Riesgos asociados a los cultivos transgénicos resistentes a insectos (Bt)

La siembra generalizada de maíz en todo el medio oeste agrícola puede dar lugar a la entrada de detritos en los ecosistemas de corrientes adyacentes, y el 63% de la cosecha de maíz de EE. UU. de 2009 se modificó genéticamente para expresar proteínas Cry insecticidas derivadas de Bacillus thuringiensis. Seis meses después de la cosecha, realizamos un estudio sinóptico de 217 sitios de arroyos en Indiana para determinar la extensión de los detritos del maíz y la presencia de la proteína Cry1Ab en la red de arroyos. Encontramos que el 86% de los sitios de arroyos contenían hojas de maíz, mazorcas, cáscaras y/o tallos en el canal de arroyos activos. También detectamos la proteína Cry1Ab en canal de corriente del maíz en el 13% de los sitios y en la columna de agua en el 23% de los sitios. Encontramos que el 82% de los sitios de arroyos eran adyacentes a los campos de maíz, y los análisis de los Sistemas de información geográfica indicaron que el 100% de los sitios que contenían detritus positivos para Cry1Ab en el canal de arroyos activo se sembró con maíz a 500 m durante el año de cosecha anterior. Los detritos del maíz probablemente ingresan a los arroyos a lo largo del Cinturón del Maíz; utilizando los datos de la cubierta terrestre del Departamento de Agricultura de EE. UU., estimamos que el 91% de los 256,446 km de arroyos/ríos en Iowa, Illinois e Indiana se encuentran a 500 m de un campo de maíz. Los detritus de maíz son comunes en los canales de corriente de bajo gradiente en el noroeste de Indiana, y las proteínas Cry1Ab persisten en las hojas de maíz y se pueden medir en la columna de agua incluso 6 meses después de la cosecha. Por lo tanto, los detritos de maíz y las proteínas Cry1Ab asociadas están ampliamente distribuidas y son persistentes en el paisaje de las cabeceras de corrientes de agua del Cinturón de Maíz.

Widespread planting of maize throughout the agricultural Midwest may result in detritus entering adjacent stream ecosystems, and 63% of the 2009 US maize crop was genetically modified to express insecticidal Cry proteins derived from Bacillus thuringiensis. Six months after harvest, we conducted a synoptic survey of 217 stream sites in Indiana to determine the extent of maize detritus and presence of Cry1Ab protein in the stream network. We found that 86% of stream sites contained maize leaves, cobs, husks, and/or stalks in the active stream channel. We also detected Cry1Ab protein in stream-channel maize at 13% of sites and in the water column at 23% of sites. We found that 82% of stream sites were adjacent to maize fields, and Geographical Information Systems analyses indicated that 100% of sites containing Cry1Ab-positive detritus in the active stream channel had maize planted within 500 m during the previous crop year. Maize detritus likely enters streams throughout the Corn Belt; using US Department of Agriculture land cover data, we estimate that 91% of the 256,446 km of streams/rivers in Iowa, Illinois, and Indiana are located within 500 m of a maize field. Maize detritus is common in low-gradient stream channels in northwestern Indiana, and Cry1Ab proteins persist in maize leaves and can be measured in the water column even 6 mo after harvest. Hence, maize detritus, and associated Cry1Ab proteins, are widely distributed and persistent in the headwater streams of a Corn Belt landscape.

