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

Se llevó a cabo un experimento en maceta, con suelo rojo, suelo amarillo pardo y amarillo canela para detectar el contenido de proteína Bt en los suelos rizosféricos y no rizosféricos en diferentes etapas de crecimiento del algodón Bt transgénico y el algodón común mediante el uso de un ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas (ELISA). Con la siembra de algodón Bt transgénico, el contenido de proteína Bt en el suelo de rizosfera fue significativamente mayor que en el suelo sin rizosfera; mientras que en los suelos de algodón comunes, no hubo diferencias significativas en el contenido de proteína Bt entre el suelo de la rizosfera y el suelo sin rizosfera. En la etapa de brote del algodón Bt transgénico, el contenido de proteína Bt en el suelo de la rizosfera era del orden del suelo de canela amarilla> suelo marrón amarillo> suelo rojo, con un 144% 121%, y un 238% de la del suelo con rizosfera de algodón común; en la etapa de fluorescencia del algodón Bt transgénico, el contenido de proteína Bt en el suelo con rizosfera era del orden de: suelo marrón amarillo> suelo de la canela amarilla> suelo rojo, siendo 156%, 116% y 197% de la del suelo con rizosfera de algodón común, respectivamente. Independientemente de la siembra de algodón Bt o algodón común, el contenido de proteína Bt en los suelos rizosféricos y no rizosféricos tuvo un aumento inicial con el crecimiento del algodón, alcanzó su punto máximo en la etapa de floración y luego disminuyó. A lo largo de todo el período de crecimiento del algodón, el contenido de proteína Bt en el suelo con rizosfera de algodón Bt transgénico fue mayor que en el suelo no rizosférico de algodón Bt, y también, más alto que en el suelo con rizosfera de algodón común, lo que indica que el algodón Bt transgénico podría liberar su Bt Proteína al suelo donde había rizosfera.

A pot experiment with red soil, yellow brown soil, and yellow cinnamon soil was conducted to detect the Bt protein content in rhizosphere and non-rhizosphere soils at different growth stages of transgenic Bt cotton and common cotton by using enzyme linked immunosorbent assay (ELISA). With the planting of transgenic Bt cotton, the Bt protein content in rhizosphere soil was significantly higher than that in non-rhizosphere soil; while in common cotton soils, there was no significant difference in the Bt protein content between rhizosphere soil and non-rhizosphere soil. At bud stage of transgenic Bt cotton, the Bt protein content in rhizosphere soil was in the order of yellow cinnamon soil > yellow brown soil > red soil, being 144% 121%, and 238% of that in common cotton rhizosphere soil; at florescence stage of transgenic Bt cotton, the Bt protein content in rhizosphere soil was in the order of yellow brown soil > yellow cinnamon soil > red soil, being 156% , 116% , and 197% of that in common cotton rhizosphere soil, respectively. Regardless of planting Bt cotton or common cotton, the Bt protein content in rhizosphere and non-rhizosphere soils had an initial increase with the growth of cotton, peaked at florescence stage, and then decreased. Throughout the whole cotton growth period, the Bt protein content in transgenic Bt cotton rhizosphere soil was higher than that in Bt cotton non-rhizosphere soil, and also, higher than that in common cotton rhizosphere soil, indicating that transgenic Bt cotton could release its Bt protein to rhizosphere soil.

Evaluamos el efecto de la alimentación a corto plazo de maíz modificado genéticamente (GM: Bt MON810) sobre las respuestas inmunitarias y el crecimiento en lechones destetados y determinamos el destino del ADN y la proteína transgénicos in vivo. Los cerdos fueron alimentados con una dieta que contenía 38,9% de maíz de línea parental isogénico GM o no GM durante 31 días. Observamos que la producción de IL-12 e IFNγ a partir de células mononucleares de sangre periférica estimuladas mitogénicas disminuyó (P<0.10) luego de 31 días de exposición a maíz GM. Si bien no se detectaron IgG e IgA específicas de Cry1Ab en el plasma de cerdos alimentados con maíz GM, la detección del gen y la proteína cry1Ab se limitó a la digestión gastrointestinal y no se encontró en los riñones, el hígado, el bazo, los músculos, el corazón o sangre. Alimentar con maíz transgénico a lechones destetados no tuvo ningún efecto sobre el rendimiento del crecimiento ni sobre el peso corporal. La producción de IL-6 e IL-4 a partir de esplenocitos aislados aumentó (P<0,05) en respuesta a la alimentación con maíz transgénico, mientras que la proporción de células T CD4+ en el bazo disminuyó. En el íleon, la proporción de células B y macrófagos disminuyó, mientras que la proporción de células T CD4+ aumentó en cerdos alimentados con maíz transgénico. La producción de IL-8 e IL-4 a partir de linfocitos intraepiteliales y de la lámina propia aislados también aumentó (P<0,05) en respuesta a la alimentación con maíz transgénico. En conclusión, no hubo evidencia de translocación del gen cry1Ab o de la proteína a los órganos y la sangre de lechones destetados. El crecimiento de los cerdos no se vio afectado por la alimentación con maíz transgénico. Se detectaron alteraciones en las respuestas inmunes; sin embargo, su relevancia biológica es cuestionable.

