Revisamos las pruebas de laboratorio que estudiaron el impacto de las plantas genéticamente modificadas en artrópodos, enemigos naturales. Se han analizado un total de 18 especies de depredadores y 14 especies de parasitoides, la mayoría en solo unos pocos experimentos. Ciertos grupos (avispas braconidas) o especies (la crisopa verde, Chrysoperla carnea) han atraído mucho esfuerzo de análisis, mientras que los representantes de otros, incluidas las órdenes completas (por ejemplo, Diptera), nunca han sido evaluados. Concluimos que las pruebas de laboratorio no son los escenarios del "peor de los casos" previstos por los diseños experimentales, y a menudo no son ecológicamente realistas: por lo general, proporcionan alimentación ad libitum, sin elección de presas, tipo de presa única, sin combinación de factores de estrés y temperaturas uniformes . Ninguno de estos es representativo de las condiciones de campo, sin embargo, la mayoría podría imitarse fácilmente en pruebas de laboratorio más complejas. En la mayoría de los casos (94,6%), los estudios no pudieron indicar el nivel de potencia requerido para detectar cualquier impacto. El tamaño pequeño de la muestra y la gran variabilidad son factores que enmascaran todas las diferencias, excepto los efectos potenciales muy grandes. Para los depredadores, se cuantificaron 126 parámetros, entre los que se incluyen la supervivencia / mortalidad (37 casos), el tiempo de desarrollo (22) y la masa / tamaño corporal (20). Para los parasitoides, se cuantificaron 128 parámetros, la mayoría con lectinas o inhibidores de proteinasas. Las mediciones más frecuentes fueron: fecundidad (23 experimentos), longevidad de adultos, grado de parasitismo (17 cada uno), tamaño corporal, mortalidad y tiempo de desarrollo larvario. De manera adicional (resumiendo todos los parámetros cuantificados) indicó que las pruebas de laboratorio cuantificaron un número notable de casos (30% para depredadores, 39.8% para parasitoides), donde los impactos de la planta genéticamente modificada fueron significativamente negativos. Estos involucran varios parámetros, organismos, métodos de prueba y niveles de significancia, pero colectivamente indican que el uso de cultivos genéticamente modificados puede tener efectos negativos en los enemigos naturales de las plagas de los cultivos.

We reviewed laboratory tests which studied the impact of genetically modified plants on arthropod natural enemies. A total of 18 species of predators and 14 species of parasitoids have been tested, most in only a few experiments. Certain groups (braconid wasps) or species (the green lacewing, Chrysoperla carnea) have attracted much effort, while representatives of others, including whole orders (e.g., Diptera), have never had a species tested. We conclude that laboratory tests are not the ‘worst case’ scenarios intended by the experimental designs, and are not often ecologically realistic: they typically provided ad libitum feeding, no prey choice, single prey type, no combination of stress factors and usually uniform temperatures. None of these are representative of field conditions, yet most could be easily mimicked in more complex laboratory tests. In most cases (94.6%), the studies were unable to indicate the level of power required to detect any impact. Small sample size and large variability are factors that mask all but very large differences in potential effects. For predators, 126 parameters were quantified, most commonly including survival/mortality (37 cases), development time (22), and body mass/size (20). For parasitoids, 128 parameters were quantified, the majority involving lectins or proteinase inhibitors. Most frequent measurements were: fecundity (23 experiments), adult longevity, extent of parasitism (17 each), body size, mortality, and larval development time. An aggregative scoring (summarising all quantified parameters) indicated that the laboratory tests quantified a remarkable number of cases (30% for predators, 39.8% for parasitoids), where the impacts of the genetically modified plant were significantly negative. These involve various parameters, organisms, test methods, and significance levels, but collectively they indicate that the use of genetically modified crops may result in negative effects on the natural enemies of crop pests.

