137MECHANIZMY ODPORNO�CI

POSTÊPY BIOLOGII KOMÓRKI TOM 33 2006 NR 1 (137�158)

WYBRANE MECHANIZMY NABYWANIAODPORNO�CI ORGANIZMÓW NA �RODKI

OCHRONY RO�LIN

CHOSEN MECHANISMS OF ACQUIRING ORGANISMS� RESISTANCETOWARDS PESTICIDES

Katarzyna NOWACZYK, Aleksandra OBRÊPALSKA-STÊPLOWSKA

Miêdzyzak³adowa Pracownia Biologii Molekularnej, Instytut Ochrony Ro�linw Poznaniu

Streszczenie: Wyst¹pienie odporno�ci jest naturaln¹ konsekwencj¹ zachodz¹cych nieprzerwanie procesówewolucyjnych wywo³anych presj¹ selekcyjn¹. W przypadku stosowania �rodków ochrony ro�lin presj¹ t¹ s¹pestycydy, wykorzystywane w celu zapobiegania stratom w uprawach, spowodowanym przez patogeny,szkodniki itp. Wykszta³canie przez agrofagi odporno�ci na te preparaty jest zjawiskiem stosunkowo czêstym,pojawiaj¹cym siê nawet po krótkim czasie kontaktu z substancj¹ czynn¹. Nabycie odporno�ci jest najczê�ciejskutkiem mutacji punktowych, wp³ywaj¹cych na zmianê struktury bia³ek docelowych dla dzia³ania pestycy-dów, czy powoduj¹cych zmianê funkcjonaln¹ innych bia³ek (np. enzymatycznych), lub te¿ zwiêkszonej eks-presji genów koduj¹cych bia³ka odpowiedzialne za detoksykacjê substancji czynnej. Zarówno mechanizmydzia³ania biocydów, jak i nabywania na nie odporno�ci stanowi¹ bardzo szerokie zagadnienie, w zwi¹zku zczym w niniejszej pracy omówione zosta³y wybrane mechanizmy molekularne, wp³ywaj¹ce na pojawienie siêodporno�ci na �rodki ochrony ro�lin. Podane przyk³ady dotycz¹ najczê�ciej wystêpuj¹cych szkodników ipatogenów ro�linnych � owadów, grzybów i patogenicznych bakterii, a tak¿e chwastów.

S³owa kluczowe: odporno�æ, biocydy, patogeny ro�lin, szkodniki.

Summary: Pests and plant pathogens are important reason of crops� quality and productivity limitation. Che-mical drugs and pesticides belong to the most common among the strategies used to restrict losses in agricul-tural production. However, agrophags frequently acquire the resistance towards these substances, even aftershort time of contact with them. The occurring resistance is a natural consequence of the continuous evolutio-nary processes influenced by the selective pression of pesticides. The resistance results from point mutationsand, in consequence, the changes of target protein�s structure for pesticides or the functional changes of otherproteins, for example enzymes. The matter of the mechanisms of pesticides� action and the formation ofresistance is very extensive, therefore in this paper only chosen molecular mechanisms, that influence the oc-currence of resistance towards pesticides are discussed. Given examples had been restricted to the most com-mon pests and plant pathogens � insects, fungi, pathogenic bacteria, as well as herbs.

Key words: resistance, biocides, plant pathogens, pests.

138 K. NOWACZYK, A. OBRÊPALSKA-STÊPLOWSKA

WSTÊP

Ci¹g³y i szybki wzrost populacji ludzkiej wymaga nieustannego zwiêkszania produkcji¿ywno�ci, a zw³aszcza jej wydajno�ci. Jednym ze sposobów jest ograniczenie roz-przestrzeniania siê szkodników ro�lin, powoduj¹cych wraz z chorobami ok. 60% stratw produkcji ro�linnej. Stosowane w ostatnich latach strategie ochrony ro�lin polega³yg³ównie na krótkoterminowych interwencjach wykorzystuj¹cych pojedynczo dostêpnena rynku technologie, szczególnie chemiczne pestycydy. Nie prowadzono badañ nadmo¿liwym wspó³dzia³aniem ró¿nych technologii i ich kompatybilno�ci¹. Do�wiadczeniaostatnich lat pokazuj¹, ¿e im wiêksz¹ kontrolê udaje siê uzyskaæ nad patogenami ro�linw wyniku dzia³añ krótkoterminowych, tym wiêksze prawdopodobieñstwo powa¿negoza³amania równowagi w poddanych im ekosystemach. Szkodniki zawsze wp³ywa³y naspadek wydajno�ci produkcji, jednak wiele z zaistnia³ych obecnie problemów wynika zdzia³añ podjêtych w celu ochrony ro�lin [39]. Jednym z takich problemów jest pojawieniesiê odporno�ci u patogenów i szkodników ro�linnych na stosowane przeciw nim �rodki.

Biocydy (ksenobiotyki) to substancje lub mieszaniny substancji przeznaczone dozwalczania chwastów, szkodników i patogenów ro�lin. S¹ to zwykle zwi¹zki organicznelub mineralne, toksyczne w okre�lonych stê¿eniach dla ka¿dej ¿ywej komórki [28]. Doich najwa¿niejszych cech nale¿¹: wysoka aktywno�æ i du¿a selektywno�æ, decyduj¹cao szybko�ci dzia³ania zwi¹zku i liczbie koniecznych aplikacji. Istotny jest tak¿e czasrozk³adu substancji w �rodowisku i jego ewentualny toksyczny wp³yw na cz³owieka izwierzêta.W tabeli 1 przedstawiono podzia³ pestycydów ze wzglêdu na grupyorganizmów, na które dzia³aj¹.

Najliczniejsze i najczê�ciej stosowane s¹ organiczne biocydy, czyli chemiczne �rodkiochrony ro�lin, ¿ywno�ci i cz³owieka, uniemo¿liwiaj¹ce lub ograniczaj¹ce rozwójmikroorganizmów odpowiedzialnych za biologiczny rozk³ad ro�lin, �rodków spo¿ywczych,przemys³owych i tworzyw. Nale¿¹ do nich m.in. aminy, amidy, fenole i ich pochodne,sulfidy, karbaminiany, izotiazole, tioftalimidy, pochodne triazynowe i inne [30].

PRZYK£ADOWE MECHANIZMY DZIA£ANIA PESTYCYDÓW

Omówienie mechanizmów nabywania odporno�ci na �rodki ochrony ro�lin wymagauprzedniego zapoznania siê ze sposobem dzia³ania najczê�ciej stosowanych substancji.Nabywanie odporno�ci jest zwykle zwi¹zane z modyfikacj¹ struktur lub cz¹steczekdocelowych dla biocydów lub te¿ ze zmianami w transporcie substancji czynnej wewn¹trzorganizmu patogena. W celu pe³niejszego obrazowania efektów zmian w genomiepatogenów ro�linnych, w niniejszej pracy przedstawiono przyk³ady dzia³ania zwi¹zkówstosowanych w ochronie ro�lin. Do najczê�ciej spotykanych patogenów i szkodnikówro�linnych nale¿¹ bakterie, grzyby, owady oraz chwasty. Z tego wzglêdu liczbê przyk³a-dów ograniczono do zwi¹zków skierowanych przeciwko tym organizmom.

139MECHANIZMY ODPORNO�CI

Bakteriocydy

Stosowane w rolnictwie �rodki bakteriobójcze stanowi¹ du¿¹ grupê, w sk³ad którejwchodz¹ g³ównie antybiotyki, sulfonamidy, pochodne 8-hydroksychinoliny i in. Anty-biotyki, stanowi¹ bardzo liczn¹ grupê zwi¹zków i nie bêd¹ szczegó³owo omawiane wniniejszej pracy.

Podstawowe mechanizmy dzia³ania bakteriocydów polegaj¹ na rozbijaniu struktury lubzmianie przepuszczalno�ci �ciany komórkowej, hamowaniu procesów energetycznych orazbiosyntezy. Przyk³ady zwi¹zków dzia³aj¹cych bakteriobójczo przedstawiono w tabeli 2.

T ic�owic�a³wogej,ukz¹iwzupytdoic�on¿elazwwódycoib³aizdoP.1ALEBA)onawokifydomz,]03[gw(ogewolecodumzinagrobul

hcywolecodwómzinagrodoic�on¿elazwwódycoib³aizdoP

eiretkabec¹jazclawz�ydycoiretkaB

:ecêzreiwzymzinagroec¹jazclawz�ydycooZezcjóbodawoikdor��ydycytkesnI

ezcjóboinozyrgikdor��ydycytnedoRezcjóbokazcêimikdor��ydycoksuloM

ezcjóboineicinikdor��ydycotameNezcjóbowralikdor��ydyciwraL

ezcjóbocyzsmikdor��ydycifAezcjóbozcotzorikdor��ydycyrakA

azcotzoriajajec¹zczsinikdor��ydyciwO

ybyzrgec¹jazclawz�ydycignuF

ytsawhcec¹jazclawz�ydycibreH

yda³kyzrp�ogenzcimehcukz¹iwzupytdoic�on¿elazwwódycoib³aizdoP

N enzcinagroei ,skarob,akrais,uroulf,unesra,izdeim,uknyc,icêtrikz¹iwzudosnarolhc

M enzcinagroolate ,izdeim,)ynycolytubirtyreteiyrtse(ynycendohcopewoliklaicêtriunagnam,uknyc

enzcinagrO endohcopenaworolhceinienaworolhc,ydima,ynima,nainimabrakoitid(ynainimabrak,ydiflus,elonefib,ewolonef

,ydimilatfoit,elozaitozi,)lyrabrak,ruxoporp,brakonima)anyzaporp,anyzarta,anyzamys(ewonyzairtendohcop

yda³kyzrp�ogenzcimehcukz¹iwzic�owic�a³wdoic�on¿elazwwódycoib³aizdoP

ec¹jaineltU ,doj,urolhckeneltuwd,rolhc,aniotnadyhorolhcomorb,morbogeworunajycoziusawkyrtse

N ec¹jaineltuei dyhedla,nainimabrak,nerytsortinomorb,loidnaporportinomorblozaitozi,yworatulg

140 K. NOWACZYK, A. OBRÊPALSKA-STÊPLOWSKA

Jednym ze zwi¹zków stosowanych jako sk³adnik preparatów bakteriobójczych jestinhibitor syntetazy glutaminy, fosfinotricyna (PPT). Zwi¹zek ten jest analogiem kwasuglutaminowego toksycznym dla bakterii i ro�lin. Form¹ stosowan¹ w ochronie ro�lin jesttripeptyd L-alanino-L-alanino-fosfinotricyna, z którego komórkowe peptydazy odcinaj¹ dwaaminokwasy, a powsta³a fosfinotricyna dzia³a jako kompetycyjny inhibitor syntetazyglutaminy. Blokada enzymu przyczynia siê do raptownego zwiêkszenia wewn¹trz-komórkowego poziomu amoniaku, co skutkuje rozbiciem struktur b³onowych, a u ro�lindodatkowo zahamowaniem fotosyntezy. Konsekwencj¹ jest �mieræ organizmu [21].