El algodón transgénico Cry1Ac + CpTI (CCRI41) se planta cada vez más en toda China. Sin embargo, los efectos negativos de estos cultivos en la abeja de miel Apis mellifera L., el polinizador más importante para el ecosistema cultivado, siguen siendo poco investigados. El objetivo de nuestro estudio fue evaluar los posibles efectos secundarios del polen transgénico Cry1Ac + CpTI del algodón en las abejas jóvenes adultas A. mellifera L. Dos puntos destacaron la importancia de nuestro estudio: (1) Un mayor nivel de expresión de la proteína insecticida Cry1Ac En el polen se detectaron tejidos (en comparación con informes anteriores). En particular, la proteína Cry1Ac se detectó a 300 ± 4,52 ng g (-1) [parte por billón (ppb)] en el polen recolectado en julio, (2) Los efectos sobre la mortalidad crónica y el comportamiento de alimentación en las abejas se evaluaron utilizando un protocolo de alimentación con dieta sin elección, que garantiza el mayor nivel de exposición a las abejas que pueden ocurrir en condiciones naturales (en el peor escenario). También se realizaron pruebas utilizando polen tratado con imidacloprid a una concentración de 48 ppb como control positivo para el efecto subletal en el comportamiento de alimentación. Nuestros resultados sugieren que el polen Cry1Ac + CpTI no conlleva un riesgo letal para las abejas. Sin embargo, durante una exposición oral de 7 días a los diversos tratamientos (transgénicos, tratados con imidacloprid y control), se alteró el comportamiento de alimentación de las abejas y las abejas consumieron significativamente menos polen de algodón CCRI41 que en el grupo control en el que las abejas fueron expuestas al polen de algodón convencional. Esto puede indicar un efecto antialimentario del polen CCRI41 en las abejas melíferas y, por lo tanto, las abejas pueden estar en riesgo debido a que en China se plantan grandes áreas con algodón Bt transgénico. Este es el primer informe que sugiere un posible efecto subletal del polen de algodón CCRI41 en las abejas. Las implicaciones de los resultados se discuten en términos de evaluación de riesgos para las abejas, así como para la dirección de trabajo futuro que involucra la evaluación de riesgos del algodón CCRI41.

Transgenic Cry1Ac + CpTI cotton (CCRI41) is increasingly planted throughout China. However, negative effects of this cultivar on the honey bee Apis mellifera L., the most important pollinator for cultivated ecosystem, remained poorly investigated. The objective of our study was to evaluate the potential side effects of transgenic Cry1Ac + CpTI pollen from cotton on young adult honey bees A. mellifera L. Two points emphasized the significance of our study: (1) A higher expression level of insecticidal protein Cry1Ac in pollen tissues was detected (when compared with previous reports). In particular, Cry1Ac protein was detected at 300 ± 4.52 ng g(-1) [part per billion (ppb)] in pollen collected in July, (2) Effects on chronic mortality and feeding behaviour in honey bees were evaluated using a no-choice dietary feeding protocol with treated pollen, which guarantee the highest exposure level to bees potentially occurring in natural conditions (worst case scenario). Tests were also conducted using imidacloprid-treated pollen at a concentration of 48 ppb as positive control for sublethal effect on feeding behaviour. Our results suggested that Cry1Ac + CpTI pollen carried no lethal risk for honey bees. However, during a 7-day oral exposure to the various treatments (transgenic, imidacloprid-treated and control), honey bee feeding behaviour was disturbed and bees consumed significantly less CCRI41 cotton pollen than in the control group in which bees were exposed to conventional cotton pollen. It may indicate an antifeedant effect of CCRI41 pollen on honey bees and thus bees may be at risk because of large areas are planted with transgenic Bt cotton in China. This is the first report suggesting a potential sublethal effect of CCRI41 cotton pollen on honey bees. The implications of the results are discussed in terms of risk assessment for bees as well as for directions of future work involving risk assessment of CCRI41 cotton.