We assessed the effect of short-term feeding of genetically modified (GM: Bt MON810) maize on immune responses and growth in weanling pigs and determined the fate of the transgenic DNA and protein in-vivo. Pigs were fed a diet containing 38.9% GM or non-GM isogenic parent line maize for 31 days. We observed that IL-12 and IFNγ production from mitogenic stimulated peripheral blood mononuclear cells decreased (P<0.10) following 31 days of GM maize exposure. While Cry1Ab-specific IgG and IgA were not detected in the plasma of GM maize-fed pigs, the detection of the cry1Ab gene and protein was limited to the gastrointestinal digesta and was not found in the kidneys, liver, spleen, muscle, heart or blood. Feeding GM maize to weanling pigs had no effect on growth performance or body weight. IL-6 and IL-4 production from isolated splenocytes were increased (P<0.05) in response to feeding GM maize while the proportion of CD4+ T cells in the spleen decreased. In the ileum, the proportion of B cells and macrophages decreased while the proportion of CD4+ T cells increased in GM maize-fed pigs. IL-8 and IL-4 production from isolated intraepithelial and lamina propria lymphocytes were also increased (P<0.05) in response to feeding GM maize. In conclusion, there was no evidence of cry1Ab gene or protein translocation to the organs and blood of weaning pigs. The growth of pigs was not affected by feeding GM maize. Alterations in immune responses were detected; however, their biologic relevance is questionable.

Antecedentes Anualmente se plantan millones de hectáreas, cultivos diseñados para producir toxinas insecticidas derivadas de la bacteria Bacillus thuringiensis (Bt), lo cual reduce el uso de insecticidas convencionales y eliminando las plagas. Sin embargo, la evolución de la resistencia podría acotar estos beneficios. Una plaga primaria atacada por el maíz Bt en los Estados Unidos es el gusano de la raíz del maíz occidental (Diabrotica virgifera virgifera)- (Coleoptera: Chrysomelidae). Metodología/ resultados principales: Se informa que los campos identificados por los agricultores que tienen una lesión grave por la alimentación del gusano de la raíz en el maíz Bt contenían poblaciones de gusano de la raíz del maíz occidental que mostraron una supervivencia significativamente mayor en el maíz Cry3Bb1 en los ensayos biológicos de laboratorio que el gusano de la raíz del maíz occidental de los campos no asociados con dicha lesión por alimentación. En todos los casos, los campos con alimentación severa de gusanos de raíz contenían maíz Cry3Bb1.Las entrevistas con los agricultores indicaron que el maíz Cry3Bb1 fueron cultivados en los mismos campos durante ciclo agrícolas consecutivos. Hubo una correlación significativa positiva entre el número de años que el maíz Cry3Bb1 fue cultivado en campo y la supervivencia de las poblaciones de gusanos de la raíz en el maíz Cry3Bb1 en los bioensayos. Sin embargo, no hubo una correlación significativa entre las poblaciones para la supervivencia en el maíz Cry34/35Ab1 y Cry3Bb1, lo que sugiere una falta de resistencia cruzada entre estas toxinas Bt. Conclusiones Este es el primer informe de resistencia de campo evolucionado a una toxina Bt por el gusano de la raíz del maíz occidental y por cualquier especie de Coleoptera. La escasez de plantaciones como refugios y la herencia no recesiva de la resistencia pueden ser la causa de esta resistencia. Estos resultados sugieren mejoras necesarias en el manejo de la resistencia y un enfoque más integrado para el uso de cultivos Bt