Sulfonamidy s¹ kompetycyjnymi inhibitorami syntazy dihydropteronianu, analogamikwasu p-aminobenzoesowego. Dzia³anie antybiotyku zaburza wewn¹trzkomórkowymetabolizm bakterii blokuj¹c syntezê kwasu dihydrofoliowego, co w konsekwencjiprowadzi do zahamowania biosyntezy puryn i pirymidyn oraz nukleotydowych kofak-torów, takich jak NAD [17,29].

Czwartorzêdowe zwi¹zki amoniaku (np. chlorek benzalkoniowy) wp³ywaj¹ naprzepuszczalno�æ b³on bakteryjnych i powoduj¹ koagulacjê cytoplazmy. Stosowane s¹ g³ównieprzeciw bakteriom Gram+, ale te¿ niektórym Gram-, wirusom, grzybom i pierwotniakom [40].

Insektycydy

Spo�ród preparatów insektycydowych najliczniej reprezentowan¹ grup¹ s¹ neuroto-ksyny, dzia³aj¹ce na receptory synaptyczne, acetylocholinesterazê lub aksony komóreknerwowych owada. Dzia³anie insektycydów nale¿¹cych do grupy tzw. insektycydówo niekonwencjonalnym mechanizmie dzia³ania polega na zaburzeniu rozwoju biologicz-nego owadów, ich ¿erowania i komunikacji osobniczej. Tego typu preparaty blokuj¹m.in. syntezê chityny czy receptory b³on komórek nab³onka jelita �rodkowego.

Hamowanie aktywno�ci acetylocholinesterazy (AChE), enzymu hydrolizuj¹cegoacetylocholinê w synapsach nerwowych, zachodzi na zasadzie inhibicji kompetycyjnej.Zwi¹zki fosforoorganiczne bêd¹ce sk³adnikami preparatów insektycydowych s¹ hydrolizo-wane przez AChE, czego skutkiem jest fosforylacja seryny w miejscu aktywnym enzymui kilkudniowa blokada jego aktywno�ci, prowadz¹ca do �mierci owada [35].

ALEBAT )onawokifydomz,]81[gw(wódycoiretkabyda³kyzrP.2

ikrómokymzinahcem/ytnemelEudycoiretkabaldewolecod

wókz¹iwzyda³kyzrP

awokrómokanaic� ynilycinep,ynyropsolafec,anycartycab

B ewokrómokyno³ ynyskymilop,yrofonoj

S ke³aibazetny anilkycartet,lokinefmarolhc,ydyzokilgonima

S ANRazetny anycymafir

S ANDazetny ynolonihc

S ogewoilofusawkazetny ydimanoflus

141MECHANIZMY ODPORNO�CI

Jako tzw. bioinsektycydy stosuje siê pochodne toksyn bakteryjnych � grupybioinsektycydowych bia³ek krystalicznych (Cry) produkowanych przez Bacillusthuringiensis*. Do tej pory zsekwencjonowano ponad 100 genów koduj¹cych bia³kaCry. S¹ to sekwencje o wysokim stopniu zmienno�ci, czêsto kodowane przez plazmidyjako fragmenty wiêkszych struktur, zawieraj¹cych ruchome elementy genetyczne.Toksyczne dzia³anie tych bia³ek zosta³o stwierdzone dla wielu gatunków owadów, jakrównie¿ dla niektórych nicieni i pierwotniaków. Kryszta³y bia³kowe po spo¿yciu ulegaj¹solubilizacji, a uwolnione protoksyny podlegaj¹ obróbce proteolitycznej w jelicie owadów.Powsta³e toksyny wi¹¿¹ siê z receptorami powierzchniowymi komórek nab³onka jelita�rodkowego, wnikaj¹ w b³ony i formuj¹ nieselektywne kana³y jonowe lub pory. Wwyniku niekontrolowanego nap³ywu wody i jonów komórki pêczniej¹ i nastêpuje ichliza. Geny koduj¹ce krystaliczne bia³ko B. thuringiensis wykorzystuje siê równie¿ dotransformacji ro�lin w celu uzyskania odmian odpornych na owady. Toksyczno�æ bia³ekCry jest wysoce specyficzna i ogranicza siê do niektórych grup owadów i bezkrêgow-ców. Z tego wzglêdu B. thuringiensis jest obecnie najszerzej stosowanym pestycydempochodzenia biologicznego [33].

Potencjalnym bioinsektycydem jest równie¿ neurotoksyna z jadu paj¹ka � atracotoksyna.Blokuje ona bramkowane napiêciem kana³y wapniowe w b³onie komórkowej neuronów [42].

Dzia³anie owadobójcze bêd¹ce wynikiem specyficznego blokowania kana³ówjonowych wykazuj¹ te¿ syntetyczne insektycydy organiczne (pyretroidy, cyklodieny).Blokuj¹ one kana³y sodowe w os³once neuronów, doprowadzaj¹c do hiperpolaryzacjib³ony, blokady przewodzenia impulsów i parali¿u uk³adu nerwowego [8,34,46].

Fungicydy

Wiêkszo�æ fungicydów wp³ywa hamuj¹co na procesy zwi¹zane z biosyntez¹ orazpodzia³em j¹dra komórkowego, funkcjonowaniem b³ony cytoplazmatycznej i mitochondriów,a tak¿e na przemiany energetyczne. Natomiast tzw. fungicydy trzeciej generacji wzbudzaj¹reakcje odporno�ciowe ro�liny, dzia³aj¹c jak abiotyczne induktory (elicitory).

Za najbardziej aktywne grzybobójczo uwa¿a siê pestycydy blokuj¹ce podzia³ j¹drakomórkowego i biosyntezê ergosterolu. Podzia³y mitotyczne s¹ hamowane przez zwi¹zkibenzimidazolowe (karbendazym, tiabendazol, benomyl, tiofanat metylu). Dzia³anie tychzwi¹zków polega na blokowaniu kurczliwo�ci mikrotubul wrzeciona kariokinetycznego,po zwi¹zaniu siê herbicydu z podjednostk¹ β bia³ek tubulinowych. Do fungicydówblokuj¹cych syntezê ergosterolu (IBE, inhibitory biosyntezy ergosterolu) nale¿¹ zwi¹zkitriazolowe, imidazolowe i strobilurynowe [2].

*Owadzi patogen B. thuringiensis nale¿y do bakterii Gram (+) produkuj¹cych przetrwalniki.Podczas stacjonarnej fazy wzrostu produkuje krystaliczne bia³ko (Cry) o w³a�ciwo�ciach owa-dobójczych. Toksyczne bia³ka kodowane s¹ przez licznie wystêpuj¹ce w genomie bakterii pla-zmidy. Zaobserwowano interakcje (synergistyczne, jak i antagonistyczne) pomiêdzy toksynamipochodz¹cymi z ró¿nych szczepów B. thuringiensis. B. thuringiensis oficjalnie jest gatunkiemodrêbnym od B. cereus, lecz metody biochemiczne i morfologiczne, a nawet niektóre z metodmolekularnych nie pozwalaj¹ na jednoznaczne rozró¿nienie obu gatunków. Czê�æ badaczy po-stuluje wiêc traktowanie ich jako cz³onków tego samego gatunku (B. cereus).

142 K. NOWACZYK, A. OBRÊPALSKA-STÊPLOWSKA

Zwi¹zki metali, siarki oraz wiêkszo�æ fungicydów aromatycznych to niespecyficzneinhibitory enzymów uczestnicz¹cych w przemianach energetycznych. Zaburzeniaprzemian energetycznych mog¹ te¿ wynikaæ z uszkodzeñ b³ony lub zaburzenia transportuelektronów przez b³onê mitochondrialn¹. Zahamowanie biosyntezy bia³ek poleganajczê�ciej na zak³óceniu reakcji w³¹czeania aminokwasów do kompleksu polipepty-dowego. Taki sposób dzia³ania charakteryzuje organiczne zwi¹zki fosforu. Uszkodzeniebia³ek b³ony komórkowej zak³óca jej przepuszczalno�æ [2], a stymulacja wzrostu stê¿eniaakumulowanego glicerolu wywo³uje w komórkach stres hiperosmotyczny [45]. Sposobydzia³ania fungicydów oraz przyk³ady substancji czynnych przedstawiono w tabeli 3.