Antecedentes, objetivo y alcance Esta revisión trata sobre publicaciones sobre el modo de acción de las proteínas Bt y su potencial sinergismo con factores extrínsecos. El objetivo fue evaluar el impacto de esos factores, especialmente con respecto a la selectividad y la eficacia de las toxinas Bt, y discutir las posibles brechas en la evaluación de riesgo actual de plantas genéticamente modificadas que expresan toxinas Bt. Características principales La revisión muestra que varios factores extrínsecos pueden influir en la selectividad y la eficacia de las toxinas Bt. Los hallazgos se consideran relevantes para la evaluación de riesgos en plantas Bt. Esta conclusión se deriva al analizar el estado actual del conocimiento sobre el modo de acción de las proteínas Bt, los efectos inesperados en el organismo no objetivo y la manera en que las toxinas Bt modificadas se expresan en plantas genéticamente modificadas. Resultados Se han identificado varias publicaciones que muestran que ciertos factores y el sinergismo pueden afectar la eficacia y la selectividad de las toxinas Bt. Estos factores extrínsecos son diversos e incluyen otras toxinas Bt o partes de la espora de Bacillus thuringiensis, así como ciertas enzimas, estrés ambiental, microorganismos no patógenos y enfermedades infecciosas. Discusión La investigación sobre el mecanismo subyacente del sinergismo observado podría ayudar a explicar algunos de los efectos encontrados en organismos no objetivo. En general, la posible sinergia de las toxinas Bt con factores extrínsecos puede ser relevante para la evaluación del riesgo de las plantas Bt modificadas genéticamente, ya que exponen una toxina Bt modificada al medio ambiente en diversas condiciones y durante un largo período de tiempo. Conclusiones La evaluación del riesgo de las plantas modificadas genéticamente debería poner en duda el supuesto general de una alta selectividad y una relación lineal de dosis-respuesta en la toxicidad de las proteínas Bt. Tanto la selectividad como la eficacia pueden verse influidas por el sinergismo, que puede provocar efectos inesperados e indeseados en organismos no objetivo. Perspectivas Se sugiere que se promueva la investigación sistemática sobre el sinergismo entre las toxinas Bt y los posibles factores extrínsecos que podrían afectar el espectro de organismos susceptibles. Esta investigación debe convertirse en un requisito previo para la evaluación del riesgo de las plantas Bt.

Background, aim, and scope. This review deals with publications concerning the mode of action of Bt proteins and their potential synergism with extrinsic factors. The aim was to assess the impact of those factors especially regarding selectivity and efficacy of Bt toxins and to discuss possible gaps in current risk assessment of genetically engineered plants expressing Bt toxins. Main features The review shows that several extrinsic factors are able to influence the selectivity and efficacy of Bt toxins. The findings are seen as being relevant for risk assessment in Bt plants. This conclusion is derived by discussing current state of knowledge about the mode of action of Bt proteins, unexpected effects on non-target organism, and the way how modified Bt toxins are expressed in genetically engineered plants. Results Several publications have been identified that show that certain factors and synergism can impact efficacy and selectivity of Bt toxins. These extrinsic factors are various and include other Bt toxins or parts from the spore of Bacillus thuringiensis as well as certain enzymes, environmental stress, non-pathogenic microorganisms, and infectious diseases. Discussion Research on the underlying mechanism of observed synergism might help to explain some of the effects found in non-target organisms. In general, possible synergism of Bt toxins with extrinsic factors can be relevant for risk assessment of genetically engineered Bt plants since they expose a modified Bt toxin to the environment under various conditions and over a long period of time. Conclusions Risk assessment of genetically engineered plants should put into question the general assumption of a high selectivity and a linear dose–response relationship in the toxicity of Bt proteins. Both selectivity and efficacy can be influenced by synergism, which can provoke unexpected and undesired effects in non-target organisms. Perspectives It is suggested that systematic research be promoted on synergism between Bt toxins and potential extrinsic factors that could impact the spectrum of susceptible organisms. This research should become a prerequisite for risk assessment of Bt plants.