The widespread planting of crops genetically engineered to produce insecticidal toxins derived from the bacterium Bacillus thuringiensis (Bt) places intense selective pressure on pest populations to evolve resistance. Western corn rootworm is a key pest of maize, and in continuous maize fields it is often managed through planting of Bt maize. During 2009 and 2010, fields were identified in Iowa in which western corn rootworm imposed severe injury to maize producing Bt toxin Cry3Bb1. Subsequent bioassays revealed Cry3Bb1 resistance in these populations. Here, we report that, during 2011, injury to Bt maize in the field expanded to include mCry3A maize in addition to Cry3Bb1 maize and that laboratory analysis of western corn rootworm from these fields found resistance to Cry3Bb1 and mCry3A and cross-resistance between these toxins. Resistance to Bt maize has persisted in Iowa, with both the number of Bt fields identified with severe root injury and the ability western corn rootworm populations to survive on Cry3Bb1 maize increasing between 2009 and 2011. Additionally, Bt maize targeting western corn rootworm does not produce a high dose of Bt toxin, and the magnitude of resistance associated with feeding injury was less than that seen in a high-dose Bt crop. These first cases of resistance by western corn rootworm highlight the vulnerability of Bt maize to further evolution of resistance from this pest and, more broadly, point to the potential of insects to develop resistance rapidly when Bt crops do not achieve a high dose of Bt toxin.

Se cultivaron consecutivamente un algodón de Bacillus thuringiensis (Bt), dos solapados, Bt e inhibidores de la tripsina de caupí (Bt + CpTI) y sus isolinas no transgénicas para investigar la persistencia del suelo de las proteínas Cry1Ac y CpTI y sus efectos sobre las propiedades microbianas y enzimas que implican C, N, P y S ciclando en el suelo. Los resultados mostraron que existía la persistencia de las proteínas Cry1Ac y CpTI en el suelo durante 4 años de cultivo consecutivo de algodón transgénico. Las proteínas Cry1Ac variaron de 6.75 ng/g a 12.01 ng/g, y las proteínas CpTI variaron de 30.65 a 43.60 ng/g. Sin embargo, ninguna de estas dos proteínas se detectó en el suelo de algodones no transgénicos. El carbono de la biomasa microbiana del suelo, las actividades microbianas y las actividades enzimáticas del suelo (excepto la ureasa y la fosfodiesterasa) disminuyeron significativamente en el suelo de algodones transgénicos. El análisis de correlación mostró que la mayoría de las propiedades microbianas y las actividades enzimáticas en el suelo tenían una relación negativa con el contenido de Cry1Ac, mientras que la mayoría de ellas tenía una relación positiva con el contenido de CpTI. Nuestros datos indican que el cultivo consecutivo de algodones modificados genéticamente con genes Bt y CpTI puede resultar en la persistencia de las proteínas Cry1Ac y CpTI y afectar negativamente las propiedades microbianas y bioquímicas del suelo.

One Bacillus thuringiensis (Bt) and two stacked Bt and cowpea trypsin inhibitor (Bt + CpTI) cottons and their non-transgenic isolines were consecutively cultivated to investigate the soil persistence of Cry1Ac and CpTI proteins and their effects on microbial properties and enzyme activities involving C, N, P, and S cycling in soil. Results showed that there were the persistence of Cry1Ac and CpTI proteins in soil under 4-year consecutive cultivation of transgenic cottons. Cry1Ac proteins varied from 6.75 ng/g to 12.01 ng/g and CpTI proteins varied from 30.65 to 43.60 ng/g. However, neither of these two proteins was detected in soil under non-transgenic cottons. Soil microbial biomass carbon, microbial activities, and soil enzyme activities (except urease and phosphodiesterase) significantly decreased in soil under transgenic cottons. Correlation analysis showed that most of microbial properties and enzyme activities in soil had a negative relationship with Cry1Ac content, while most of them had a positive relationship with CpTI content. Our data indicate that consecutive cultivation by genetically modified cottons with Bt and CpTI genes can result in persistence of Cry1Ac and CpTI proteins and negatively affect soil microbial and biochemical properties.