ALEBAT aina³aizdhcibósopszaroydycignufewoda³kyzrP.3

udycignufaina³aizdbósopS wókz¹iwzyda³kyzrP -aretiLarut

B *ogenzcytotimu³aizdopadakol ,lozadnebait,myzadnebrak(ewolozadimiznebikz¹iwz)ulytemtanafoit,lymoneb

]2[

B uloretsogreyzetnysoibadakol )EBI(ewonyruliborts,ewolozadimi,ewolozairtikz¹iwz ]2[

Z ke³aibyzetnysoibeinawomaha erótkein,)zofozarip(urofsofikz¹iwzenzcinagro,nodimycorpewodimaolyneforolhcidydycignuf

)anilozolkniw,noidorpi

]2[

Z ANRyzetnysoibeinawomaha )lyskalatem(ewodimaolynefikz¹iwz ]2[

Z :hcynzcytegrenenaimezrpainezrubahcynlairdnohcotimno³bainezdokzsu�

yno³bjenzrtênwewajcaziloukaw�jenlairdnohcotim

pakonid,ewodimaolynefidikz¹iwzlozarret

]22[]22[

Z hcynzcytegrenenaimezrpainezrubawónortkeleutropsnarteinawomahaz�

¹nlairdnohcotimêno³bzezrpewonyrulibortsikz¹iwz ]22[

Z hcynzcytegrenenaimezrpainezrubawómyzneajcibihnianzcifycepsein�

,)icêtr,ynyc,izdeim(ilatemikz¹iwz ikraisikz¹iwzenzcytamoraydycignuf,ynainimabrakoit

]22[

Z yno³bic�onlazczsupezrpeinecó³kajewokrómok

,)tnatkafrusywonoitak,ynydinaugnatcoonom(anydodfromedirt

]2[

S ynzcytomsorepihsert ewoloriplynefydycignuf ]54[

W jewoic�onropdoijckaereinezdubzynil�or

unilglytesof ]34[

anoicezrwlubutorkimic�owilzcrukuinawokolbanagelopwókz¹iwzhcyteina³aizD)* ,ogenzcytenikoirak¹ktsondejdopzudycignufêisuinaz¹iwzop β hcywonilubutke³aib

143MECHANIZMY ODPORNO�CI

Herbicydy

Dzia³anie herbicydów polega g³ównie na blokowaniu syntezy aminokwasów, karote-noidów lub lipidów, a tak¿e na zaburzeniu cyklu wzrostowego ro�liny. Wiele zwi¹zkówdzia³a te¿ poprzez hamowanie transportu elektronów w chloroplastach.

Przyk³adem zwi¹zków uszkadzaj¹cych elementy fotosystemu mog¹ byæ DCMU(dichlorofenylodimetylomocznik) i Parakwat (dichlorek 1,1�-dimetylo-4,4�-dipirydylu).DCMU blokuje przep³yw elektronów pomiêdzy fotouk³adami PS II i PS I przyprzeno�niku elektronów � cz¹steczce ubichinonu Q

A, która jest po³¹czona z drug¹

cz¹steczk¹ ubichinonu QB. Struktura Q

B decyduje o powstaniu po³¹czenia z Q

A. W

przypadku zablokowania transferu elektronów miêdzy cz¹steczkami ubichinonu (naskutek dzia³ania herbicydu lub np. mutacji w genie koduj¹cym Q

A) mo¿liwe jest

powstanie mutacji, zmieniaj¹cej strukturê QB, co decyduje o powstaniu alternatywnego

po³¹czenia miêdzy bia³kami, a zatem o odporno�ci na DCMU.Parakwat przechwytuje elektrony przekazywane pomiêdzy PS I i NADP+, dzia³aj¹c jako

egzogenny akceptor elektronów i przekazuj¹c je nastêpnie na tlen. Skutkiem nieprawid³owegotransportu elektronów jest powstawanie w chloroplastach rodników ponadtlenkowych O

2�. i

uszkodzenie sk³adników chloroplastu, w szczególno�ci lipidów i bia³ek [28].2,4-D (kwas 2,4-dichlorofenoksyoctowy) nale¿y do pochodnych fenoksykwasów

i dzia³a jak regulator wzrostu ro�lin podobny do auksyn. W wiêkszych stê¿eniach niszczyro�liny dwuli�cienne, zmuszaj¹c je do nadmiernie szybkiego wzrostu, w wyniku czego ro�linaginie. Ro�liny jednoli�cienne maj¹ szybki sposób detoksykacji 2,4-D, dlatego herbicyd tenstosuje siê do zwalczania dwuli�ciennych chwastów w uprawach jedno-li�ciennych [28]. ̧

Glyfosat to herbicyd o szerokim spektrum dzia³ania. Blokuje on aktywno�æ syntazykwasu 5-enolopirogrono-3-fosfoszikimowego (EPSPS), która uczestniczy w biosyntezieaminokwasów aromatycznych. Herbicyd jest nieszkodliwy dla zwierz¹t, niedokonu-j¹cych syntezy tych aminokwasów [28].

Do inhibitorów syntazy acetylomleczanowej (ang. acetolactate synthase, ALS)nale¿¹ herbicydy sulfonynolymocznikowe oraz imidazole. Inhibitory ALS wp³ywaj¹ nazahamowanie szlaku metabolicznego leucyny, izoleucyny i waliny poprzez zablokowaniejednego z dwóch (lub obu) miejsc w cz¹steczce enzymu. Herbicydy mog¹ hamowaæwzrost komórek poprzez inhibicjê syntazy celulozowej, prawdopodobnie blokuj¹c miejscewi¹zania pewnych regulatorów lub fragment bia³ka odpowiedzialny za formowanieporu, którym ³añcuchy celulozowe przechodz¹ przez b³onê komórkow¹. Przyk³ademtego typu herbicydów s¹ tiazolidinony i izoksaben [32].

Do najczê�ciej stosowanych nale¿¹ herbicydy triazynowe, mocznikowe, karbami-nianowe, tiokarbaminianowe, amidowe i fenoksyalkanokarboksylowe. Wprowadza siête¿ herbicydy nowego typu � fotodynamiczne. S¹ to herbicydy o strukturze dwupier�-cieniowej typu difenyl-eter (np. acifluorfen, oksyfluorfen), dzia³aj¹ce na zasadzie inhibicjikompetycyjnej w miejscu przy³¹czenia naturalnego substratu dla oksydazy protopor-firynogenu IX. Jest to ostatni enzym szlaku biosyntezy tetrapirolu, a jego zablokowanieprowadzi do akumulacji protoporfirynogenu IX. Wynikiem jest absorpcja energii �wietlnejprzez protoporfirynogen IX, fotooksydacja i uwolnienie toksycznych dla komórkireaktywnych form tlenu [19].

144 K. NOWACZYK, A. OBRÊPALSKA-STÊPLOWSKA

Herbicydy dzia³aj¹ selektywnie w zale¿no�ci od rozmieszczenia systemu korzenio-wego chwastów i ro�lin uprawnych w glebie. Substancje te dzia³aj¹ na systemyenzymatyczne, funkcjonuj¹ce w okre�lonych, wyspecjalizowanych tkankach, dlategodocelowe miejsce dzia³ania herbicydów w ro�linie odgrywa równie¿ du¿¹ rolê.Odporno�æ na herbicyd mo¿e byæ wynikiem s³abego przemieszczania siê tego zwi¹zkudo tkanki docelowej, na przyk³ad wierzcho³ków wzrostu.

Selektywno�æ dzia³ania herbicydu w stosunku do okre�lonych gatunków ro�lin wynikag³ównie ze zdolno�ci pewnych ro�lin (np. uprawnych) do jego detoksykacji. Odporno�æna 2,4-D polega na jego szybkim metabolizowaniu. Mo¿e siê to odbywaæ drog¹ hydroksylacjipier�cienia aromatycznego, przy³¹czenia glukozy lub kwasu aspara-ginowego przy grupiekarboksylowej, jak te¿ poprzez reakcjê utlenienia ³añcucha bocznego, którego usuniêciepowoduje zanik aktywno�ci hormonalnej. Zbyt wolne przeprowadzanie tej ostatniej reakcjijest przyczyn¹ wra¿liwo�ci chwastów dwuli�-ciennych na ten herbicyd [15]. Ka¿dyherbicyd w stê¿eniu wiêkszym ni¿ stê¿enie niszcz¹ce okre�lon¹ grupê chwastów mo¿euszkodziæ lub zniszczyæ tak¿e ro�linê uprawn¹.

DZIA£ANIE PESTYCYDÓW NA ORGANIZMY INNENI¯ DOCELOWE

Wp³yw biocydów na ro�liny uprawne mo¿e mieæ dwojaki charakter. Zazwyczaj dzia³aniapozytywne przewa¿aj¹ nad szkodliwymi skutkami ubocznymi ich stosowania. Czê�æpestycydów, jak fungicyd kaptan, mo¿e korzystnie wp³ywaæ na wzrost li�ci i pêdów,intensywno�æ fotosyntezy oraz zabarwienie owoców poprzez stymulacjê gromadzeniaantocyjanów w skórce owoców, np. jab³ek [2]. Stosowanie fungicydów chroni ro�linyprzed akumulacj¹ mykotoksyn w tkankach, a herbicydów � przed nadmiern¹ konkurencj¹o wodê i energiê �wietln¹ [28]. W wielu przypadkach trudno jest jednak wyeliminowaænegatywny wp³yw pestycydów na ro�liny uprawne. Stosowa-ne substancje s¹ czêstotoksyczne dla ro�lin, wywo³uj¹c powstawanie nekroz na li�ciach, kwiatach i owocach.Zwi¹zki miedzi i siarki mog¹ przyczyniaæ siê do silnego uszkodzenia li�ci i owoców, anieorganiczne zwi¹zki siarki powoduj¹ ponadto zahamowanie fotosyn-tezy. Substancjete zwiêkszaj¹ równie¿ transpiracjê kutykularn¹ kosztem zatrzymania transpiracjiszparkowej. Z kolei zaprawy do nasion czêsto obni¿aj¹ zdolno�æ i energiê ich kie³kowania.