La siembra de cultivos transgénicos que expresan endotoxinas de Bacillus thuringiensis está generalizada en todo el mundo; el prolífico aumento en su aplicación expone a los organismos no objetivo a toxinas diseñadas para controlar plagas. Hasta la fecha, los estudios se han centrado en los efectos de las endotoxinas Bt en herbívoros y detritívoros específicos, sin considerar su persistencia dentro de las redes alimenticias de artrópodos. Aquí, informamos la primera evaluación de campo cuantitativa de los niveles de endotoxinas Bt dentro de herbívoros no objetivo y la captación por artrópodos de orden superior. Los ensayos basados ​​en anticuerpos indicaron cantidades significativas de endotoxina Cry1Ab detectable dentro de herbívoros no objetivo que se alimentan de maíz transgénico (incluido el escarabajo de la pulga del maíz, Chaetocnema pulicaria, escarabajo japonés, Popillia japonica y gusano de la raíz del sur, Diabrotica undecimpuncttata howard). Además, los depredadores artrópodos (Coccinellidae, Araneae y Nabidae) recolectados de estos agroecosistemas también contenían cantidades significativas de endotoxina Cry1Ab, lo que indica su movimiento hacia niveles tróficos superiores. Es probable que esta captación por parte de los depredadores haya ocurrido por la alimentación directa de material vegetal (en depredadores que son facultativamente fitófagos) o el consumo de presas de artrópodos que contenían estas proteínas. Estos datos indican que la exposición a largo plazo a toxinas insecticidas ocurre en el campo. Por lo tanto, estos niveles de exposición deben considerarse durante futuras evaluaciones de riesgo de cultivos transgénicos frente a herbívoros no dirigidos y depredadores artrópodos

The planting of transgenic crops expressing Bacillus thuringiensis endotoxins is widespread throughout the world; the prolific increase in their application exposes nontarget organisms to toxins designed to control pests. To date, studies have focused upon the effects of Bt endotoxins on specific herbivores and detritivores, without consideration of their persistence within arthropod food webs. Here, we report the first quantitative field evaluation of levels of Bt endotoxin within nontarget herbivores and the uptake by higher order arthropods. Antibody‐based assays indicated significant quantities of detectable Cry1Ab endotoxin within nontarget herbivores which feed on transgenic corn (including the corn flea beetle, Chaetocnema pulicaria, Japanese beetle, Popillia japonica and southern corn rootworm, Diabrotica undecimpunctata howardi). Furthermore, arthropod predators (Coccinellidae, Araneae, and Nabidae) collected from these agroecosystems also contained significant quantities of Cry1Ab endotoxin indicating its movement into higher trophic levels. This uptake by predators is likely to have occurred by direct feeding on plant material (in predators which are facultatively phytophagous) or the consumption of arthropod prey which contained these proteins. These data indicate that long‐term exposure to insecticidal toxins occurs in the field. These levels of exposure should therefore be considered during future risk assessments of transgenic crops to nontarget herbivores and arthropod predators

Bacillus thuringiensis se usa ampliamente como pesticida biológico para controlar insectos que causan daños a los cultivos o transmiten enfermedades. El hecho de que también pueda atacar al organismo modelo Caenorhabditis elegans no solo ha brindado nuevos conocimientos sobre cómo las toxinas producidas por la bacteria actúan, sino también cómo los insectos diana contrarrestan el ataque. Los enfoques modernos, como la genética reversa y la tecnología de microarreglos, han revelado nuevos receptores para las toxinas y las posibles vías de transducción de señales inducidas dentro del huésped después de la intoxicación. Este artículo discutirá cómo estos hallazgos encajan con los modelos actuales y cómo podrían influir en los estudios futuros.

Bacillus thuringiensis is widely used as a biological pesticide to control insects that either cause damage to crops or transmit disease. That it can also target the model organism Caenorhabditis elegans has not only provided exciting new insights into how the toxins produced by the bacterium target their victims but also how target insects counter the attack. Modern approaches such as reverse genetics and microarray technology have revealed novel receptors for the toxins and possible signal transduction pathways induced within the host following intoxication. This article will discuss how these findings fit in with current models and how they might influence future studies.