Las plantas de cultivo modificadas genéticamente para la expresión de toxinas insecticidas de Bacillus thuringiensis (Bt) tienen un amplio atractivo para reducir el daño de insectos en los sistemas agrícolas, pero aún quedan dudas sobre el impacto de las plantas de Bt en los organismos simbiontes del suelo. Aquí, se evaluó la colonización de hongos micorrízicos (AMF) arbuscular de la isolina Bt 11 del maíz transgénico (que expresa Cry1Ab) y su línea parental no Bt (Providence) bajo diferentes niveles de fertilizantes y escenarios de densidad de esporas. En un diseño factorial de tres vías, Bt 11 y maíz no Bt se inocularon con 0, 40 o 80 esporas de Glomus mosseae y se trataron semanalmente con 'No' (0 g L − 1), 'Bajo' (0.23 g L −1), o niveles 'altos' (1.87 g L − 1) de un fertilizante completo y se cultivan durante 60 días en un invernadero. Si bien no se detectaron diferencias en la colonización de AMF entre los cultivares de maíz Bt 11 y Providence en los tratamientos con menor espora/alto fertilizante, los experimentos con microcosmos demostraron una reducción significativa en la colonización de AMF en las raíces de maíz Bt 11 en los 80 tratamientos de esporas cuando el fertilizante era limitado. Estos resultados confirman trabajos previos que indican una relación alterada entre esta isolina de maíz Bt 11 y AMF, y demuestran que la magnitud de esta respuesta depende en gran medida del suministro de nutrientes y del nivel de inoculación de esporas de AMF.

Crop plants genetically modified for the expression of Bacillus thuringiensis (Bt) insecticidal toxins have broad appeal for reducing insect damage in agricultural systems, yet questions remain about the impact of Bt plants on symbiotic soil organisms. Here, arbuscular mycorrhizal fungal (AMF) colonization of transgenic maize isoline Bt 11 (expressing Cry1Ab) and its non-Bt parental line (Providence) was evaluated under different fertilizer level and spore density scenarios. In a three-way factorial design, Bt 11 and non-Bt maize were inoculated with 0, 40, or 80 spores of Glomus mosseae and treated weekly with ‘No’ (0 g L−1), ‘Low’ (0.23 g L−1), or ‘High’ (1.87 g L−1) levels of a complete fertilizer and grown for 60 days in a greenhouse. While no difference in AMF colonization was detected between the Bt 11 and Providence maize cultivars in the lower spore/higher fertilizer treatments, microcosm experiments demonstrated a significant reduction in AMF colonization in Bt 11 maize roots in the 80 spore treatments when fertilizer was limited. These results confirm previous work indicating an altered relationship between this Bt 11 maize isoline and AMF and demonstrate that the magnitude of this response is strongly dependent on both nutrient supply and AMF spore inoculation level.

Una de las principales aplicaciones de los cultivos transgénicos en la agricultura son las denominadas plantas (Bt) de Bacillus thuringiensis Berliner, en particular los maíces Bt que producen proteínas Cry insecticidas que se dirigen a órdenes específicos, como los lepidópteros o los coleópteros. Revisamos publicaciones que informaron sobre los efectos tóxicos directos de las proteínas de maíz Bt y/o Cry de los eventos actuales de maíz Bt en larvas de mariposas y polillas no blanco (Lepidoptera). En total, se identificaron 20 publicaciones revisadas por pares, de las cuales 16 artículos contribuyeron con datos de laboratorio y siete con datos basados en campo. Se registró un efecto adverso en las orugas en el 52% de todas las observaciones de laboratorio y en el 21% de todas las observaciones de campo. Las variables más estudiadas y con mayor incidencia de efectos fueron la supervivencia de las larvas, la masa corporal y el tiempo de desarrollo. Los parámetros de la etapa adulta estaban subrepresentados en los estudios. En total, se analizaron 11 especies de lepidópteros. La mayoría de los estudios se originaron en los EE. UU., Siendo la mariposa monarca la más estudiada, mientras que otras especies y otras partes del mundo fueron ampliamente descuidadas. Los experimentos de laboratorio a menudo se realizaban en condiciones poco realistas desde un punto de vista ecológico. Aunque los artículos que revisamos indican un riesgo potencial para los lepidópteros que están expuestos y se alimentan de polen de maíz Bt específico para lepidópteros, todavía no se puede extraer una conclusión general sobre el nivel de riesgo para mariposas y polillas. Una caracterización completa del riesgo requeriría una identificación completa de los peligros, una evaluación de la exposición y una evaluación del impacto. Sin embargo, nuestra revisión mostró que incluso el nivel básico de caracterización del peligro aún está incompleto. Las razones de esto son el número aún limitado de publicaciones y la falta de conocimiento concurrente, la restricción de datos a solo unas pocas especies, la representación excesiva de las especies de América del Norte y las limitaciones identificadas de los experimentos de laboratorio y de campo. Los hallazgos de esta revisión sugieren que es crucial para mejorar la evaluación actual de los efectos del cultivo de maíz Bt en los lepidópteros que los experimentos y análisis sean más realistas, ecológicamente significativos y detallados.