El algodón Bt transgénico es cultivado comercialmente con el fundamento de que produce toxinas que defienden a las plantas principalmente de las orugas que dañan las cápsulas de algodón. A partir del contexto de protección de cultivos, es importante que estos gusanos permanezcan susceptibles a las toxinas, para que sus poblaciones estén bajo control. Sin embargo, si ciertos son capaces de sobrevivir y reproducirse con los transgénicos, pueden construir poblaciones resistentes a las toxinas. En uno de los casos, descubrimos individuos de H. armigera, los más prominentes entre los gusanos de la India, que sobrevivieron en híbridos comerciales de algodón Bt que contenían genes simples (Cry1Ac) y dobles (Cry1Ac y Cry2Ab) en parcelas experimentales de la Universidad de Ciencias Agrícolas, Raichur Campus, india. Los análisis de diversos parámetros biológicos medidos a través de la cría en laboratorio en los respectivos híbridos revelaron que estos individuos sobrevivientes no solo podían completar su ciclo de vida sino también reproducirse. Un porcentaje de los individuos de la siguiente generación también pudieron completar su ciclo de vida en los híbridos comerciales transgénicos. Curiosamente, muchos de los parámetros biológicos de los gusanos en los híbridos Bt y no Bt fueron en su mayoría comparables. Los resultados no solo validan la aparición de poblaciones naturales de H. armigera en los híbridos de algodón Bt, sino que también proporcionan evidencia de su supervivencia y reproducción exitosa en la India.

Transgenic Bt-cotton is commercially cultivated on the rationale that it produces toxins that defend the plants primarily from caterpillars damaging cotton bolls. From the context of crop protection, it is important that these bollworms remain susceptible to the toxins, so that their populations are under check. However, if certain individuals are able to survive and breed on the transgenics, they can build populations resistant to the toxins. In one such instance we discovered individuals of Helicoverpa armigera, the most prominent among bollworms in India, surviving on comercial Bt-cotton hybrids containing single (Cry1Ac) and doublé (Cry1Ac and Cry2Ab) genes in experimental plots of the University of Agricultural Sciences, Raichur campus, India. Analyses of various biological parameters measured through laboratory breeding on the respective hybrids revealed that these surviving individuals could not only complete their life cycle but also reproduce. A proportion of individuals of the succeeding generation were also able to complete their life cycle on the transgenic commercial hybrids. Interestingly, many of the biological parameters of the bollworm across Bt and non-Bt hybrids were mostly comparable. These results not only validate the occurrence of natural populations of H. armigera on Btcotton hybrids, but also provide evidence for its survival and successful reproduction in India

Presentamos por primera vez un análisis comparativo de datos de sangre y sistemas de órganos de ensayos con ratas alimentadas con tres de los principales tipos de maíz genéticamente modificado (GM) comercializado (NK 603, MON 810, MON 863), que están presentes en alimentos y piensos en el mundo. . NK 603 ha sido modificado para ser tolerante al herbicida de amplio espectro Roundup y, por lo tanto, contiene residuos de esta formulación. MON 810 y MON 863 están diseñados para sintetizar dos toxinas Bt diferentes utilizadas como insecticidas. Se clasificaron aproximadamente 60 parámetros bioquímicos diferentes por órgano y se midieron en suero y orina después de 5 y 14 semanas de alimentación. Las ratas alimentadas con maíz GM se compararon primero con sus respectivos grupos de control equivalentes no GM isogénicos o parentales. A esto le siguió una comparación con seis grupos de referencia, que habían consumido otras variedades de maíz no transgénico. Aplicamos métodos no paramétricos, incluidas múltiples comparaciones por pares con un enfoque de tasa de descubrimiento falso. El Análisis de Componentes Principales permitió investigar la dispersión de diferentes factores (sexo, semanas de alimentación, dieta, dosis y grupo). Nuestro análisis revela claramente para los 3 OGM nuevos efectos secundarios relacionados con el consumo de maíz GM, que dependían del sexo y, a menudo, de la dosis. Los efectos se asociaron principalmente con el riñón y el hígado, los órganos dietéticos desintoxicantes, aunque diferentes entre los 3 OMG. También se observaron otros efectos en el corazón, las glándulas suprarrenales, el bazo y el sistema hematopoyético. Concluimos que estos datos resaltan signos de toxicidad hepatorrenal, posiblemente debido a los nuevos pesticidas específicos para cada maíz transgénico. Además, no se pueden excluir las consecuencias metabólicas directas o indirectas no deseadas de la modificación genética.