Las propiedades bioquímicas del suelo se han descrito a menudo como indicadores tempranos y sensibles de cambios ecológicos tanto en el suelo natural como en el agroecosistema. En el estudio actual se investigaron bajo condiciones de laboratorio los impactos de la modificación de la paja de arroz transgénico Bt (KMD) sobre las actividades biológicas en el suelo inundado por agua y se compararon con la paja de arroz no transgénico (Xiushui 11). Los resultados mostraron que hubo algunas diferencias en las actividades de proteasa, fosfatasa neutra y celulasa entre el suelo modificado con paja de arroz transgénica Bt y paja de arroz no transgénica en la etapa temprana de la incubación, y ninguna de estas diferencias fue persistente. Sin embargo, las diferencias en la actividad de la deshidrogenasa, metanogénesis, producción de hidrógeno y respiración anaeróbica entre el suelo suplementado con paja de arroz transgénica Bt y paja de arroz no transgénica fueron persistentes durante el curso de la incubación. La actividad de la deshidrogenasa, la metanogénesis y la respiración anaeróbica fueron considerablemente más bajas en los días 7 a 56 de la muestra, pero más altas después del día 56 en el suelo modificado con paja de arroz transgénica Bt. En comparación, la producción de H2 en el suelo que contenía paja de arroz transgénica Bt fue significativamente menor después del día 56. Los resultados demostraron que la modificación de la paja de arroz transgénica Bt alteró algunas propiedades biológicas importantes en el suelo inundado de agua, lo que indica un cambio en poblaciones microbianas o un cambio en las capacidades metabólicas de la comunidad microbiana como resultado de la disponibilidad de sustrato en el suelo.

The biochemical properties of soil have often been described as early and sensitive indicators of ecological changes in both natural soil and agroecosystem. In the current study, the impacts of the amendment of Bt-transgenic rice (KMD) straw on biological activities in water-flooded soil were investigated under laboratoryconditions and compared with non-transgenic rice (Xiushui 11) straw. The results showed that there were some differences in protease, neutral phosphatase and cellulase activities between soil amended with Bt-transgenic rice straw and non-transgenic rice straw at the early stage of incubation, and none of these differences were persistent. However, differences in dehydrogenaseactivity, methanogenesis, hydrogen production and anaerobic respiration between soil supplemented with Bt-transgenic rice straw and non-transgenic rice straw were persistent over the course of incubation. Dehydrogenase activity, methanogenesis and anaerobic respiration were considerably lower from sample days 7 to 56, but higher after day 56 in soil amended with Bt-transgenic rice straw. In comparison, the H2-production in soil containing Bt-transgenic rice straw was significantly lower after day 56. The results demonstrated that the amendment of the Bt-transgenic rice straw altered some important biological properties in water-flooded soil, indicating a shift in microbial populations or a change in the metabolic abilities of the microbial community as a result of substrate availability in soil.

Los efectos en la mariposa monarca, Danaus plexippus L., después de la exposición continua de larvas a depósitos naturales de Bacillus thuringiensis (Bt) y polen no Bt en algodoncillo, se midieron en cinco estudios. Los primeros estadios se expusieron a las 3–4 y 6–7 días después de la antesis inicial, ya sea directamente en plantas de algodoncillo en campos de maíz comerciales o en el laboratorio sobre hojas recolectadas de algodoncillo en parcelas de maíz. Los niveles de exposición al polen de 122 a 188 granos / cm2 / d fueron similares a los niveles dentro del campo que las poblaciones de mariposas monarcas podrían experimentar en la población general de campos de maíz. Los resultados indican que un 23,7% menos de larvas expuestas a estos niveles de polen Bt durante la antesis alcanzaron la etapa adulta. Un procedimiento de evaluación de riesgos utilizado anteriormente se actualizó con un modelo de simulación que estima la proporción de mariposas monarca de segunda generación afectadas. Cuando se considera en todo el rango del Cinturón del Maíz de Estados Unidos, que representa solo el 50% de la población reproductora, el riesgo para las larvas de la mariposa monarca asociadas con la exposición a largo plazo al polen de maíz Bt es de un 0,6% más de mortalidad. La exposición también prolongó el tiempo de desarrollo de las larvas en 1,8 días y redujo los pesos de pupas y adultos en un 5,5%. La proporción de sexos y la longitud del ala de los adultos no se vieron afectados. La importancia ecológica de estos efectos subletales se discute en relación con la mortalidad de la generación y el rendimiento en adultos.

Effects on monarch butterfly, Danaus plexippus L., after continuous exposure of larvae to natural deposits of Bacillus thuringiensis (Bt) and non-Bt pollen on milkweed, were measured in five studies. First instars were exposed at 3–4 and 6–7 d after initial anthesis, either directly on milkweed plants in commercial cornfields or in the laboratory on leaves collected from milkweeds in corn plots. Pollen exposure levels ranging from 122 to 188 grains/cm2/d were similar to within-field levels that monarch butterfly populations might experience in the general population of cornfields. Results indicate that 23.7% fewer larvae exposed to these levels of Bt pollen during anthesis reached the adult stage. A risk assessment procedure used previously was updated with a simulation model estimating the proportion of second-generation monarch butterflies affected. When considered over the entire range of the Corn Belt, which represents only 50% of the breeding population, the risk to monarch butterfly larvae associated with long-term exposure to Bt corn pollen is 0.6% additional mortality. Exposure also prolonged the developmental time of larvae by 1.8 d and reduced the weights of both pupae and adults by 5.5%. The sex ratio and wing length of adults were unaffected. The ecological significance of these sublethal effects is discussed relative to generation mortality and adult performance.

