Rovarrezisztens genetikailag módosított kukorica nemesítése - MTA ...

A KUKORICA ROVAR-REZISZTENCIAJAVÍTÁSÁNAK LEHETŐSÉGEIMarton L. CsabaMTA Mezőgazdasági Kutatóintézete, Martonvásár2010. november 18.Dr. Marton L. Csaba

A genetikai haladás mértéke az országostermésátlag növekedés százalékábanSzerző1. Russel W.A. (1974)2. Győrfy B. (1976)3. Duvick D. N. (1977)4. Duvick D.N. (1983)OrszágUSAMagyarországUSAUSA%63-792757-6071-892010. november 18.Dr. Marton L. Csaba

Kukoricabogár terjedése (Diabrotica virgiferavirgifera) Magyarországon (1995-2003)Source: : MGSZH Centre2010. november 18.Dr. Marton L. Csaba

Diabrotica v. virgifera lárva (WCR) gyökérkárkép2010. november 18.Dr. Marton L. Csaba

Diabrotica v. virgifera imago (WCR)kártétele kukoricán2010. november 18.Dr. Marton L. Csaba

• USA gazdák éves vesztesége kb. 1 milliárddollar• > 36 millió ha a kukorica vetésterülete az USAban• Évente átlag ~ 7millió ha terület kezelttalajfertőtlenitővel (2003-ig)• Kukoricabogár rezisztens GMO kukoricabevezetése 2003-ban• ~12M ha kezelt terület (GMO,talajfertőtlenités, és rovarölőszeres csávázás)2010. november 18.Dr. Marton L. Csaba

Diabrotica Statisztika, H• 1,2 millió ha kukorica vetésterület– ~ 9 millió tonna termés, értéke 1 milliárd $• 0,24 millió ha kezelt terület– Talaj fertőtlenítés– Vetőmag csávázás– Légi permetezés– Egyéb• Károsítás mértéke• Termés veszteség: 5-10%?? Nincs pontos adat• Növényvédelem költsége > 20 millió $2010. november 18.Dr. Marton L. Csaba

Hektáronkénti veszteségUSA: 200+800 M $= 1.000 M $/36M ha= 30 $/haMo.:20 + 80 M $= 100 M $/1,1M ha= 100 $/ha

Az integrált védekezés lehetőségeiVetésváltás (vetésforgó rezisztens biotípus)Vegyszeres védekezés-vetőmag csávázás- talajfertőtlenítés- talajműveléssel egybekötött rovarölőszereskezelés- tojásrakó imágók számának gyérítéseVetőmag (rezisztencia nemesítés)2010. november 18.Dr. Marton L. Csaba

Vetésforgó Rezisztencia1.ÉvImágó elhagyja akukoricát,Tojást rak a szójában2.ÉvTojás kikel, a lárvakárosítja az 1. éves kukoricátField ACornField BSoybeanField ASoybeanX XField BCorn2010. november 18.Dr. Marton L. Csaba

Vetésváltás Előnye: olcsó egyszerűen tervezhető hatékony (jelenleg) Hátránya: szója és lucerna biotipusok gyengébb jövedelmezőségű kultúra2010. november 18.Dr. Marton L. Csaba

D. virgifera Control –Iowa (2006)4,900,000 h. maize in Iowa• 4,000,000 h.– rotated with soybean– D.virgifera not a problem• 900,000 h. maizeJ.J. Tollefson (2007)– monoculture (maize after maize)– insecticide used on 80 % (720,000 h.)2010. november 18.Dr. Marton L. Csaba

Inszekticid I. Lárva ellen: csávázás (tiametoxam, imidakloprid, etc.) talaj fertőtlenítés (karbofuran, teflutrin, etc.) Imágó ellen: légi (lambda cihalotrin, klorpirifos, etc.) földi (tiakloprid, zeta-cipermetrin, etc.)permetezés2010. november 18.Dr. Marton L. Csaba

Inszekticid II. Előny: Hatásos védelem erős fertőzöttség esetén is Hátrány : drága (a kezelés költsége kb 1 tonna termés) speciális gépigény időjárás és talaj állapot függő kezelés a rovar populációban rezisztencia alakulhat ki2010. november 18.Dr. Marton L. Csaba

Cyclodiene Spread of Cyclodiene Rezisztencia Resistance terjedése - 1959 1962 1964 -19681974 1978Western Corn RootwormXX = First identified in 1959Source: USDA, 19782010. november 18.Dr. Marton L. Csaba

Gazdanövény Rezisztencia Mechanizmusai Antibiozis: kedvezőtlen hatások a rovar biológiájára Non-preference (Antixenozis): búvóhely, tojásrakás,táplálkozás Tolerancia: eltűri a károsítást, regenerálódó képesség(R.H. Painter, 1951)2010. november 18.Dr. Marton L. Csaba

Tolerancianövekedés, reprodukálás,“sérülés gyógyításának aképessége bizonyosszintig,a fogékony növényhezhasonló rovar populációméret megtartásával”CSAK növényi válasz2010. november 18.Dr. Marton L. Csaba

ToleránskukoricaHagyományosnemesités toleránskukorica: megdőlés ellenálló csökkent termés veszteség NEM GMO2010. november 18.Dr. Marton L. Csaba

Rezisztencia értékelési technikák• gyökérdőlés• gyökér kártétel bonitálás• gyökérellenállás• gyökér méret• regenerálódás• termésBonitálás 2-szer: Junius vége, Szept. közepe2010. november 18.Dr. Marton L. Csaba