We present for the first time a comparative analysis of blood and organ system data from trials with rats fed three main commercialized genetically modified (GM) maize (NK 603, MON 810, MON 863), which are present in food and feed in the world. NK 603 has been modified to be tolerant to the broad spectrum herbicide Roundup and thus contains residues of this formulation. MON 810 and MON 863 are engineered to synthesize two different Bt toxins used as insecticides. Approximately 60 different biochemical parameters were classified per organ and measured in serum and urine after 5 and 14 weeks of feeding. GM maize-fed rats were compared first to their respective isogenic or parental non-GM equivalent control groups. This was followed by comparison to six reference groups, which had consumed various other non-GM maize varieties. We applied nonparametric methods, including multiple pairwise comparisons with a False Discovery Rate approach. Principal Component Analysis allowed the investigation of scattering of different factors (sex, weeks of feeding, diet, dose and group). Our analysis clearly reveals for the 3 GMOs new side effects linked with GM maize consumption, which were sex- and often dose-dependent. Effects were mostly associated with the kidney and liver, the dietary detoxifying organs, although different between the 3 GMOs. Other effects were also noticed in the heart, adrenal glands, spleen and haematopoietic system. We conclude that these data highlight signs of hepatorenal toxicity, possibly due to the new pesticides specific to each GM corn. In addition, unintended direct or indirect metabolic consequences of the genetic modification cannot be excluded.

Los cultivos transgénicos que producen toxinas de Bacillus thuringiensis (Bt) matan algunas plagas de insectos clave y pueden reducir la dependencia de los insecticidas foliares. El uso sostenible de estos cultivos requiere métodos para retrasar la evolución de la resistencia de las plagas. Para contrarrestar la resistencia a las plagas, algunos cultivos transgénicos producen 2 toxinas Bt diferentes dirigidas a la misma plaga. Se espera que esta estrategia de "pirámide" funcione mejor cuando la selección de resistencia a 1 toxina no cause resistencia cruzada a la otra toxina. La pirámide más utilizada es el algodón transgénico productor de toxinas Bt Cry1Ac y Cry2Ab. Se cree que la resistencia cruzada entre estas toxinas es improbable porque se unen a diferentes sitios objetivos de larvas del intestino medio. Los resultados anteriores mostraron que la selección de laboratorio con Cry1Ac causó poca o ninguna resistencia cruzada a las toxinas Cry2A en el gusano rosado (Pectinophora gossypiella), una de las principales plagas del algodón. Sin embargo, aquí mostramos, que la selección de laboratorio del gusano rosado con Cry2Ab causó una resistencia cruzada de hasta 420 veces al Cry1Ac, así como una resistencia de 240 veces al Cry2Ab. La herencia de la resistencia a altas concentraciones de Cry2Ab fue recesiva. Las larvas de una cepa de laboratorio resistente a Cry1Ac y Cry2Ab en bioensayos de dieta sobrevivieron en cápsulas de algodón produciendo solo Cry1Ac, pero no en cápsulas de algodón que producen ambas toxinas.Por lo tanto, la resistencia cruzada asimétrica aquí observado no amenaza la eficacia del algodón Bt piramidal contra el gusano rosado. Sin embargo, los resultados de este trabajo y las previas evidencias indican que la resistencia de cruzada se presenta entre Cry1Ac y Cry2Ab en algunas plagas de algodón clave. La incorporación de los efectos potenciales de dicha resistencia cruzada en los planes de manejo de resistencia puede ayudar a mantener la eficacia de los cultivos Bt piramidal.