Las plantas transgénicas o modificadas genéticamente poseen genes novedosos que imparten características beneficiosas, como la resistencia a los herbicidas. Una de las áreas menos comprendidas en la evaluación del riesgo ambiental de los cultivos modificados genéticamente es su impacto en las comunidades microbianas asociadas al suelo y las plantas. El potencial de interacción entre las plantas transgénicas y los residuos de plantas y la comunidad microbiana del suelo no se conoce bien. El reconocimiento de que estas interacciones podrían cambiar la biodiversidad microbiana y afectar el funcionamiento del ecosistema ha iniciado un número limitado de estudios en el área. En este momento, los estudios han demostrado la posibilidad de que los transgenes se puedan transferir a los microorganismos del suelo nativo a través de la transferencia horizontal de genes, aunque no hay evidencia de que esto ocurra en el suelo. Además, se ha demostrado que nuevas proteínas se liberan de las plantas transgénicas al ecosistema del suelo, y su presencia puede influir en la biodiversidad de la comunidad microbiana al estimular selectivamente el crecimiento de organismos que pueden usarlas. La diversidad microbiana puede alterarse cuando se asocia con plantas transgénicas; sin embargo, estos efectos son tanto variables como transitorios. Las comunidades microbianas asociadas con el suelo y las plantas están influenciadas no solo por las especies de plantas y la inserción de transgen, sino también por factores ambientales como el sitio de campo y la fecha de muestreo. Pequeñas alteraciones en la diversidad de la comunidad microbiana podrían afectar la salud del suelo y el funcionamiento del ecosistema, y ​​por lo tanto, el mayor impacto de la variedad de plantas en la dinámica de las poblaciones microbianas de la rizosfera y, a su vez, el crecimiento y la salud de las plantas y la sostenibilidad de los ecosistemas, requiere un estudio adicional.

Transgenic or genetically modified plants possess novel genes that impart beneficial characteristics such as herbicide resistance. One of the least understood areas in the environmental risk assessment of genetically modified crops is their impact on soil- and plant-associated microbial communities. The potential for interaction between transgenic plants and plant residues and the soil microbial community is not well understood. The recognition that these interactions could change microbial biodiversity and affect ecosystem functioning has initiated a limited number of studies in the area. At this time, studies have shown the possibility that transgenes can be transferred to native soil microorganisms through horizontal gene transfer, although there is not evidence of this occurring in the soil. Furthermore, novel proteins have been shown to be released from transgenic plants into the soil ecosystem, and their presence can influence the biodiversity of the microbial community by selectively stimulating the growth of organisms that can use them. Microbial diversity can be altered when associated with transgenic plants; however, these effects are both variable and transient. Soil- and plant-associated microbial communities are influenced not only by plant species and transgene insertion but also by environmental factors such as field site and sampling date. Minor alterations in the diversity of the microbial community could affect soil health and ecosystem functioning, and therefore, the impact that plant variety may have on the dynamics of the rhizosphere microbial populations and in turn plant growth and health and ecosystem sustainability, requires further study.

Las proteínas larvicidas codificadas por los genes Cry de Bacillus thuringiensis se liberaron en los exudados de la raíz del maíz, el arroz y la papa transgénicos de B. thuringiensis, pero no de la canola, el algodón y el tabaco de B. thuringiensis. El suelo no estéril y la solución hidropónica estéril en la que se cultivó el maíz, el arroz o la papa de B. thuringiensis fueron inmunológicamente positivos para la presencia de las proteínas Cry; del maíz y el arroz de B. thuringiensis, el suelo y la solución fueron tóxicos para la larva del gusano cornudo del tabaco (Manduca sexta) y de la papa para la larva del escarabajo de la patata de Colorado (Leptinotarsa ​​decemlineata), lepidópteros y coleópteros representativos, respectivamente. No se detectó ninguna toxina inmunológicamente o mediante un ensayo larvicida en suelo o solución hidropónica en la que hayan sido o no cultivados B. thuringiensis canola, algodón o tabaco, así como su contraparte no B. thuringiensis casi isogénico. Todas las especies de plantas tenían el promotor 35S del virus del mosaico de la coliflor (CaMV), excepto el arroz, que tenía el promotor de la ubiquitina del maíz. No se conocen las razones de las diferencias entre las especies en la exudación de las raíces de las toxinas. Las toxinas liberadas persistieron en el suelo como resultado de su unión a partículas tensioactivas (por ejemplo, minerales arcillosos, sustancias húmicas), que redujeron su biodegradación. La liberación de toxinas en los exudados de la raíz podría mejorar el control de las plagas de insectos objetivo, constituir un peligro para los organismos no dirigidos y/o aumentar la selección de insectos objetivo resistentes a las toxinas.

