Intensification in agriculture affects many insect species, including butterflies. Insect-resistant crops, such as Bt (Bacillus thuringiensis) maize, which produces a toxin active against Lepidoptera, are an alternative to insecticide sprays. Genetically modified crops are regulated in most countries and require an environmental risk assessment. In the European Union, such assessments include the use of simulation models to predict the effects on nontarget Lepidoptera (NTL). To support the assessment of protected NTL, we extended an individual-based, stochastic, spatially explicit mathematical model (LepiX) to include a wider range of exposure scenarios, a species-sensitivity distribution, and an option for repeated exposure of individuals. We applied the model to transgenic maize DAS-1507, which expresses a high concentration of Bt toxin in pollen that may be consumed by NTL larvae on their host plants nearby. Even in the most conservative scenario without repeated exposure, mortality estimates for highly sensitive species ranged from 41% to 6% at distances of 10-1000 m from the nearest maize field. Repeated exposure can cause additional mortality and thus is relevant for the overall risk assessment. Uncertainties in both exposure and ecotoxicity estimates strongly influenced the predicted mortalities. Care should be taken to include these uncertainties in the model scenarios used for decision-making. In accordance with other modeling results, our simulations demonstrated that mean mortality may not be safe for protected species. With its high pollen expression, DAS-1507 maize may pose risks to sensitive and protected butterfly and moth species that may be difficult to manage. High expression of Bt toxin in pollen is unnecessary for controlling target pests. Consequently, we suggest that Bt maize with high pollen expression not be cultivated in regions where protected butterflies are to be conserved.
La intensificación en la agricultura afecta a muchas especies de insectos, incluyendo a las mariposas. Los cultivos resistentes a los insectos, como el maíz Bt (Bacillus thuringiensis), el cual produce una toxina activa contra los lepidópteros, son una alternativa a los insecticidas. Los cultivos genéticamente modificados (GM) están regulados en la mayoría de los países y requieren de una evaluación de riesgo ambiental. En la Unión Europea (EU), dichas evaluaciones incluyen el uso de modelos de simulación para pronosticar los efectos sobre los lepidópteros no objetivo (LNO). Para apoyar a la evaluación de LNO protegidos, extendimos un modelo matemático espacialmente explícito, estocástico y basado en el individuo (LepiX) para incluir una mayor gama de escenarios de exposición, una distribución de la sensibilidad de las especies y una opción para la exposición repetida de los individuos. Aplicamos el modelo al maíz transgénico DAS‐1507, el cual expresa una alta concentración de toxina Bt en el polen que puede ser consumido por las larvas de LNO en una planta hospedera cercana. Incluso en el escenario más conservador sin una exposición repetida, las estimaciones de mortalidad para las especies altamente sensibles variaron entre el 41% y el 6% en distancias de 10‐1000 m a partir del campo de maíz más cercano. La exposición repetida puede causar mortalidad adicional y por lo tanto es relevante para la evaluación general del riesgo. La incertidumbre en las estimaciones de la exposición y la ecotoxicidad influyeron fuertemente sobre la mortalidad pronosticada. Se debe tener cuidado de incluir estas incertidumbres en los escenarios modelados usados para la toma de decisiones. De acuerdo con los resultados de otros modelos, nuestras simulaciones demostraron que la mortalidad media podría no ser segura para las especies protegidas. Con su alta producción de polen, el maíz DAS‐1507 podría representar un riesgo difícil de manejar para las especies de mariposas y polillas sensibles y protegidas. No se necesita una expresión elevada de la toxina Bt en el polen para controlar a las plagas. En consecuencia, sugerimos que no se cultive el maíz Bt con una alta producción de polen en las regiones en donde se busca conservar a las mariposas protegidas. Presión del maíz resistente a insectos sobre mariposas y polillas protegidas.
Keywords: Bt maize; GMO; Lepidoptera; Lepidóptera; OGM; conservación de la naturaleza; evaluación de riesgo; genetically modified organism; mathematical modeling; maíz Bt; modelo matemático; nature conservation; organismo genéticamente modificado; risk assessment.
© 2024 The Authors. Conservation Biology published by Wiley Periodicals LLC on behalf of Society for Conservation Biology.