Transgenic crops producing Bacillus thuringiensis (Bt) toxins kill some key insect pests and can reduce reliance on insecticide sprays. Sustainable use of such crops requires methods for delaying evolution of resistance by pests. To thwart pest resistance, some transgenic crops produce 2 different Bt toxins targeting the same pest. This pyramid  strategy is expected to work best when selection for resistance to 1 toxin does not cause cross-resistance to the other toxin. The most widely used pyramid is transgenic cotton producing Bt toxins Cry1Ac and Cry2Ab. Cross-resistance between these toxins was presumed unlikely because they bind to different larval midgut target sites. Previous results showed that laboratory selection with Cry1Ac caused little or no cross-resistance to Cry2A toxins in pink bollworm (Pectinophora gossypiella), a major cotton pest. We show here, however, that laboratory selection of pink bollworm with Cry2Ab caused up to 420-fold cross-resistance to Cry1Ac as well as 240-fold resistance to Cry2Ab. Inheritance of resistance to high concentrations of Cry2Ab was recessive. Larvae from a laboratory strain resistant to Cry1Ac and Cry2Ab in diet bioassays survived on cotton bolls producing only Cry1Ac, but not on cotton bolls producing both toxins. Thus, the asymmetrical cross-resistance seen here does not threaten the efficacy of pyramided Bt cotton against pink bollworm. Nonetheless, the results here and previous evidence indicate that cross-resistance occurs between Cry1Ac and Cry2Ab in some key cotton pests. Incorporating the potential effects of such cross-resistance in resistance management plans may help to sustain the efficacy of pyramided Bt crops.

Las proteínas de Bacillus thuringiensis (Bt) activadas por insectos son expresadas por varias plantas transgénicas para controlar ciertas plagas, pero los organismos no objetivo como las mariquitas también pueden estar expuestos a estas proteínas en el campo. Desarrollamos un protocolo mejorado de pruebas de ecotoxicidad y realizamos ensayos de alimentación en un laboratorio para evaluar los posibles efectos adversos de diferentes concentraciones de toxinas Cry1Ab y Cry3Bb activadas con tripsina, producidas microbianamente en el coccinélido Adalia bipunctata. Se registraron la mortalidad larvaria/pupal, el tiempo de desarrollo y la acumulación de masa corporal total. Incluso en la concentración más baja (5 microg / ml), las larvas de A. bipunctata alimentadas con la toxina Cry1Ab activada por lepidópteros mostraron una mortalidad significativamente mayor que el grupo control. En experimentos con Cry3Bb activado por coleópteros, solo una concentración de 25 microg/ml marginalmente produjo una mortalidad mayor de manera significativa, en comparación con el control. Ambos experimentos revelaron un ligero descenso en la mortalidad a la concentración más alta de 50 microg / ml, aunque esto fue estadísticamente significativo solo en el tratamiento con Cry1Ab. No se detectaron diferencias en cuanto al tiempo de desarrollo y la masa corporal de los adultos recién emergidos. Las diluciones del vector de expresión pBD10, utilizadas como control para excluir los efectos del método de producción de toxinas, en concentraciones entre 10 y 100 microg/ml no revelaron efectos significativos en ninguno de los parámetros estudiados. Esto sugiere que el aumento de la mortalidad de las larvas en los ensayos de alimentación con toxinas fue causado directamente por las toxinas Bt activadas y plantea preguntas con respecto a su especificidad comúnmente postulada y su modo de acción en A. bipunctata. Se discuten las implicaciones de los resultados informados para las poblaciones de mariquitas y sus funciones biológicas de control de plagas en los ecosistemas de cultivos transgénicos.