Larvicidal proteins encoded by cry genes from Bacillus thuringiensis were released in root exudates from transgenic B. thuringiensis corn, rice, and potato but not from B. thuringiensis canola, cotton, and tobacco. Nonsterile soil and sterile hydroponic solution in which B. thuringiensis corn, rice, or potato had been grown were immunologically positive for the presence of the Cry proteins; from B. thuringiensis corn and rice, the soil and solution were toxic to the larva of the tobacco hornworm (Manduca sexta), and from potato, to the larva of the Colorado potato beetle (Leptinotarsa decemlineata), representative lepidoptera and coleoptera, respectively. No toxin was detected immunologically or by larvicidal assay in soil or hydroponic solution in which B. thuringiensis canola, cotton, or tobacco, as well as all near-isogenic non-B. thuringiensis plant counterparts or no plants, had been grown. All plant species had the cauliflower mosaic virus (CaMV) 35S promoter, except rice, which had the ubiquitin promoter from maize. The reasons for the differences between species in the exudation from roots of the toxins are not known. The released toxins persisted in soil as the result of their binding on surface-active particles (e.g. clay minerals, humic substances), which reduced their biodegradation. The release of the toxins in root exudates could enhance the control of target insect pests, constitute a hazard to nontarget organisms, and/or increase the selection of toxin-resistant target insects.

Proteínas insecticidas producidas por varias subespecies (kurstaki, tenebrionis e israelensis) de Bacillus thuringiensis (Bt) se unen rápida y estrechamente a las arcillas, tanto minerales arcillosos puros como arcillas del suelo, ácidos húmicos extraídos del suelo y complejos de arcilla ácidos La unión reduce la susceptibilidad de las proteínas a la degradación microbiana. Sin embargo, las proteínas unidas conservan la actividad biológica. La proteína Cry1Ab purificada y la proteína liberada a partir de la biomasa del maíz Bt transgénico y en los exudados de la raíz del maíz Bt en crecimiento (13 híbridos que representan tres eventos de transformación) mostraron unión y persistencia en el suelo. También se liberó proteína insecticida en exudados de raíz de papa Bt (proteína Cry3A) y arroz (proteína Cry1Ab) pero no en exudados de raíz de canola, algodón y tabaco Bt (proteína Cry1Ac). El movimiento vertical de la proteína Cry1Ab, ya sea purificada o en exudados de la raíz o biomasa del maíz Bt, disminuyó a medida que aumentaba la concentración de los minerales arcillosos, caolinita o montmorillonita, en el suelo. La biomasa del maíz Bt transgénico se descompuso menos en el suelo que la biomasa del maíz casi isogénico no Bt, posiblemente porque la biomasa del maíz Bt tenía un contenido significativamente mayor de lignina que la biomasa del maíz no Bt. La biomasa de canola, algodón, papa, arroz y tabaco Bt también se descompone menos que la biomasa de las plantas respectivas casi isogénicas no-Bt. Sin embargo, el contenido de lignina de estas plantas Bt, que fue significativamente menor que el del maíz Bt, no fue significativamente diferente del de sus contrapartes casi isogénicas no-Bt, aunque fue consistentemente mayor. La proteína Cry1Ab no tuvo efectos consistentes en organismos (lombrices de tierra, nematodos, protozoos, bacterias, hongos) en el suelo o in vitro. La proteína Cry1Ab no fue absorbida del suelo por maíz, zanahoria, rábano o nabo no-Bt cultivados en el suelo en el que se cultivó maíz Bt o en la biomasa de maíz Bt que se había incorporado.

