过循环使用不同类型的Bt玉米和其他作物轮作,农民大大减少了根虫的危害。

最值得注意的是,即使在此前报道过对玉米和大豆轮作产生根虫抗性的伊利诺斯州和爱荷华州,作物轮作也是有效的。

根据这项研究,轮作还能带来其他一些好处,包括提高产量、减少化肥使用和更好地全面控制虫害。

卡里埃说:“农民必须使Bt作物多样化并进行轮作。”“景观多样化和害虫控制方法的使用。没有哪一种技术是万能的。”

多管齐下的方法

Tabashnik将这项研究与UArizona对粉色棉铃虫的研究联系起来,在这项研究中,研究人员带头实施了一项抑制粉色棉铃虫对Bt棉花的抗性的管理计划。

Tabashnik说:“在美国根除红铃虫的关键是将Bt棉花和其他控制策略结合起来。”“我们成功了,然而这种贪婪的入侵害虫在印度迅速进化出了对Bt棉花的抗性,在印度,这种转基因作物只被单独使用。”

在与棉花种植者的合作中,亚利桑那大学的科学家们通过建立“避难策略”来保持Bt棉花对抗粉色棉铃虫的效果,即在Bt作物附近种植非Bt作物,以使易感昆虫得以存活。这种策略已经成为世界范围内用于延缓害虫适应转基因作物的主要方法。

尽管农民已经使用庇护所来阻止根虫对Bt玉米的抗性,但事实证明单靠这种策略不足以对付这种害虫。

Carriere说:“在过去的十年中,我们了解到,庇护所往往不足以延缓玉米根虫等害虫的抗药性。”“在这些害虫进化出抗药性之前,多样化管理策略是明智的。这种被称为虫害综合管理的方法对于保存生物技术的好处至关重要。”

回归农业根基

在许多方面,这项研究重申了传统的农业知识。

“从农业诞生之初,人们就开始实行轮作。我们开发的新农业技术只有在我们知道几千年的情况下才能持续,”Tabashnik说。“如果我们只是把它放在那里,忘记我们在轮作作物方面学到的知识,它不会持续很久。”

这组作者强调,增加作物轮作对于维持具有根虫活性的Bt玉米提供的经济和环境效益至关重要。在六年的研究中,每个州轮作玉米的平均比例在55-75%之间。

“这是Bt作物在美国最重要的应用之一,”Carriere说。“如果我们失去这项技术,重新开始使用土壤杀虫剂,这将对环境产生巨大的负面影响。”