Insect-active Bacillus thuringiensis (Bt) proteins are expressed by several transgenic crop plants to control certain pests, but nontarget organisms such as ladybirds also can be exposed to these proteins in the field. We developed an improved ecotoxicity testing protocol and conducted feeding trials in a laboratory setting to test for possible adverse effects of different concentrations of microbially produced trypsin-activated Cry1Ab and Cry3Bb toxins on the coccinellid Adalia bipunctata. Larval/pupal mortality, development time, and overall body mass accumulation were recorded. Even at the lowest concentration (5 microg/ml), A. bipunctata larvae fed with the lepidopteran-active Cry1Ab toxin exhibited significantly higher mortality than the control group. In experiments with the coleopteran-active Cry3Bb, only a concentration of 25 microg/ml resulted in a marginally significantly higher mortality compared to the control. Both experiments revealed a slight decline in mortality at the highest concentration of 50 microg/ml, though this was statistically significant only in the Cry1Ab treatment. No differences were detected for development time and body mass of newly emerged adults. Dilutions of the expression vector pBD10--used as a control to exclude effects of the toxin production method--at concentrations between 10 and 100 microg/ml revealed no significant effects on either of the studied parameters. This suggests that the increased mortality of larvae in the toxin feeding trials was caused directly by the activated Bt toxins and raises questions regarding their commonly postulated specificity and their mode of action in A. bipunctata. Implications of the reported results for ladybird populations and their biological pest control functions in transgenic crop ecosystems are discussed.

Se ha tenido éxito, con los cultivos transgénicos que producen toxinas de Bacillus thuringiensis (Bt) para el control de plagas de insectos, pero su eficacia se reduce cuando las plagas desarrollan resistencia. En este trabajo se revisó la definición de resistencia desarrollada en el campo, la relación entre la resistencia y los problemas de control de campo, la teoría subyacente de las estrategias para retrasar la resistencia y los métodos de monitoreo de la resistencia. También se analizaron los datos de monitoreo de resistencia de los cinco continentes informados en 41 estudios que evalúan las respuestas de poblaciones de campo de 11 plagas de lepidópteros a cuatro toxinas Bt producidas por el maíz y el algodón Bt. Después de más de una década desde la comercialización inicial de los cultivos Bt, la mayoría de las poblaciones de plagas objetivo siguen siendo susceptibles, mientras que la resistencia desarrollada en el campo se ha documentado en algunas poblaciones de tres especies de polillas noctuid: Spodoptera frugiperda (JE Smith) al Cry1F en maíz Bt en Puerto Rico , Busseola fusca (Fuller) a CrylAb en maíz Bt en Sudáfrica, y Helicoverpa zea (Boddie) a CrylAc y Cry2Ab en algodón Bt en el sureste de Estados Unidos. Los resultados de campo son consistentes con las predicciones de la teoría, lo que sugiere que los factores que retrasan la resistencia incluyen la herencia recesiva de la resistencia, abundantes refugios de plantas hospederas no transgénicas y cultivos Bt de dos toxinas implantados separadamente de los cultivos de toxina Bt. La información obtenida de los análisis sistemáticos de los datos de monitoreo de resistencia puede ayudar a mejorar la durabilidad de los cultivos insecticidas transgénicos. Finalmente se recomienda el uso continuo de la definición de resistencia citada aquí y fomentar las discusiones sobre qué acciones reglamentarias, si existen, deben ser activadas por datos específicos sobre la magnitud, la distribución y el impacto de la resistencia desarrollada en el campo.

Transgenic crops producing Bacillus thuringiensis (Bt) toxins for insect pest control have been successful, but their efficacy is reduced when pests evolve resistance. Here we review the definition of field-evolved resistance, the relationship between resistance and field control problems, the theory underlying strategies for delaying resistance, and resistance monitoring methods. We also analyze resistance monitoring data from five continents reported in 41 studies that evaluate responses of field populations of 11 lepidopteran pests to four Bt toxins produced by Bt corn and cotton. After more than a decade since initial commercialization of Bt crops, most target pest populations remain susceptible, whereas field-evolved resistance has been documented in some populations of three noctuid moth species: Spodoptera frugiperda (J. E. Smith) to Cry1F in Bt corn in Puerto Rico, Busseola fusca (Fuller) to CrylAb in Bt corn in South Africa, and Helicoverpa zea (Boddie) to CrylAc and Cry2Ab in Bt cotton in the southeastern United States. Field outcomes are consistent with predictions from theory, suggesting that factors delaying resistance include recessive inheritance of resistance, abundant refuges of non-Bt host plants, and two-toxin Bt crops deployed separately from one-toxin Bt crops. The insights gained from systematic analyses of resistance monitoring data may help to enhance the durability of transgenic insecticidal crops. We recommend continued use of the longstanding definition of resistance cited here and encourage discussions about which regulatory actions, if any, should be triggered by specific data on the magnitude, distribution, and impact of field-evolved resistance.