Insecticidal proteins produced by various subspecies (kurstaki, tenebrionis, and israelensis) of Bacillus thuringiensis (Bt) bound rapidly and tightly on clays, both pure mined clay minerals and soil clays, on humic acids extracted from soil, and on complexes of clay and humic acids. Binding reduced susceptibility of the proteins to microbial degradation. However, bound proteins retained biological activity. Purified Cry1Ab protein and protein released from biomass of transgenic Bt corn and in root exudates of growing Bt corn (13 hybrids representing three transformation events) exhibited binding and persistence in soil. Insecticidal protein was also released in root exudates of Bt potato (Cry3A protein) and rice (Cry1Ab protein) but not in root exudates of Bt canola, cotton, and tobacco (Cry1Ac protein). Vertical movement of Cry1Ab protein, either purified or in root exudates or biomass of Bt corn, decreased as the concentration of the clay minerals, kaolinite or montmorillonite, in soil increased. Biomass of transgenic Bt corn decomposed less in soil than biomass of near-isogenic non-Bt corn, possibly because biomass of Bt corn had a significantly higher content of lignin than biomass of non-Bt corn. Biomass of Bt canola, cotton, potato, rice, and tobacco also decomposed less than biomass of the respective near-isogenic non-Bt plants. However, the lignin content of these Bt plants, which was significantly less than that of Bt corn, was not significantly different from that of their near-isogenic non-Bt counterparts, although it was consistently higher. The Cry1Ab protein had no consistent effects on organisms (earthworms, nematodes, protozoa, bacteria, fungi) in soil or in vitro. The Cry1Ab protein was not taken up from soil by non-Bt corn, carrot, radish, or turnip grown in soil in which Bt corn had been grown or into which biomass of Bt corn had been incorporated.

Bacillus thuringiensis israelensis produce proteínas de cristal insecticidas parasporales (PIC) que tienen actividad larvicida contra algunos miembros del orden Diptera, como moscas negras y mosquitos. La hidrólisis de los PIC en el intestino larvario da como resultado cuatro proteínas principales con una masa molecular de 27, 65, 128 y 135 kDa. La toxicidad es causada por la interacción sinérgica entre la proteína de 25 kDa (producto proteolítico de la proteína de 27 kDa) y una o más de las proteínas de masa molecular más alta. La adsorción de equilibrio de las proteínas en los minerales arcillosos montmorillonita y caolinita, que son homoiónicos a varios cationes, fue rápida (<30 min para la máxima adsorción), aumentó con la concentración de proteínas y luego alcanzó una meseta (68 a 96% de las proteínas se adsorbieron), fue significativamente menor en caolinita que en montmorillonita, y no se vio afectada significativamente por la valencia del catión al que las arcillas eran homoiónicas. La unión de las toxinas disminuyó a medida que el pH aumentó de 6 a 11, y hubo un 35 a 66% más de unión en una solución amortiguadora de fosfato a pH 6 que en agua destilada a pH 6 o 7.2. Solo 2 a 12% de las proteínas adsorbidas se desorbieron con dos lavados con agua; los lavados adicionales no desorbieron más toxinas, lo que indica que estaban estrechamente unidos. La formación de complejos de arcilla-toxina no alteró la estructura de las proteínas, como lo indica la electroforesis en gel de dodecil sulfato de sodio y poliacrilamida de los sobrenadantes de equilibrio, lavados de desorción y el ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas por puntos que se confirmó con la quimioluminiscencia analizada con un Western blot. Las toxinas libres y unidas a la arcilla resultaron en una mortalidad del 85 al 100% del mosquito Culex pipiens. La persistencia de las toxinas unidas en el agua no estéril después de 45 días fue significativamente mayor (mortalidad del 63% ± 12.7%) que la de las toxinas libres (mortalidad del 25% ± 12.5%).