Wiêkszo�æ chemicznych pestycydów ma bardzo szerokie spektrum dzia³aniai niszczy, oprócz szkodników, tak¿e organizmy po¿yteczne, wywo³uj¹c niekorzystnezmiany w sk³adzie i strukturze fauny glebowej [30]. Powszechne stosowanie �rodkówochrony ro�lin, a tak¿e nieorganicznych nawozów wp³ywa redukuj¹co na produktywno�æi jako�æ gleby, która w pewnym stopniu zale¿y od procesów fizjologicznych ¿yj¹cych wglebie mikroorganizmów. Pestycydy mog¹ wp³ywaæ na gêsto�æ wystêpowania glebo-wych bakterii i grzybów, ich aktywno�æ i wzrost, przyczyniaj¹c siê do niekorzystnychzmian w liczebno�ci i strukturze populacji tych mikroorganizmów. Zmiany te prowadz¹do spadku ró¿norodno�ci i zaniku funkcji mikrorganizmów glebowych i zachwianiarównowagi dynamicznej �rodowiska glebowego [13].

145MECHANIZMY ODPORNO�CI

Stosowanie chemicznych �rodków ochrony ro�lin nie pozostaje równie¿ bez wp³ywuna cz³owieka. Pestycydy wywieraj¹ du¿y wp³yw na system immunologiczny osóbpracuj¹cych przy ich produkcji, stosuj¹cych je rolników, a tak¿e mieszkañców terenówrolniczych oraz konsumentów wyprodukowanej przy ich u¿yciu ¿ywno�ci. Wp³yw tenjest najczê�ciej immunosupresywny, czasem jednak immunostymuluj¹cy, w zale¿no�ciod rodzaju stosowanego �rodka oraz dawki. Immunosupresja zwiêksza ryzyko wyst¹-pienia nowotworów. Immunostymulacja przyczynia siê do pojawiania siê choróbautoimmunologicznych i alergii [41].

Dyrektywy Unii Europejskiej �ci�le okre�laj¹ rodzaj i ilo�æ zwi¹zków stosowanychjako biocydy, wprowadzanych na rynki krajów UE. Wyklucza siê u¿ycie zwi¹zkówdzia³aj¹cych niekorzystnie na organizm, np. wydzielaj¹cych formaldehyd, tworz¹cychrakotwórcze nitrozoaminy. Tak¿e produkty przemian chemicznych i mikrobiologicznychu¿ywanych pestycydów nie mog¹ wykazywaæ dzia³ania toksycznego, rakotwórczego,uczulaj¹cego itp. [30]. Pestycydy organiczne maj¹ okre�lony czas trwa³o�ci, determi-nuj¹cy czas karencji (najkrótszego okresu, jaki musi up³yn¹æ od ostatniego kontakturo�lin z preparatem do terminu ich zbioru i spo¿ycia) [28].

MECHANIZMY NABYWANIA ODPORNO�CINA �RODKI OCHRONY RO�LIN

Rozwój odporno�ci na pestycydy jest procesem ewolucyjnym, w którym dany pestycyddzia³a jako presja selekcyjna na populacjê zró¿nicowan¹ genetycznie pod wzglêdemodporno�ci na niego. Tempo tego procesu zale¿y od zró¿nicowania genetyczn-ego tej populacjioraz od intensywno�ci selekcji [23]. Okre�lenie charakteru odporno�ci i zidentyfikowanieodpowiedzialnych za ten mechanizm mutacji powinno w przysz³o�ci pozwoliæ, w powi¹zaniuz badaniami z dziedziny genetyki populacyjnej i ekologii, na stworzenie zintegrowanychtechnik ochrony ro�lin (ang. Integrated Pest Management, IPM) [39].

Wra¿liwo�æ organizmu na dany zwi¹zek zale¿y od trzech cech: istnienia w komórceelementu docelowego dla pestycydu, posiadania mechanizmu transportu substancji downêtrza komórki oraz braku enzymów inaktywuj¹cych lub modyfikuj¹cych te zwi¹zki.Zmiana którejkolwiek z tych cech prowadzi do nabycia odporno�ci przez organizm[18].W ka¿dej populacji, obok dominuj¹cych form wra¿liwych, mog¹ w wyniku mutacji,krzy¿owania i heterokariozy (u grzybów) pojawiæ siê osobniki odporne. Formy te,pocz¹tkowo nieliczne, wskutek selekcyjnego dzia³ania pestycydu, stopniowo zaczynaj¹dominowaæ w populacji. Prawdopodobieñstwo nabycia odporno�ci w du¿ym stopniu,obok zmienno�ci gatunkowej organizmu, zale¿y od mechanizmu dzia³ania zwi¹zku.Pestycydy dzia³aj¹ce na kilka uk³adów enzymatycznych jednocze�nie (np. zak³ócaj¹cefunkcje energetyczne) stwarzaj¹ mniejsze niebezpieczeñstwo uodpornienia siê osobnikani¿ zwi¹zki selektywne, dzia³aj¹ce na �ci�le okre�lone funkcje. Odporno�æ na pestycydywchodz¹ce w specyficzne reakcje z elementami komórki (np. inhibitory syntezyergosterolu � zwi¹zki benzimidazolowe) wykszta³ca siê czêsto w bardzo krótkim czasiena skutek pojedynczych mutacji punktowych. Przyk³ady mutacji punktowych nadaj¹-cych odporno�æ przedstawiono w tabeli 4.

14

6K

. NO

WA

CZ

YK

, A. O

BR

ÊPA

LS

KA

-ST

ÊP

LO

WS

KA

ydycoibanæ�onropdohcyc¹jadanhcywotknupijcatumyda³kyzrP.4ALEBAT

O mzinagr B dycoi G alorogejine Z usawkonimaanaim U igaw .tiL

airessieNeaeohrronog

anilkycartet 1Jspr � enlamosobyrejudok01Sok³aib

75laV → nlG/ueL/teM acsjeimu¿ilbopwANRyrutkurtsanaimzukytoibytnaainezc¹³yzrp

]61[

ilocaihcirehcsE *71Bnicorcim Bryg ßêktsondejdopejudok�yzarygjenjyretkab

157prT → grA CGwTAajcyznartanjówdop ]6[

airessieNeaeohrronog

ynolonihcoroulf.pn

anycaskolforpic

Crap ¹njyretkabejudok�VIêzaremoziopot

68psA → nsA78reS → elI88reS → orP19ulG → ylG

]7[

sanomoduesPasonigurea

anycaskolforpicanycaskolfo

anynaskolfron

Aryg êktsondejdopejudok� αyzarygjenjyretkab

Crap ¹njyretkabejudok�VIêzaremoziopot

38rhT → elI78psA → nsA/ylG

08reS → ueL48ulG → syL

]52

]52

sanomodymalhC,iitdrahnier

succocohcenyS .ps

nanyzartaUMCD

nizubirtem

1Absp Qok³aibyc¹judokneg�B

462reS.pn → alA/ulG/ylGsyC/rhT/orP

552ehP → ryT/ueL172ueL → alA/teM/laV

ylG462reSajcatumhcyzs¿ywnil�oruæ�onwytkudorp¹nozsjeinmzejudowop

yzetnysotofæ�onwytkefeñeipotsanawy³pwijcatumajcalumuk

ic�onropdo

]13[

sitsycohcenyS nizubirtemanyzarta

linyxoi

1Absp Qok³aibyc¹judokneg�B

152alA → laV842elI → rhT662nsA → rhT462reS → alA

ynlteiw�sertsanæ�owil¿arwanozskêiwzñeipotsanawy³pwijcatumajcalumuk

ic�onropdo

]72[

xamenicylG anyzarta �Absp Qok³aibyc¹judoknegB

862reS → orP ynlteiw�sertsanæ�owil¿arwanozskêiwz ]1[

147M

EC

HA

NIZ

MY

OD

PO

RN

O�

CI

.dc.4ALEBAT

O mzinagr B dycoi G alorogejine Z anaimusawkonima

U igaw .tiL

munaloSmusorebut

anyzarta Absp yc¹judokneg�Qok³aib

B

462reS → rhT einbodopodwarp,yzetnysotofic�onwytkefeukdapskarbogenzcobahcucña³HO-ypurguinawohcazikêizd

hcynzcimehcñaz¹iwuinamyzrtuiusawkonimaeczcets¹zcw

]73[

,anirpucailicuLacitsemodacsuM

ydycytkesni,enzcinagroorofsof

nonizaid.pn

cL a 7E yc¹judokneg�êzaretselyskobrak

731ylG → psA762alA → laV382teM → ueL533rhT → siH853elI → ehP

,udycytkesniêzalordyhwyzaretselyskobrakanaimzanac¹jalawzopogenwytkaacsjeimijcamrofnokanaimz�

odjendogodijcyzopwydowikzcets¹zceineiwatsuijcarenegeriyzilordyhijckaerainezdaworpezrp

ejupêtsywowoktadodotsêzc;umyzneogenawolyrofsofuzaretse,054p.tyc,TSGajserpskeanozs¿ywdop

]62[

alihposorDretsagonalem

ydycytkesni,enzcinagroorofsof

noitalam.pn

eca neg�ohcolyteca ,yzaretsenil

EhCA

862ehP → ryT652ylG → **laV

161elI → laV033ehP → ryT863ylG → alA

;umyznehcynzcytilatakic�owic�a³wanaimzejupêtsanunegiipok¹bzcilzejulerokic�onropdomoizop eca

;awtzdeis¹sogejbulogenwytkaacsjeim¹zcytodejcatumajcalumuk;umyzneæ�onlibatsaneinwytagenotawy³pw

-�ezcondej,ic�onropdoserkazyzsrezsanawy³pwijcatumijcatumzandejoklyt;umyzneæ�onlibatsc¹jazsjeinmzein

EhCA¹ic�onwytka¹nozs¿ywdopotejusnepmok

]01[

]53[

.jdopijcibihnianagelopeina³aizd)* β ANDæinatêicezrpeintsejanatalpezrperótkzezrp,ecsjeimejukolbeinbodopodwarpdycoiretkaB.yzarygjenjyretkabumyzneic�onwytkatsorzwejudowopajcatum)**

148 K. NOWACZYK, A. OBRÊPALSKA-STÊPLOWSKA

Mo¿liwe jest równie¿ wyst¹pienie zjawiska odporno�ci krzy¿owej, polegaj¹cego nawykszta³ceniu odporno�ci na kilka substancji, nale¿¹cych do grupy zwi¹zków o podobnymmechanizmie dzia³ania. Zablokowanie mechanizmu dzia³ania substancji czynnej pozwalana uodpornienie siê na kilka zwi¹zków w wyniku kontaktu tylko z jednym z nich.