El propósito de este estudio fue examinar la contaminación de los genes Cry1 y Cry1Ab de Bacillus thuringiensis y maíz transgénico en mejillones silvestres de agua dulce recolectados en sitios ubicados cerca de los campos de maíz. Además, los mejillones se trasplantaron durante 2 meses a un sitio en el río Huron, río arriba al río Richelieu, que está sujeto a la cría intensiva de maíz. Los mejillones estaban significativamente contaminados por ambos genes en sus branquias, glándulas digestivas y gónadas, según lo determinado por la metodología de qPCR. El análisis de la secuencia génica confirmó la presencia del gen transgénico de Cry1Ab de maíz en tejidos de mejillón. En un intento por explicar la presencia del transgen en los tejidos del mejillón, se cultivaron bacterias heterótrofas de la superficie del agua y muestras de sedimentos en placas de agar en el río Richelieu en mayo y agosto. El transgen se encontró en dos de seis muestras de agua superficial y en una muestra de sedimento. El estudio reveló que la exposición al gen Cry1Ab de maíz transgénico en mejillones parece proceder por ingestión de microorganismos durante la alimentación.

The purpose of this study was to examine the contamination of cry1 and cry1Ab genes from Bacillus thuringiensis and transgenic corn in feral freshwater mussels collected from sites located in proximity of corn fields. In addition, mussels were transplanted for 2 months to a site in the Huron River, upstream to the Richelieu River, which is subject to intensive corn farming. Mussels were significantly contaminated by both genes in their gills, digestive glands, and gonads, as determined by qPCR methodology. Gene sequence analysis confirmed the presence of transgenic corn cry1Ab gene in mussel tissues. In an attempt to explain the presence of the transgene in mussel tissues, heterotrophic bacteria were grown from surface water and sediment samples on agar plates in the Richelieu River in May and August. The transgene was found at two out of six surface water samples and in one sediment sample. The study revealed that exposure to transgenic corn cry1Ab gene in mussels seems to proceed by ingestion of microorganisms during feeding.

Las proteínas Cry, producidas por Bacillus thuringiensis (Bt), se usan ampliamente para el control de plagas de insectos en la agricultura en forma de productos de rociado o expresados en cultivos transgénicos, como el maíz y el algodón. Poco se sabía sobre el mecanismo de acción de estas toxinas cuando se introdujo el primer producto comercial Bt hace cincuenta años. Sin embargo, la investigación sobre el mecanismo de acción en las últimas dos décadas ha mejorado nuestro conocimiento de la interacción de la toxina con los receptores de membrana y sus efectos en las células del intestino medio de insectos. Toda esta información permitió el diseño racional de toxinas mejoradas con mayor toxicidad o toxinas que superan la resistencia de los insectos, lo que podría comprometer el uso y la eficacia de Bt en el campo. En esta revisión, discutimos y evaluamos los diferentes modelos del modo de acción de las toxinas Cry, incluida una discusión sobre el papel de varios receptores en la acción de la toxina.

Cry proteins, produced by Bacillus thuringiensis (Bt), are widely used for the control of insect pests in agriculture as spray products or expressed in transgenic crops, such as maize and cotton. Little was known regarding the mechanism of action of these toxins when the first commercial Bt product was introduced fifty years ago. However, research on the mechanism of action over the last two decades has enhanced our knowledge of toxin interaction with membrane receptors and their effects in insect midgut cells. All this information allowed for the rational design of improved toxins with higher toxicity or toxins that overcome insect resistance, which could compromise Bt use and effectiveness in the field. In this review we discuss and evaluate the different models of the mode of action of Cry toxins, including a discussion about the role of various receptors in toxin action.