Bacillus thuringiensis subsp. israelensis produces parasporal insecticidal crystal proteins (ICPs) that have larvicidal activity against some members of the order Diptera, such as blackflies and mosquitoes. Hydrolysis of the ICPs in the larval gut results in four major proteins with a molecular mass of 27, 65, 128, and 135 kDa. Toxicity is caused by synergistic interaction between the 25-kDa protein (proteolytic product of the 27-kDa protein) and one or more of the higher-molecular-mass proteins. Equilibrium adsorption of the proteins on the clay minerals montmorillonite and kaolinite, which are homoionic to various cations, was rapid (<30 min for maximal adsorption), increased with protein concentration and then reached a plateau (68 to 96% of the proteins was adsorbed), was significantly lower on kaolinite than on montmorillonite, and was not significantly affected by the valence of the cation to which the clays were homoionic. Binding of the toxins decreased as the pH was increased from 6 to 11, and there was 35 to 66% more binding in phosphate buffer at pH 6 than in distilled water at pH 6 or 7.2. Only 2 to 12% of the adsorbed proteins was desorbed by two washes with water; additional washings desorbed no more toxins, indicating that they were tightly bound. Formation of clay-toxin complexes did not alter the structure of the proteins, as indicated by sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis of the equilibrium supernatants and desorption washes and by dot blot enzyme-linked immunosorbent assay of the complexes, which was confirmed by enhanced chemiluminescence Western blot analysis. Free and clay-bound toxins resulted in 85 to 100% mortality of the mosquito Culex pipiens. Persistence of the bound toxins in nonsterile water after 45 days was significantly greater (mortality of 63% ± 12.7%) than that of the free toxins (mortality of 25% ± 12.5%).

La tecnología ha mejorado el suministro de alimentos desde los primeros cultivos. La ingeniería genética facilita la transferencia de genes entre organismos. En general, solo es necesario expresar cantidades mínimas de una proteína específica para obtener el rasgo deseado. La alergia alimentaria afecta solo a personas con una respuesta inmunológica anormal a los alimentos: 6% de los niños y 1,5-2% de los adultos en los Estados Unidos. No todas las enfermedades causadas por alergia alimentaria están mediadas por IgE. Varios comités de expertos han asesorado al gobierno de los EE. UU. y a organizaciones internacionales sobre la evaluación del riesgo de alergenicidad de las proteínas alimentarias. Estos comités han creado árboles de decisión basados en gran medida en la evaluación de la alergenicidad alimentaria mediada por IgE. Las dificultades incluyen la disponibilidad limitada de antisueros IgE específicos de alérgenos de personas alérgicas como material de origen validado, la utilidad de los ensayos de IgE específicos, la caracterización limitada de las proteínas alimentarias, la reactividad cruzada entre los alimentos y otros alérgenos y las modificaciones de las proteínas alimentarias mediante el procesamiento. StarLink era una variedad de maíz modificada para producir una endotoxina Bacillus thuringiensis (Bt), Cry9C. Los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades investigaron 51 informes de posibles reacciones adversas al maíz que ocurrieron después del anuncio de que StarLink, permitido para alimentación animal, se encontró en el suministro de alimentos humanos. No se confirmaron las reacciones alérgicas, pero las herramientas para la evaluación posterior a la comercialización fueron limitadas. Los trabajadores de las instalaciones agrícolas y de preparación de alimentos tienen una posible exposición por inhalación a polvos y harinas vegetales. En 1999, los investigadores encontraron que los trabajadores de la salud migrantes pueden sensibilizarse a ciertos extractos de esporas de Bt después de la exposición a la fumigación con Bt.

Technology has improved the food supply since the first cultivation of crops. Genetic engineering facilitates the transfer of genes among organisms. Generally, only minute amounts of a specific protein need to be expressed to obtain the desired trait. Food allergy affects only individuals with an abnormal immunologic response to food--6% of children and 1.5-2% of adults in the United States. Not all diseases caused by food allergy are mediated by IgE. A number of expert committees have advised the U.S. government and international organizations on risk assessment for allergenicity of food proteins. These committees have created decision trees largely based on assessment of IgE-mediated food allergenicity. Difficulties include the limited availability of allergen-specific IgE antisera from allergic persons as validated source material, the utility of specific IgE assays, limited characterization of food proteins, cross-reactivity between food and other allergens, and modifications of food proteins by processing. StarLink was a corn variety modified to produce a (Italic)Bacillus thuringiensis(/Italic) (Bt) endotoxin, Cry9C. The Centers for Disease Control and Prevention investigated 51 reports of possible adverse reactions to corn that occurred after the announcement that StarLink, allowed for animal feed, was found in the human food supply. Allergic reactions were not confirmed, but tools for postmarket assessment were limited. Workers in agricultural and food preparation facilities have potential inhalation exposure to plant dusts and flours. In 1999, researchers found that migrant health workers can become sensitized to certain Bt spore extracts after exposure to Bt spraying.