Gyökér dőlés értékelése• előnyei:– fontos a termelőnek• fiziológiai veszteség –csökkentfotoszintézis• betakarítási veszteség– szignifikáns korreláció atermésveszteséggel• hátránya:– függ a környezeti hatásoktól2010. november 18.Dr. Marton L. Csaba

„Iowa skála” a gyökérkártételbonitáláshoz2010. november 18.Dr. Marton L. Csaba

Diabrotica rezisztencia teszteléseüvegházbanProvoking root infestation with Diabrotica eggs(200 eggs /plant)2010. november 18.Dr. Marton L. Csaba

Gyökér ellenállás• Jelentős genotípusos különbségek• variábilis tulajdonság; gyors,hatékony technika nagy mennyiségűnemesítési anyag tesztelésére (Rogers,et al., 1977)2010. november 18.Dr. Marton L. Csaba

Gyökér méret ésregenerálódás• A rezisztencia természete =tolerancia• jelentős genotípusos különbség• a gyökérellenállás és dőlésmagyarázata• nemesítéssel javítható2010. november 18.Dr. Marton L. Csaba

Resisztens növény Természetes: jelenleg nem ismert WCR rezisztens kukorica Vannak toleránsabb fajták, morfológiai okok miatt:növényi tulajdonságok (erősebb szár, nagyobbgyökértömeg)2010. november 18.Dr. Marton L. Csaba

Rezisztenstranszgénikusnövény kukorica transzformálása Cry3 génnel Cry3BBtoxin termelés Lárva elpusztul emésztési problémák miatt rezisztens hibrid ellenáll a lárvakártételnek2010. november 18.Dr. Marton L. Csaba

2010. november 18.Dr. Marton L. Csaba

Sorrend Ország Terület (millió ha) GM kultúra1* USA* 57.7 Szója, kukorica, gyapot, repce,tök, papaya, lucerna2* Argentina* 19.1 Szója, kukorica, gyapot3* Brazilia* 15.0 Szója, gyapot4* Kanada* 7.0 Repce, kukorica, szója5* India* 6.2 Gyapot6* Kína* 3.8 Gyapot, paradicsom, nyár,petúnia, papaya, paprika7* Paraguay* 2.6 Szója8* Dél-Afrika* 1.8 Kukorica, szója, gyapot9* Uruguay* 0.5 Szója, kukorica10* Philippines* 0.3 Kukorica11* Ausztrália* 0.1 Gyapot12* Spanyolország* 0.1 Kukorica13* Mexiko* 0.1 Gyapot, szója14 Kolumbia

2010. november 18.Dr. Marton L. Csaba

Brazilia és ArgentinaArgentina szójavetésterületének99.5%-ántranszgénikusfajtákat termelnekBrazilia szójavetésterületének60 %-ántranszgénikus fajtákattermelnek2010. november 18.Dr. Marton L. Csaba

GMO kukoricaGMO hibridHagyományos hibrid2010. november 18.Dr. Marton L. Csaba

GMO kukoricaTranszgénikus HibridHagyományos hibrid2010. november 18.Dr. Marton L. Csaba

Kukoricabogár rezisztens kukorica használata azUSA-ban2003 2004 2005 2006 20072010. november 18.Dr. Marton L. Csaba

Rovar Rezisztenca Szabályozás (RRSZ)Cél: A toxinnal szembeni rezisztencia kialakulásánakkésletetése•Sikeres IRM terv:• Biztosítja az egyszerű kivitelezést a szántóföldön.• Igényli a termelő képzését.• Hatékony monitoring programot igényel.•Sikeres IRM terv biztosítja a tulajdonságtartósságát, értékének fenntartását.

RRSZ tervA termelőknek „refuge” területet kell vetniük .• „Refuge” terület szabályozása:• „Refuge” mérete: Minimum 20%• „Refuge” elhelyezése: A transzgenikus kukorica mellett, vagyazon belül.• „Refuge” terület védhető inszekticiddel lárva kártételcsökkentése céljából• „Refuge” fajta: Hagyományos; Moly rezisztens, & RoundupReady.• „Refuge” alakja: Blokkokban; sávosan;• „Refuge in the bag”

A WCR rezisztens kukoricaelőnyei-hátrányai• Előnyök• Biztonságos védekezés• Kisebb környezet terhelés(víz, energia..)• Szűk spektrum• Hosszú hatástartam• Erősebb szár, gyökér• Jelentős terméstöbblet• Hátrányok• Rezisztencia szintnövekedés, „IRM”• „Refuge” vetés

Martonvásári törzsek átalakítása 2006-16 Mv*GMO F1 előállításF12006. 10. 20. BC program kezdete (Mv Fitotron)BC12007. november ChileBC22008. május Piestany (Szlovákia)BC32008. november Buin (Chile)BC42009. május Piestany (Szlovákia)BC5

Fitotron, Martonvásár

Kukorica in vivo transzformáció

Kukorica in vivo transzformáció

Kukorica in vivo transzformáció

Chilei téli generáció 2008-2009 (GMO program)

Következtetések• A hagyományos nemesítésnekvannak lehetőségei• A rezisztencia a toleranciánalapszik• A gyökérellenállás hatékonyeszköz• A transzgénikus kukoricahatékonyabb védelmet ad2010. november 18.Dr. Marton L. Csaba

AkutatásA kutatásainkat a KUKBOGMV-OM-00063/2008 NKTHJedlik Ányos pályázat támogattaKöszönöm afigyelmet!2010. november 18.Dr. Marton L. Csaba