Przyk³adem mo¿e byæ powi¹zanie odporno�ci bakterii na streptomycynê z odporno�ci¹ nainne antybiotyki z grupy aminoglikozydów (odporno�æ krzy¿owa miêdzy metycylin¹, streptomycyn¹i tetracyklin¹) [9]. U grzybów czêsto wystêpuje zjawisko nabywania odporno�ci krzy¿owej,którego przyczyn¹ jest nadu¿ywanie fungicydów benzimidazolowych, dikarboksyimidowych ifenyloamidowych [2]. Zale¿no�ci miêdzy nabywaniem odporno�ci na najczê�ciej stosowaneinsektycydy przedstawiono na rycinie 1.

Dzia³anie presji selekcyjnej w kierunku zwiêkszania puli genów odporno�ciw populacji przejawia siê ju¿ w najwcze�niejszych stadiach rozwoju organizmów.Przyczyn¹ bardzo szybkiego uodpornienia siê chwastów na herbicydy � inhibitory ALSjest wyst¹pienie mutacji punktowych w genie enzymu syntazy acetylomleczanowej.Uwa¿a siê, ¿e na s³upku kie³kuj¹ jedynie zmutowane ziarna py³ku, co zwiêkszaprawdopodobieñstwo utrzymania siê i rozprzestrzenienia mutacji w populacji [12].

Ewolucyjny proces nabywania odporno�ci na �rodki ochrony ro�lin mo¿e s³u¿yæjako dobry model adaptacji organizmów. Adaptacja ta mo¿e odbywaæ siê ró¿nymidrogami, które zazwyczaj determinuj¹ szybko�æ wykszta³cenia odporno�ci oraz jejmechanizm. Przyk³ady niektórych mechanizmów nabywania odporno�ci zaprezentowanow tabeli 5.

Mutacje punktowe powoduj¹ce zmianê w³a�ciwo�ci i/lub struktury bia³ka docelowego

Mutacje punktowe mog¹ zmieniaæ konformacjê miejsca wi¹zania pestycydu dobia³ka, przez co wi¹zanie z pestycydem jest nietrwa³e lub wrêcz niemo¿liwe. Przyk³ademmo¿e byæ mutacja w genie kana³u sodowego owadów, powoduj¹ca niewra¿liwo�ætego kana³u na pyretroid [46]. Za zmianê w interakcji enzymu z inhibitorem (tzw.herbicydami typu fop i dim � haloxyfop, sethoxydim) odpowiada te¿ mutacja punktowaw genie plastydowej karboksylazy acetylo-CoA, dziêki czemu herbicydy te nie inak-tywuj¹ docelowego enzymu [44]. Ocenia siê, ¿e minimum 5 ró¿nych mutacji punktowychw miejscu wi¹zania insektycydu przez AChE odpowiada, pojedynczo lub wspólnie, zazró¿nicowany stopieñ odporno�ci na zwi¹zki fosforoorganiczne i insektycydykarbamylowe [3,35].

Dwie mutacje punktowe powoduj¹ powstanie izoformy syntazy celulozowej niewra¿liwej naherbicydy izoksabenowe i tiazolimidowe [32]. Z kolei, wywo³ane mutacjami punktowymizmniejszone powinowactwo enzymu sterolo-14α-demetylazy do fungicydów imidazolowych itriazolowych odpowiada za znaczne zmniejszenie skutków dzia³ania prochlorazu i innychfungicydów nale¿¹cych do tych grup [8].

Zmutowane odporne bia³ko mo¿e byæ jednak mniej stabilne, przy czym stabilno�æ jestskorelowana z liczb¹ mutacji punktowych w pierwotnym genie. Zale¿no�æ tak¹ udoku-mentowano w przypadku zmutowanego genu dla AChE u Drosophila melano-gaster [35].

149MECHANIZMY ODPORNO�CI

RYCINA 1. Zale¿no�ci w wystêpowaniu odporno�ci krzy¿owej na najczê�ciej u¿ywane grupyinsektycydów. W ramkach podano grupy zwi¹zków bêd¹cych sk³adnikami preparatów insektycydowych.Kursyw¹ wypisane zosta³y nazwy enzymów detoksykuj¹cych odpowiadaj¹cych za odporno�æ na danegrupy insektycydów (wg [3], zmieniono): kdr* (ang. knockdown resistance) � odporno�æ na szok,odporno�æ uk³adu nerwowego owadów na parali¿ wywo³any insektycydami blokuj¹cymi kana³y jonowe;** � iwermektyny nale¿¹ do syntetyzowanych przez bakterie z rodzaju Streptomyces zwi¹zków z grupylaktonów makrocyklicznych stosowanych jako nematocydy i insektycydy, blokuj¹ bramkowane kwasemglutaminowym kana³y sodowe bezkrêgowców, co prowadzi do parali¿u miê�ni

15

0K

. NO

WA

CZ

YK

, A. O

BR

ÊPA

LS

KA

-ST

ÊP

LO

WS

KA

ALEBAT ydycytsepannil�orwókindokzsiwónegotapic�onropdowómzinahcemhcynralukelomyda³kyzrP.5

eM mzinahcaicyban

ic�onropdo

ic�onropdomzinahcem-da³kyzrP ukz¹iwzjazdor,udycytseppyT -.aretiLarut

ajcatuMawotknup

udiorterypainaz¹iwucsjeimwogewodosu³anakeinegwajcatum�usawk(ABAGezrotpecerwusawkonimaanaimz� γ -o³samonima-

)ogew� êzalordyhwyzaretseic�onzcifycepsanaimz,usawkonima1anaimz

udycytkesnijewozolulecyzatnysunegeinoigermynwytawresnokeinliswajcatum�

)diorteryp(ydycytkesnIi)noitalam(eworofsofonagroydycytkesnI

)ruxoporp(ewolymabrak)noitalam(eworofsofonagroydycytkesnI

)ruxoporp(ewolymabraki)nebaskozi,ynonidilozait(ydycibreH

]64[]3[

]3[

]23[

ajcakifilpmAunegiipok

054pumorhcotycyzanegyskoonomajserpskedan�yzaretseiipokybzciltsorzw�

hcywonoitatulgzarefsnartajserpskedan�

.)kinzcomolynef(ydycibreH,)diorteryp(ydycytkesnIi)noitalam(eworofsofonagroydycytkesnI

)ruxoporp(ewolymabrak)rolhcalotem,rolhcoteca(ewodilinatecarolhcydycibreH

]63[]64[]3[

]41[

anaimZ -libatsANRmic�on

yzanegyskoonomunegutpyrksnartic�onlibatseinezskêiwz� umorhcotycijcatumketuksw054p

)diorteryp(ydycytkesnI ]64[

ajserpskedaNanaimzbul

awtcawoniwopak³aibod

ogewolecod

41-oloretsawtcawoniwopanaimz� α yzalytemed-wórotpecerodyrCak³aibainazc¹³yzrphcacsjeimwnaimzeleiw�

ynanzeinmzinahcem�wódawoeicilejwhcywokrómokretelynefidupytudycibrehainezc¹³yzrpucsjeimwynaimz�

e³awrteinarotibihnieinezc¹³oP.XIunegonyrifropotorpyzadyskood

ewolozairti)zarolhcorp(ewolozadimiydycignuF)yrC(ydycytkesnioiB

H )nefroulfyxo,nefroulfica(ydycibre

]8[]33[

]91[

ajcazilaminiMwóktuksaina³aizd

udycytsep

izdeiwopdowwó³angysijckudsnartukalzszanikPAMajcawytkarepih�ynzcytomsorepihsertsan

ynwytkatropsnart,ewono³bypmopzezrpudycytsepeinawusu�jewokrómokyno³bhcywozczsu³twósawkuda³ksanaimz�

ydycibreh,)linoxoidulf(ewoloriplynefydycignuFewodimiyskobrakid

ewolozairti)zarolhcorp(ewolozadimiydycignuF)ywoinoklaznebkerolhc(dycoiretkaB

]54[

]8[]04[

151MECHANIZMY ODPORNO�CI

Amplifikacja kopii genu

Strategia ta ma na celu osi¹gniêcie wy¿szego poziomu ekspresji genów koduj¹cychbia³ka odpowiedzialne za detoksykacjê ksenobiotyków. Najczêstszym przyk³adem jestzwiêkszenie kopii genu esterazy do ponad 250 u owadów, m.in. komarów, zwiêkszaj¹ceodporno�æ na zwi¹zki fosforoorganiczne i karbaminiany, dziêki szybszej detoksykacjitych insektycydów [24].

Mutacje punktowe powoduj¹ce zmianê w³a�ciwo�cii/lub struktury bia³ka innego ni¿ docelowe

Istnieje równie¿ mechanizm odporno�ci polegaj¹cy na modyfikacji niektórychenzymów detoksykuj¹cych, niespecyficznych w stosunku do danego pestycydu i niebêd¹cych celem dzia³ania tych zwi¹zków. W wyniku mutacji specyficzno�æ takiegoenzymu mo¿e zostaæ zmieniona w kierunku wiêkszego powinowactwa do konkretnegozwi¹zku, co pozwala organizmom na skuteczn¹ detoksykacjê lub inhibicjê pestycydu.Przyk³adem mog¹ byæ esterazy, tworz¹ce rodzinê z³o¿on¹ z sze�ciu grup bia³ekenzymatycznych. U Diptera wystêpuj¹ one jako zgrupowanie genów na tym samymchromosomie. Poza mechanizmem odporno�ci polegaj¹cym na amplifikacji kopiiwielogenowych, mog¹ wyst¹piæ równie¿ mutacje punktowe modyfikuj¹ce pojedynczegeny danej grupy. Na przyk³ad zmiana niespecyficznej esterazy w specyficzn¹ dladanego insektycydu hydrolazê mo¿e zaj�æ w wyniku zmiany jednego aminokwasu wsekwencji bia³ka [3,26].