One of the major applications of transgenic crops in agriculture are the so‐called Bacillus thuringiensis Berliner (Bt) plants, in particular Bt maizes, which produce insecticidal Cry proteins that target specific orders, such as the Lepidoptera or Coleoptera. We reviewed publications that reported on the direct toxic effects of Bt‐maize and/or Cry proteins of current Bt‐maize events on larvae of non‐target butterflies and moths (Lepidoptera). In total, 20 peer‐reviewed publications were identified, of which 16 papers contributed laboratory‐based data and seven field‐based data. An adverse effect on caterpillars was recorded in 52% of all laboratory‐based and in 21% of all field‐based observations. The variables most often studied and having the highest occurrence of effects were larval survival, body mass, and developmental time. Parameters of the adult stage were under‐represented in the studies. Overall, 11 lepidopteran species were tested. The majority of the studies originated from the USA, with the Monarch butterfly being the most studied, whereas other species and other parts of the world were widely neglected. Laboratory experiments were often run under unrealistic conditions from an ecological point of view. Although the papers we reviewed indicated a potential hazard for Lepidoptera that are exposed to and feed on lepidopteran‐specific Bt‐maize pollen, a general conclusion on the level of risk for butterflies and moths cannot as yet be drawn. A comprehensive risk characterization would require thorough hazard identification, exposure assessment, and impact assessment. However, our review showed that even the basic level of hazard characterization is as yet incomplete. Reasons for this are the still‐limited numbers of publications and concurrent lack of knowledge, the restriction of data to only a few species, the over‐representation of North American species, and the identified limitations of both laboratory and field experiments. The findings of this review suggest that more realistic, ecologically meaningful, and detailed experiments and analyses are crucial to improve the present assessment of Bt‐maize cultivation effects on Lepidoptera.

Antecedentes La evolución de la resistencia de plagas objetivo es la principal amenaza para la eficacia a largo plazo de los cultivos que expresan proteínas insecticidas Bacillus thuringiensis (Bt). Las proteínas Cry2 desempeñan un papel fundamental en las formulaciones actuales de rociado de Bt y los cultivos transgénicos y complementan las proteínas Cry1A debido a su diferente modo de acción. Su presencia es crítica en el control de las especies de lepidópteros, como Helicoverpa spp., Que no son altamente susceptibles a las proteínas Cry1A. En Australia, una variedad transgénica de algodón que expresa Cry1Ac y Cry2Ab (Bollgard II) comprende al menos el 80% del área total de algodón. Antes de la adopción generalizada de Bollgard II, la frecuencia de alelos que confieren resistencia a Cry2Ab en poblaciones de campo de Helicoverpa armigera y Helicoverpa punctigera fue significativamente mayor de lo previsto. Las colonias establecidas a partir de sobrevivientes de pantallas F2 contra Cry2Ab son altamente resistentes a esta toxina, pero son susceptibles a Cry1Ac. Metodología / Resultados principales: Los bioensayos realizados con dieta artificial tratada en la superficie en neonatos de H. armigera y H.punctigera mostraron que los insectos resistentes a Cry2Ab eran resistentes a Cry2Ae mientras eran susceptibles a Cry1Ab. Los análisis de unión con Cry2Ab marcados con 125I se realizaron con vesículas de membrana con borde en cepillo de intestino de insectos sensibles y resistentes a Cry2Ab. Los resultados de los análisis de unión se correlacionaron con los datos de bioensayos y demostraron que los insectos resistentes mostraron una unión muy reducida de la toxina Cry2Ab a los receptores del intestino medio, mientras que no se detectó ningún cambio en la unión de Cry1Ac marcada con 125I. Como se demostró anteriormente para H. armigera, los sitios de unión de Cry2Ab en H. punctigera se mostraron compartidos por Cry2Ae, lo que explica por qué una alteración del sitio de unión compartido conduciría a una resistencia cruzada entre las dos toxinas Cry2A. Conclusión Esta es la primera vez que se reporta un mecanismo de resistencia a la clase de proteínas insecticidas Cry2. Como encontramos el mismo mecanismo de resistencia en múltiples cepas que representan varias poblaciones de campo, concluimos que la alteración del local de destino es el medio más probable que las poblaciones de campo desarrollen resistencia a las proteínas Cry2 en Helicoverpa spp. Nuestro trabajo también confirma la presencia en el intestino medio del insecto de sitios de unión específicos para esta clase de proteínas. La caracterización de los receptores Cry2 y sus mutaciones que permiten la resistencia podría llevar al desarrollo de herramientas moleculares para monitorear la resistencia en el campo.

