Bionieuws

Plant & Dier

Dominante mutatie maakt katoenrups resistent

Een rups van de katoendaguil maakt zich klaar om een bol katoen te verslinden. Foto: Wenxue Pan, Nanjing University

Dominante overerving van slechts een enkel gemuteerd gen zorgt bij katoenrupsen in China voor resistentie tegen voor hun giftig gemaakte katoenplanten. Dat schrijven Amerikaanse en Chinese onderzoekers 29 oktober in PNAS. Vervolgens tonen ze aan dat het gen tussen 2006 en 2016 met een factor 100 toenam. Als deze trend doorzet, is de voorspelling dat binnen vijf jaar de helft van de katoenrupsen in noordelijk China resistent is, met mogelijk ernstige problemen voor katoenboeren door grootschalige schade aan gewassen.

Plaaginsecten
Om plaaginsecten te weren, verbouwen boeren op grote schaal gewassen die via genetische manipulatie resistent zijn gemaakt. Deze zogeheten Bt-gewassen bevatten een gen van de bodembacterie Bacillus thuringiensis, ofwel Bt, die codeert voor eiwitten die giftig zijn voor bijvoorbeeld rupsen. Plaaginsecten gaan na enkele dagen dood op Bt-mais, -soja en -katoen, waardoor het spuiten van giftige insecticiden sterk is afgenomen.

Boeren
Maar resistentie van het insect ligt altijd op de loer. Zo was al jaren bekend dat recessieve genen voor resistentie voorkomen in rupsen van de katoendaguil (Helicoverpa armigera); om vraat aan Bt-katoen te kunnen overleven, moet de katoenrups van élke ouder het recessieve gen erven. Boeren maken daarom vaak tussen hun katoenplanten ook patches van planten die geen Bt-gen bevatten: een soort toevluchtsoorden voor niet-resistente insecten waardoor de recessieve genen voor resistentie slechts in een lage frequentie blijven voorkomen in de insectenpopulatie. Dat is meestal wel genoeg om verspreiding van resistentie ernstig te vertragen, maar niet om het volledig een halt toe te roepen.

Crispr-Cas
Om te achterhalen of er ook dominante genen voor resistentie zorgen, vergeleken de onderzoekers het genoom van resistente en vatbare katoenrupsen afkomstig van 23 plekken verspreid over noordelijk China. Van de in totaal zeventienduizend genen rolde daar uiteindelijk één dominant gen uit dat verantwoordelijk leek voor resistentie: het nieuw ontdekte gen HaTSPAN1. Door de werking van het gen met Crispr-Cas vervolgens te beïnvloeden, wisten de biologen niet-resistente rupsen resistent te maken, en andersom.

‘Doordat het een dominant gen betreft, verspreidt de resistentie zich fenomenaal snel over het zeer uitgestrekte gebied van China.'

Tot slot proberen de onderzoekers te achterhalen in hoeverre dit specifieke gen bijdraagt aan resistentieontwikkeling bij katoenrupsen in het veld. Daarvoor screenden ze het genoom van duizenden katoendaguilen die tussen 2006 en 2016 in het gebied waren verzameld. De frequentie waarin het dominante gen in populaties katoendaguilen voorkomt, en daarmee de resistentie tegen genetisch gemanipuleerde katoenplanten, nam in die periode toe met een factor 100: van 1 op de 1000 rupsen, naar 1 op de 10.

Schade

‘Degelijk werk en een zeer verrassende en verontrustende ontdekking’, meent Joop van Loon, entomoloog bij Wageningen Universiteit en niet betrokken bij de publicatie. ‘Doordat het een dominant gen betreft, verspreidt de resistentie zich fenomenaal snel over het zeer uitgestrekte gebied van China, én krijg je het op termijn ook moeilijker uit de rupsenpopulatie. Om schade aan gewassen te voorkomen zou China eigenlijk, net zoals Amerika en Australië, zo snel mogelijk over moeten stappen op gewassen met drie verschillende ingebouwde genen die coderen voor Bt-eiwitten. Dan is de kans op resistentie bijzonder klein.’

Dit artikel verscheen 3 november in Bionieuws 17