Zwiêkszenie poziomu transkrypcji genów enzymów detoksykuj¹cych

Najczê�ciej wystêpuj¹cym mechanizmem odporno�ci owadów na insektycydy jestwzmo¿ona transkrypcja genów enzymów detoksykuj¹cych: esteraz, oksydaz, transferazglutationowych [3,10]. Na przyk³ad w odpowiedzi na presjê selekcyjn¹ wywieran¹przez insektycydy chloracetanilidowe (atrazyna) u muchy domowej wystêpujezwiêkszenie poziomu transkrypcji transferaz glutationowych i esteraz bior¹cych udzia³w detoksykacji tych zwi¹zków [11]. Przyk³adem podobnego mechanizmu u ro�lin mo¿ebyæ nadekspresja syntetazy γ-glutamylocysteiny (γECS), enzymu regulatorowego wprocesie biosyntezy glutationu. Podwy¿szenie ekspresji γECS oraz transferaz glutatio-nowych jest �ród³em odporno�ci na herbicydy chloracetanilidowe u topoli [14].

Nadekspresja bia³ka docelowego dla pestycydu

W wyniku stosowania insektycydów karbamylowych i zwi¹zków fosforoor-ganicznych mo¿e wykszta³ciæ siê mechanizm odporno�ci polegaj¹cy na biosynteziewiêkszej ilo�ci kopii acetylocholinesterazy. Czê�æ cz¹steczek enzymu pozostaje wówczaszdefosforylowana i aktywna, a poziom aktywnej AChE �ci�le koreluje ze stopniemodporno�ci [10]. Zazwyczaj jednak mechanizm ten wi¹¿e siê z wystêpowaniem mutacjipunktowych w genie AChE. Ze wzglêdu na to, ¿e mutacje punktowe w genie enzymupowoduj¹ jego zmniejszon¹ aktywno�æ i stabilno�æ, nadekspresja kompensuje teniekorzystne zmiany poprzez zwiêkszenie ilo�ci kopii bia³ka [35].

152 K. NOWACZYK, A. OBRÊPALSKA-STÊPLOWSKA

Stabilizacja mRNA

Poziom enzymów mo¿e zostaæ zwiêkszony dziêki zapewnieniu wiêkszej stabilno�citranskryptu. Prawdopodobnie mutacja w jednym z genów monooksygenazy cytochromu p450wp³ywa na zwiêkszon¹ stabilno�æ transkryptu tego genu i w ten sposób zwiêkszawewn¹trzkomórkowy poziom enzymu, co wp³ywa na odporno�æ owadów na pyretroid [46].

Metabolizm i detoksykacja pestycydu

Czêstym �ród³em odporno�ci jest zwiêkszenie poziomu i/lub aktywno�ci zwi¹zkówwi¹¿¹cych ksenobiotyki (np. glutation, fitochelatyny) lub specyficznych enzymówbior¹cych udzia³ w inaktywacji pestycydu [8,10]. Przyk³adem mog¹ byæ bakterie odpornena analog kwasu glutaminowego � fosfinotricynê. Syntetyzuj¹ one enzym specyficzniego inaktywuj¹cy � acetylotransferazê fosfinotricyny [21].

Odporno�æ mo¿e wynikaæ równie¿ z braku aktywnej formy enzymu, np. owadyodporne na toksyczne bia³ko Cry B. thuringiensis nie maj¹ w jelicie proteaz zwykletrawi¹cych protoksynê, w zwi¹zku z czym niepoddany obróbce proteolitycznejbioinsektycyd pozostaje w formie nieaktywnej [33].

Minimalizacja skutków dzia³ania pestycydu

Tego typu strategie odporno�ciowe skutkuj¹ zwiêkszon¹ odporno�ci¹ na toksycznedotychczas zwi¹zki poprzez: zmniejszenie stopnia wch³aniania pestycydu do komórki(zmiany w sk³adzie �ciany komórkowej, jej uszczelnienie, zmiany w budowie kana³ówb³onowych, którymi toksyczne substancje przedostaj¹ siê przez b³onê, zwiêkszenie ilo�cii aktywno�ci pomp b³onowych usuwaj¹cych toksyny na zewn¹trz komórki). Zwykle zaos³abienie skutków dzia³ania pestycydów odpowiada zwiêkszenie naturalnej zdolno�cidetoksykacji reaktywnych form tlenu powsta³ych w wyniku dzia³ania pestycydu nadrodze szlaku antyoksydacyjnego. Czêsto tego typu odporno�æ, zwi¹zana ze zwiêkszon¹aktywno�ci¹ lub ilo�ci¹ kopii enzymów szlaku antyoksydacyjnego, wystêpuje u ro�linodpornych na herbicydy uszkadzaj¹ce fotosystem II. W odpowiedzi na herbicydydikarboksyimidowe i fungicydy fenylpirolowe, zwiêkszaj¹ce poziom akumulacji gliceroluw komórkach, u odpornych ro�lin i grzybów nastêpuje hiperaktywacja MAP kinazszlaku transdukcji sygna³ów zwi¹zanego ze stresem osmotycznym i przywrócenieprawid³owego ci�nienia osmotycznego w komórce [45]. Mo¿liwe jest te¿ aktywneusuwanie ksenobiotyku poza komórkê w drodze transportu aktywnego, jak to ma miejsceu niektórych grzybów odpornych na prochloraz [8]. U bakterii czêstym mechanizmemodporno�ci jest zmiana sk³adu kwasów t³uszczowych b³ony, jej struktury oraz zwiêkszonasynteza kwasów tejchojowych, co radykalnie zmniejsza przepuszczalno�æ b³ony dlawielu antybiotyków [40].

Najczêstsz¹ drog¹ przekazywania genów odporno�ci u bakterii jest koniugacja.W genomie bakteryjnym odporno�æ mo¿e byæ kodowana zarówno na chromosomiebakteryjnym, jak i przez plazmidy. Je¿eli plazmid wystêpuj¹cy w komórce nale¿y dokoniugacyjnych, odporno�æ mo¿e byæ przekazywana nawet miêdzy ró¿nymi gatunkamibakterii, w dodatku proces ten nie zale¿y od obecno�ci lub braku antybiotyków w

153MECHANIZMY ODPORNO�CI

�rodowisku. Na przyk³ad gen odporno�ci na metycylinê u Staphylococcus aureus(Gram+) powsta³ z genu β-laktamazy S. aureus i fragmentu genu pochodz¹cego z innejbakterii, prawdopodobnie z E. coli (Gram-), koduj¹cego bia³ko wi¹¿¹ce penicylinê [18].

Mechanizm dzia³ania biocydów wp³ywa na czas wykszta³cenia siê odporno�ci nadany zwi¹zek. Odporno�æ na substancje niespecyficznie blokuj¹ce ró¿ne uk³adyenzymatyczne wykszta³ca siê wolniej ni¿ w przypadku zwi¹zków wysoce selektywnychw stosunku do substratu.

EWOLUCJA ODPORNO�CI

Genetyczne podstawy odporno�ci na pestycydy graj¹ decyduj¹c¹ rolê dla ryzykadalszego rozprzestrzenienia siê odporno�ci. Nag³y spadek efektywno�ci pestycydu jestbardziej prawdopodobny, gdy odporno�æ jest skutkiem mutacji w jednym genie (np.gwa³towny rozwój oporno�ci na benzimidazole w populacji grzybowych patogenówro�lin). Je¿eli odporno�æ pojawia siê dopiero w efekcie synergistycznego dzia³ania dwóchzmienionych genów, dopiero mutacja w obu loci powoduje jej wyst¹pienie. Stopniowezmiany w kierunku zmniejszonej wra¿liwo�ci na �rodki ochrony ro�lin maj¹ miejsce,gdy odporno�æ jest w danej populacji pod kontrol¹ poligenow¹. Selekcja jest w tymprzypadku raczej kierunkowa ni¿ ró¿nicuj¹ca [8]. Wykorzystywane jest wówczaszjawisko naturalnego zró¿nicowania wra¿liwo�ci na pestycydy u organizmów w populacji[19]. Mechanizmy odporno�ci s¹ bardzo z³o¿one, gdy¿ na efekt dzia³ania pestycyduwp³yw ma, poza genotypem patogena, równie¿ jego stan fizjologiczny i czynniki�rodowiskowe, w tym obecno�æ i aktywno�æ naturalnych wrogów.

Skutki nabycia odporno�ci równie¿ bywaj¹ zró¿nicowane. Substytucja w jednymlocus z allelu wra¿liwo�ci w allel odporno�ci mo¿e mieæ wp³yw na zmianê bioche-micznych i fizjologicznych w³a�ciwo�ci rozwojowych organizmu. Nabycie odporno�cina pestycydy mo¿e mieæ negatywny wp³yw na ¿ywotno�æ patogena w warunkachbraku kontaktu z pestycydem, jak równie¿ na jego ogóln¹ kondycjê i p³odno�æ.Teoretycznie, wobec tego, ¿e mutacje w allel odporno�ci wp³ywaj¹ negatywnie na¿ywotno�æ organizmów, allele te s¹ z powodu selekcji naturalnej rzadkie w populacjachatakuj¹cych ro�liny niechronione pestycydami. Nabyta cecha odporno�ci mog³aby wiêc,w warunkach zaprzestania stosowania pestycydu, ulec rewersji pod wp³ywem selekcjinaturalnej. Tak siê jednak nie dzieje, badania empiryczne wskazuj¹ bowiem, ¿e negatywnekoszty nabycia odporno�ci s¹ w warunkach polowych w znacznym stopniu ograniczane[23]. Zamiast rewersji, czê�ciej wystêpuje ewolucja kompensacyjna. Istotnie, po nabyciuodporno�ci przez pierwotnie wra¿liwego patogena, jego ¿ywotno�æ i tempo metabolizmumog¹ siê zmniejszyæ. Jednak w warunkach braku pestycydu w �rodowisku, w genomiepatogena zachodz¹ mutacje kompensuj¹ce, zwiêkszaj¹ce poziom metabolizmu i ogóln¹kondycjê organizmu. W warunkach ponownego zastosowania pestycydu, patogenypozostaj¹ odporne, a ich ¿ywotno�æ utrzymuje siê na wysokim poziomie. Ewolucja iadaptacja s¹ bowiem procesami postêpowymi i nieodwracalnymi [20].