Background Evolution of resistance by target pests is the main threat to the long-term efficacy of crops expressing Bacillus thuringiensis (Bt) insecticidal proteins. Cry2 proteins play a pivotal role in current Bt spray formulations and transgenic crops and they complement Cry1A proteins because of their different mode of action. Their presence is critical in the control of those lepidopteran species, such as Helicoverpa spp., which are not highly susceptible to Cry1A proteins. In Australia, a transgenic variety of cotton expressing Cry1Ac and Cry2Ab (Bollgard II) comprises at least 80% of the total cotton area. Prior to the widespread adoption of Bollgard II, the frequency of alleles conferring resistance to Cry2Ab in field populations of Helicoverpa armigera and Helicoverpa punctigera was significantly higher than anticipated. Colonies established from survivors of F2 screens against Cry2Ab are highly resistant to this toxin, but susceptible to Cry1Ac. Evolution of resistance by target pests is the main threat to the long-term efficacy of crops expressing Bacillus thuringiensis (Bt) insecticidal proteins. Cry2 proteins play a pivotal role in current Bt spray formulations and transgenic crops and they complement Cry1A proteins because of their different mode of action. Their presence is critical in the control of those lepidopteran species, such as Helicoverpa spp., which are not highly susceptible to Cry1A proteins. In Australia, a transgenic variety of cotton expressing Cry1Ac and Cry2Ab (Bollgard II) comprises at least 80% of the total cotton area. Prior to the widespread adoption of Bollgard II, the frequency of alleles conferring resistance to Cry2Ab in field populations of Helicoverpa armigera and Helicoverpa punctigera was significantly higher than anticipated. Colonies established from survivors of F2 screens against Cry2Ab are highly resistant to this toxin, but susceptible to Cry1Ac. Methodology/Principal Findings Bioassays performed with surface-treated artificial diet on neonates of H. armigera and H. punctigera showed that Cry2Ab resistant insects were cross-resistant to Cry2Ae while susceptible to Cry1Ab. Binding analyses with 125I-labeled Cry2Ab were performed with brush border membrane vesicles from midguts of Cry2Ab susceptible and resistant insects. The results of the binding analyses correlated with bioassay data and demonstrated that resistant insects exhibited greatly reduced binding of Cry2Ab toxin to midgut receptors, whereas no change in 125I-labeled-Cry1Ac binding was detected. As previously demonstrated for H. armigera, Cry2Ab binding sites in H. punctigera were shown to be shared by Cry2Ae, which explains why an alteration of the shared binding site would lead to cross-resistance between the two Cry2A toxins. Bioassays performed with surface-treated artificial diet on neonates of H. armigera and H. punctigera showed that Cry2Ab resistant insects were cross-resistant to Cry2Ae while susceptible to Cry1Ab. Binding analyses with 125I-labeled Cry2Ab were performed with brush border membrane vesicles from midguts of Cry2Ab susceptible and resistant insects. The results of the binding analyses correlated with bioassay data and demonstrated that resistant insects exhibited greatly reduced binding of Cry2Ab toxin to midgut receptors, whereas no change in 125I-labeled-Cry1Ac binding was detected. As previously demonstrated for H. armigera, Cry2Ab binding sites in H. punctigera were shown to be shared by Cry2Ae, which explains why an alteration of the shared binding site would lead to cross-resistance between the two Cry2A toxins. Conclusion/Significance This is the first time that a mechanism of resistance to the Cry2 class of insecticidal proteins has been reported. Because we found the same mechanism of resistance in multiple strains representing several field populations, we conclude that target site alteration is the most likely means that field populations evolve resistance to Cry2 proteins in Helicoverpa spp. Our work also confirms the presence in the insect midgut of specific binding sites for this class of proteins. Characterizing the Cry2 receptors and their mutations that enable resistance could lead to the development of molecular tools to monitor resistance in the field.

La calidad alimenticia de una variedad de maíz genéticamente modificado (GM) que expresan la toxina Bt Cry1Ab se probó durante el ciclo de vida de Daphnia magna, un artrópodo comúnmente utilizado como organismo modelo en estudios ecotoxicológicos. Las respuestas demográficas se compararon entre animales alimentados con GM o con maíz casi isogénico no modificado (UM), con y sin la adición de olor a depredador. Los datos específicos de la edad sobre la supervivencia y las tasas de natalidad se integraron y analizaron mediante tablas de vida y matrices de Leslie. Los datos de supervivencia, fecundidad y tasa de crecimiento poblacional (PGR) generalmente desfavorecieron al maíz Bt transgénico como alimento para D. magna en comparación con los animales alimentados con la línea de maíz casi isogénico (UM) no modificado. La descomposición de los efectos específicos de la edad reveló que las contribuciones más importantes a una PGR reducida en el grupo alimentado con GM provinieron tanto de las diferencias de fecundidad como de supervivencia en las primeras etapas de la vida. Llegamos a la conclusión de que las etapas juveniles y de adultos jóvenes son las unidades experimentales más sensibles y se deben priorizar en futuras investigaciones. Estas etapas a menudo se omiten en estudios toxicológicos/ecotoxicológicos y en ensayos de alimentación.

The food/feed quality of a variety of genetically modified (GM) maize expressing Cry1Ab Bt-toxin was tested over the life-cycle of Daphnia magna, an arthropod commonly used as model organism in ecotoxicological studies. Demographic responses were compared between animals fed GM or unmodified (UM) near isogenic maize, with and without the addition of predator smell. Age-specific data on survival and birth rates were integrated and analysed using life tables and Leslie matrices. Survival, fecundity and population growth rate (PGR) data generally disfavoured transgenic Bt-maize as feed for D. magna compared to animals fed the unmodified (UM) near isogenic line of maize. Decomposition of age-specific effects revealed that the most important contributions to a reduced PGR in the GM-fed group came from both fecundity and survival differences early in life. We conclude that juvenile and young adult stages are the most sensitive experimental units and should be prioritized in future research. These stages are often omitted in toxicological/ecotoxicological studies and in feeding trials.

El maíz transgénico (Zea mays L.) evento TC1507 produce la proteína Cry1F para brindar protección contra la alimentación de varias plagas importantes de lepidópteros, incluyendo Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae). Fueron investigados los informes de producción reducido en el campo contra esta especie en Puerto Rico, y los bioensayos de laboratorio mostraron que S. frugiperda recolectada del área afectada exhibió una menor sensibilidad a la proteína Cry1F en comparación con las colonias típicas de otras regiones. La resistencia se mostró hereditaria de forma autosómica y altamente recesiva. La colonia de Puerto Rico demostró ser moderadamente menos sensible que las cepas de laboratorio susceptibles a Cry1Ab y Cry1Ac, pero las diferencias en la sensibilidad fueron dramáticamente más pequeñas que para Cry1F. Los factores potenciales que contribuyen a la aparición de resistencia a Cry1F en las poblaciones de S. frugiperda en Puerto Rico incluyen la geografía de la isla tropical, el tamaño de la población inusualmente grande en 2006 y las condiciones de sequía que reducen la disponibilidad de hospedantes alternativos. En respuesta a este incidente de resistencia, los proveedores de tecnología preparan las ventas comerciales de maíz TC1507 en Puerto Rico, en la expectativa de una posible reversión a la susceptibilidad.