154 K. NOWACZYK, A. OBRÊPALSKA-STÊPLOWSKA

WPROWADZANIE ODPORNO�CIJAKO STRATEGIA OCHRONY RO�LIN

Przyk³ady omówione powy¿ej koncentrowa³y siê na zgadnieniu odporno�ci naturalnej. Wcelu podwy¿szenia produktywno�ci upraw mo¿na równie¿ zastosowaæ biotechnologicznewprowadzanie odporno�ci do genomów organizmów. Coraz popularniejsze staje siêwykorzystanie biotechnologicznych metod konstruowania ro�lin uprawnych odpornych nasubstancje stosowane dla ich ochrony. Alternatyw¹ dla bezpiecznego dla jednoli�ciennychstosowania 2,4-D coraz czê�ciej staje siê wprowadzanie do genomu ro�lin uprawnychgenu odporno�ci na stosowany herbicyd. Dziêki odporno�ci ro�lin uprawnych mo¿nazwiêkszyæ dawkê stosowanego �rodka chwastobójczego bez obaw o wysoko�æ plonu.Niebezpieczeñstwu przeniesienia siê tych genów do genomu chwastów w wynikuzapylenia zapobiega siê poprzez klonowanie genów odporno�ci do genomu plastydowegolub przez podzielenie konstruktu i umieszczenie go w dwóch ró¿nych genomach ro�liny:plastydowym i j¹drowym [5,38]. Zwykle wprowadzana jest odporno�æ na herbicydy oszerokim spektrum dzia³ania. Przyk³adem mo¿e byæ wprowadzenie dodatkowej kopiigenu enzymu EPSPS do genomu ro�lin uprawnych, co w znacznym stopniu zwiêkszy³oich odporno�æ na glyfosat [28].

Odporno�æ na szkodniki mo¿na uzyskaæ poprzez produkcjê ro�lin produkuj¹cych toksyny(m.in. bawe³na z wklonowanym i ulegaj¹cym ekspresji genem bia³ka Cry pochodz¹cym zgenomu B. thuringiensis). Podej�cie takie jest bardzo korzystne, mo¿na bowiem ograniczyæekspresjê toksyn jedynie do tkanek zagro¿onych inwazj¹ szkodników. Ponadto odporno�æna patogena staje siê dziedziczna, co ogranicza koszty ochrony uprawy [33].

Niebezpieczeñstwo nabycia przez szkodniki odporno�ci wystêpuje równie¿ w przy-padku wykorzystywania toksyn syntetyzowanych przez ro�liny. Dlatego metoda syntezybioinsektycydów w organizmach ro�linnych (tak jak i podczas konwencjonalnegostosowania pestycydów) wymaga osi¹gniêcia na tyle wysokiej ekspresji bia³ka (stê¿eniapestycydu), by wyeliminowaæ osobniki heterozygotyczne pod wzglêdem odporno�ci.Wówczas odporne homozygoty bêd¹ krzy¿owaæ siê z osobnikami wra¿liwymi, cowp³ynie na opó�nienie wykszta³cenia siê fenotypu odporno�ci w populacji.

STRATEGIE ZAPOBIEGANIA NABYWANIU ODPORNO�CINA �RODKI OCHRONY RO�LIN

Wobec szybkiego nabywania odporno�ci przez patogeny i szkodniki ro�lin,szczególnie najszybciej i najskuteczniej na dzia³aj¹ce selektywnie pestycydy organiczne,straty w uprawach s¹ bardzo wysokie. Poszukuje siê zatem strategii zapewniaj¹cychochronê przed wykszta³caniem przez szkodniki odporno�ci na �rodki ochrony ro�lin.

Zaleca siê przede wszystkim stosowanie, zamiennie lub jednocze�nie, kilku ró¿nychmetod zwalczania szkodników upraw, ³¹czenie chemicznych i niechemicznych metodochrony ro�lin, wykorzystanie naturalnych antagonistów patogena (biokontrola) orazrotacjê upraw na danym obszarze. Odporno�ci krzy¿owej zapobiega stosowanie

155MECHANIZMY ODPORNO�CI

mieszanek lub zamienne stosowanie pestycydów o ró¿nym mechanizmie dzia³ania [12].Zalecane jest te¿ pozostawianie obszarów, na których nie stosuje siê pestycydu, abymog³a przetrwaæ czê�æ populacji patogena nios¹ca geny wra¿liwo�ci na dany pestycyd.Zwiêksza to prawdopodobieñstwo krzy¿owania siê homozygotycznych form odpornychz homozygotami wra¿liwymi, co zapobiega dryfowi genetycznemu prowadz¹cemu dowykszta³cenia form homozygotycznych, odpornych na stosowany �rodek [4]. Narycinie 2. przedstawiono schemat zmian w populacji poddanej takiej presji selekcyjnej.Wystêpowanie naturalnych wrogów szkodników upraw mo¿e w du¿ym stopniu wp³ywaæna powodzenie strategii ochrony ro�lin. Nawet jedynie czê�ciowo skuteczna biokontrolaw po³¹czeniu z metodami chemicznymi daje korzystny efekt synergistyczny, wp³ywaj¹cznacz¹co na obni¿enie liczebno�ci szkodników [39].

Wydaje siê, ¿e w przysz³o�ci najbardziej efektywne i najszerzej stosowane bêd¹tzw. zintegrowane techniki ochrony ro�lin, ³¹cz¹ce technologie biokontroli ze stosowa-niem biopestycydów, pestycydów chemicznych i odmian ro�lin uprawnych odpornychna pestycydy. Jest to podej�cie ekologiczne, uwzglêdniaj¹ce liczne interakcje zachodz¹cemiêdzy organizmami, wp³yw elementów �rodowiska oraz mechanizmy adaptacyjne iewolucyjne w populacjach szkodników. Poza znacznym ograniczeniem kosztów ochronyro�lin techniki te pozwol¹ ograniczyæ stopieñ dewastacji �rodowiska naturalnego [39].

LITERATURA

[1] ALFONSO M, PUEYO JJ, GADDOUR K, ETIENNE A-L, KIRILOVSKY D,PICOREI R. lnduced new mutation of D1 Serine-268 in soybean photosynthetic cell cultures producedatrazine resistance, increased stability of S

2Q

B-, and S

3Q

B- states and increased sensitivity to light stress.

Plant Physiol 1996; 112: 1499�1508.[2] BORECKI Z. Nauka o chorobach ro�lin. Pañstwowe Wyd. Rolnicze i Le�ne, Warszawa 2001.[3] BROGDON WG, McALLISTER JC. Insecticide resistance and vector control. Emerg Infect Dis 1998; 4:

605�613.[4] CARRIERE Y, TABASHNIK BE. Reversing insect adaptation to transgenic insecticidal plants. Proc R Soc

Lond B 2001; 268: 1475�1480.[5] CHIN HG, KIM GD, MARIN I, MERSHA F, EVANS TC Jr., CHEN L, XU MQ, SRIHARSA P. Protein trans-

splicing in transgenic plant chloroplast: Reconstruction of herbicide resistance from split genes. ProcNatl Acad Sci USA 2003; 100: 4510�4515.

[6] DEL CASTILLO FJ, DEL CASTILLO I, MORENO F. Construction and Characterization of Mutations atCodon 751 of the Escherichia coli gyrB Gene That Confer Resistance to the Antimicrobial PeptideMicrocin B17 and Alter the Activity of DNA Gyrase. J Bacter 2001; 183: 2137�2140.

[7] DEGUCHI T, YASUDA M, NAKANO M, KANEMATSU E, OZEKI S, NISHINO Y, EZAKI T, MAEDA S-I, SAITO I, KAWADA Y. Rapid screening of point mutations of the Neisseria gonorrhoeae parC geneassociated with resistance to quinolones. J Clin Microb 1997; 35: 948�950.

[8] DYER PS, HANSEN J, DELANEY A, LUCAS JA. Genetic control of resistance to the sterol 14α-demethylase inhibitor fungicide prochloraz in the cereal eyespot pathogen Tapesia yallundae. ApplEnvir Microb 2000; 66: 4599�4604.

[9] FALKINER FR. The consequences of antibiotic use in horticulture. J Antimicr Chemoth 1998; 41: 429�431.[10] FOURNIER D, BRIDE JM, HOFFMANN F, KARCH F. Acetylcholinesterase. Two types of modifications

confer resistance to insecticide. J Biol Chem 1992; 267: 14270�14274.[11] FOURNIER D, BRIDE JM, POIRIE M, BERGE JB, PLAPP FW Jr. Insect glutathione S-transferases.

Biochemical characteristics of the major forms from houseflies susceptible and resistant to insecticides.J Biol Chem 1992; 3: 1840�1845.