Transgenic maize, Zea mays L., event TC1507 produces the Cry1F protein to provide protection from feeding by several important lepidopteran pests, including Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae). Reports of reduced field performance against this species in Puerto Rico were investigated, and laboratory bioassays showed that S. frugiperda collected from the affected area exhibited lower sensitivity to the Cry1F protein compared with typical colonies from other regions. The resistance was shown to be autosomally inherited and highly recessive. The Puerto Rico colony was shown to be moderately less sensitive than susceptible laboratory strains to Cry1Ab and Cry1Ac, but the differences in sensitivity were dramatically smaller than for Cry1F. Potential contributory factors to the emergence of resistance to Cry1F in Puerto Rico populations of S. frugiperda include the tropical island geography, unusually large population sizes in 2006, and drought conditions reducing the availability of alternative hosts. In response to this resistance incident, the technology providers have stopped commercial sales of TC1507 maize in Puerto Rico pending potential reversion to susceptibility.

El maíz (Zea mays L.) transformado con un gen de la bacteria Bacillus thuringiensis (Bt) comprende el 49% de todo el maíz en los Estados Unidos. La entrada de tejido de maíz senescente que expresa el gen Bt puede afectar a los invertebrados que habitan en arroyos y que procesan los desechos vegetales, especialmente las especies de tricópteros relacionadas con el grupo objetivo de plagas de lepidópteros. Nuestro objetivo fue evaluar el riesgo asociado con los residuos de maíz transgénicos que ingresan a las corrientes. Primero, mostramos que la entrada de tejido de maíz después de la cosecha se extendió durante meses en una corriente. En segundo lugar, al utilizar ensayos biológicos de laboratorio basados ​​en el barrenador de maíz europeo [Ostrinia nubilalis (Hübner)], no encontramos bioactividad de la proteína Cry1Ab en tejido de maíz senescente después de 2 semanas de exposición a ambientes terrestres o acuáticos. En tercer lugar, mostramos que las líneas casi isogénicas BT modifican el crecimiento y la supervivencia de algunas especies de invertebrados. De las cuatro especies de invertebrados no objetivo que se alimentaron con líneas casi isogénicas de Bt, el crecimiento de dos tricópteros estrechamente relacionados no se vio afectado negativamente, mientras que un tipúlido (mosca de la grulla) presentó tasas de crecimiento reducidas, y un isópodo mostró un crecimiento y supervivencia reducidos en la linea casi isogénica Cry1Ab pero no en el stacked Cry1Ab + Cry3Bb1 near-isoline. Debido a la falta de evidencia de bioactividad de Bt después de 2 semanas y debido a la falta de efectos no objetivos sobre la stacked near-isoline, sugerimos que las diferencias mediadas por tejido causaron las diferentes respuestas entre las especies y no la presencia de la proteína Cry1Ab. En general, nuestros resultados proporcionan evidencia de que los efectos adversos no objetivo a los descomponedores acuáticos implican interacciones complejas que surgen de la genética de las plantas y el medio ambiente, y que no pueden atribuirse a la presencia de proteínas Cry1Ab.

Corn (Zea mays L.) transformed with a gene from the bacterium Bacillus thuringiensis (Bt) comprises 49% of all corn in the United States. The input of senesced corn tissue expressing the Bt gene may impact stream-inhabiting invertebrates that process plant debris, especially trichopteran species related to the target group of lepidopteran pests. Our goal was to assess risk associated with transgenic corn debris entering streams. First, we show the input of corn tissue after harvest was extended over months in a stream. Second, using laboratory bioassays based on European corn borer [Ostrinia nubilalis (Hübner)], we found no bioactivity of Cry1Ab protein in senesced corn tissue after 2 wk of exposure to terrestrial or aquatic environments. Third, we show that Bt near-isolines modify growth and survivorship of some species of invertebrates. Of the four nontarget invertebrate species fed Bt near-isolines, growth of two closely related trichopterans was not negatively affected, whereas a tipulid crane fly exhibited reduced growth rates, and an isopod exhibited reduced growth and survivorship on the Cry1Ab near-isoline but not on the stacked Cry1Ab + Cry3Bb1 near-isoline. Because of lack of evidence of bioactivity of Bt after 2 wk and because of lack of nontarget effects on the stacked near-isoline, we suggest that tissue-mediated differences, and not the presence of the Cry1Ab protein, caused the different responses among the species. Overall, our results provide evidence that adverse effects to aquatic nontarget shredders involve complex interactions arising from plant genetics and environment that cannot be ascribed to the presence of Cry1Ab proteins.