156 K. NOWACZYK, A. OBRÊPALSKA-STÊPLOWSKA

RYCINA 2. Presja selekcyjna wywierana na populacjê przez zastosowanie pestycydu i mo¿liwo�æwp³ywania na rozwój odporno�ci (wg [18], zmieniono): 1. Populacja w warunkach braku kontaktu zpestycydem; w populacji pierwotnej wiêkszo�æ osobników jest wra¿liwa. 2. Zastosowanie pestycydu� prze¿ywaj¹ i rozmna¿aj¹ siê tylko osobniki odporne. 3. Zaprzestanie stosowania �rodka � mo¿liwe s¹min. 2 drogi rozwoju populacji. 4a. D³u¿szy czas bez kontaktu z pestycydem � pojawiaj¹ siê spontanicznemutanty wra¿liwe, w populacji obecnych jest du¿o homozygot odpornych. Nast¹pi³a zmiana pierwotnejstruktury populacji w kierunku fenotypu odporno�ci. 4b. Rozwój sytuacji przy pozostawieniu obszarów,na których nie stosowano pestycydu � mo¿liwe jest krzy¿owanie siê homozygot odpornych z wra¿liwymihomozygotami z terenów, na których nie stosowano �rodków ochrony ro�lin. Powstaje struktura populacjisprzyjaj¹ca odrodzeniu siê fenotypu wra¿liwo�ci

157MECHANIZMY ODPORNO�CI

[12] GAWROÑSKI SW. Chwasty odporne: mechanizm odporno�ci, rozprzestrzenianie i zapobieganie wyst¹-pieniu. XLV Sesja Naukowa IOR 2005.

[13] GIRVAN MS, BULLIMORE J, BALL AS, PRETTY JN, OSBORN MA. Responses of active bacterial andfungal communities in soil under winter wheat to different fertilizer and pesticide regimens. Appl EnvirMicrob 2004; 70: 2692�2701.

[14] GULLNER G, KÖMIVES T, RENNENBERG H. Enhanced tolerance of transgenic poplar plants overex-pressing γ-glutamylcysteine synthetase towards chloracetanilide herbicides. J Exp Bot 2001; 52: 971�979.

[15] HARBORNE JB. Ekologia biochemiczna. Wyd. Naukowe PWN, Warszawa 1997.[16] HU M, NANADI S, DAVIES C, NICHOLAS RA. High level chromosomally mediated tetracycline

resistance in Neisseria gonorrhoeae results from a point mutation in the rps-J gene encoding ribosomalprotein S10 in combination with the mtrR and penB resistance determinants. Antimicrob Agents Ch2005; 49: 4327�4334.

[17] KANG TJ, SEO JE, LOC NH, YANG MS. Herbicide resistance of tobacco chloroplasts expressing the bargene. Molec Cells 2003; 16: 60�66.

[18] KHACHATOURIANS GG. Agricultural use of antibiotics and the evolution and transfer of antibiotic-resistant bacteria. Canad Med Assoc J 1998; 159: 1129�1136.

[19] LERMONTOVA I, GRIMM B. Overexpression of plastidic protoporphyrinogen IX oxidase leads toresistance to the diphenyl-ether herbicide acifluorfen. Plant Physiol 2000; 122: 75�83.

[20] LEVIN BR, PERROT V, WALKER N. Compensatory mutations and the population genetics of adaptiveevolution in bacteria. Genetics 2000; 154: 985�997.

[21] LUTZ KA, KNAPP JE, MALIGA P. Expression of bar in the plastid genome confers herbicide resistance.Plant Physiol 2001; 125: 1585�1590.

[22] LYR H, LAUSSMANN B, CASPERSON G. Mechanism of action of terrazol. Z Allg Mikrobiol 1975; 15:345�355

[23] MIYO T, OGUMA Y, CHARLESWORTH B. The comparison of intrinsic rates of increase amongchromosome-substituted lines resistant and susceptible to organophosphate insecticides in Drosophilamelanogaster. Genes Genet Syst 2000; 78: 373�382.

[24] MOUCHES C, PASTEUR N, BERGE JB, HYRIEN O, RAYMOND M, de SAINT VINCENT BR, deSILVESTRI M, GEORGHIOU GP. Amplification of an esterase gene is responsible for insecticide resi-stance in a California Culex mosquito. Science 1996; 233: 778�780.

[25] NAKANO M, DEGUCHI T, KAWAMURA T, YASUDA M, KIMURA M, OKANO Y, KAWADA Y.Mutations in the gyrA and parC genes in fluoroquinolone-resistant clinical isolates of Pseudomonasaeruginosa. Antimicr Agents Ch 1997; 41: 2289�2291.

[26] NEWCOMB RD, CAMPBELL PM, OLLIS DL, CHEAH E, RUSSELL RJ, OAKESHOTT JG. A singleamino acid substitution converts a carboxylesterase to an organophosphorus hydrolase and confersinsecticide resistance on a blowfly. Proc Natl Acad Sci USA 1997; 94: 7464�7468.

[27] PEREWOSKA I, ETIENNE A-L, MIRANDA T, KIRILOVSKY D. S1 destabilization and higher sensitivi-

ty to light in metribuzin-resistant mutants. Plant Physiol 1994; 104: 235�245.[28] PULLIN AS. Biologiczne podstawy ochrony przyrody. Wyd. Naukowe PWN, Warszawa 2004.[29] QUINLIVAN EP, McPARTLIN J, WEIR DG, SCOTT J. Mechanism of the antimicrobial drug trimetho-

prim revisited. FASEB J 2000; 14: 2519�2524.[30] RUPIÑSKI S. Substancje z licencj¹ na zabijanie. Chem Rev 2004; 4: 25�32.[31] SAJJAPHAN K, SHAPIR N, JUDD AK, WACKETT LP, SADOWSKY MJ. Novel psbA1 gene from a

naturally occurring atrazine-resistant cyanobacterial isolate. Appl Environ Microb 2002; 68: 1358�1366.

[32] SCHEIBLE WR, ESHED R, RICHMOND T, DELMER D, SOMERVILLE C. Modifications of cellulosesynthase confer resistance to isoxaben and thiazolidinone herbicides in Arabidopsis Ixr1 mutants. ProcNatl Acad Sci USA 2001; 98: 10079�10084.

[33] SCHNEPF E, CRICKMORE N, van RIE J, LERECLUS D, BAUM J, FEITELSON J, ZEIGLER DR, DEANDH. Bacillus thuringiensis and its pesticidal crystal proteins. Microb Mol Biol Rev 1998; 62: 775�806.

[34] SHAFER TJ, MEYER DA, CROFTON KM. Developmental neurotoxicity of pyrethroid insecticides:critical review and future research needs. Environ Health Perspect 2005; 113: 123�136.

[35] SHI MA, LOUGARRE A, ALIES C, FRÉMAUX I, TANG ZH, STOJAN J, FOURNIER D. Acetylcholin-esterase alterations reveal the fitness cost of mutations conferring insecticide resistance. BMC Evol Biol2004; 4: 5.

158 K. NOWACZYK, A. OBRÊPALSKA-STÊPLOWSKA

[36] SIMINSZKY B, CORBIN FT, WARD ER, FLEISCHMANN TJ, DEWEY RE. Expression of a soybeancytochrome P450 monooxygenase cDNA in yeast and tobacco enhances the metabolism of phenylureaherbicides. Proc Natl Acad Sci USA 1999; 96: 1750�1755.

[37] SMEDA RJ, HASEGAWA PM, GOLDSBROUGH PB, SINGH NK, WELLER SC. A serine-to-threoninesubstitution in the triazine herbicide-binding protein in potato cells results in atrazine resistance withoutimpairing productivity. Plant Physiol 1993; 103: 911�917.

[38] SUN L, GHOSH I, PAULUS H, XU MING-QUN. Protein trans-splicing to produce herbicide-resistantacetolactate synthase. Appl Envir Microb 2001; 67: 1025�1029.

[39] THOMAS MB. Ecological approaches and the development of �truly integrated� pest management. ProcNatl Acad Sci USA 1999; 96: 5944�5951.

[40] TO MS, FAVRIN S, ROMANOVA N, GRIFFITHS MW. Postadaptional resistance to benzalkoniumchloride and subsequent physicochemical modifications of Listeria monocytogenes. Appl Envir Microb2002; 68: 5258�5264.

[41] TOKARSKA-RODAK M, TO�-LUTY S, HARATYM-MAJ AN. Selected parameters of immunologicalresponse in hop growers during the period of intensive application of pesticides. Ann Agric Environ Med2004; 11: 227�231.

[42] WANG XIU-HONG, SMITH ROSS, FLETCHER JAMIE I, WILSON HARRY, WOOD CHRIS J, HOW-DEN MERLIN E H, KING GLENN F. Structure-function studies of ω-atracotoxin, a potent antagonist ofinsect voltage-gated calcium channels. Eur J Biochem 1999; 264: 488�494.

[43] www.bayercs.pl[44] ZAGNITKO O, JELENSKA J, TEVZADZE G, HASELKORN R, GORNOCKI P. An isoleucine/leucine

residue in the carboxyltransferase domain of acetyl-CoA carboxylase is critical for interaction witharyloxyphenoxypropionate and cyclohexanedione inhibitors. Proc Natl Acad Sci USA 2001; 98: 6617�6622.

[45] ZHANG Y, LAMM R, PILLONEL C, LAM S, XU JIN-RONG. Osmoregulation and fungicide resistance:the Neurospora crassa os-2 gene encodes a HOG1 mitogen-activated protein kinase homologue. ApplEnvir Microb 2002; 68: 532�538.

[46] ZHU YC, SNODGRASS GL. Cytochrome P450 CYP6X1 cDNAs and mRNA expression levels in threestrains of the tarnished plant bug Lygus lineolaris (Heteroptera: Miridae) having different susceptibilitiesto pyrethroid insecticide. Insect Mol Biol 2003; 12: 39�49.

Redaktor prowadz¹cy � Maria Olszewska

Otrzymano:15.09.2005 r.Przyjêto:25.01.2006 r.ul. Miczurina 20 60-318 Poznañe-mail: AO.Steplowska@ior.poznan.pl