Anonim

Alternativa pesticidů pomáhá rostlinám chránit před onemocněním

životní prostředí

Lisa-Ann Lee

12. ledna 2017

Nově vyvinutý sprej RNA by mohl pomoci zemědělcům udržovat škůdce a viry mimo své plodiny, aniž by se uchýlili k škodlivým pesticidům nebo nákladným technikám GMO (Credit: zbg22 / Depositphotos)

Ačkoli to není tak široce propagováno jako důsledky změny klimatu, choroby plodin jsou jednou z největších hrozeb pro zabezpečení potravin. Podle Organizace spojených národů pro výživu a zemědělství zhruba 20 až 40 procent světových plodin se každoročně ztrácí na škůdcích a nemocech. Vědci experimentují s alternativami k běžným pesticidům a díky nově vyvinuté technice umlčování genů mohou zemědělci posílit obranné systémy plodin bez jakéhokoli potenciálního genového výpadku.

Studie, kterou vedla zemědělská biotechnologka Neena Mitterová na univerzitě v Queenslandu (UQ), zahrnuje vývoj BioClay, který používá mikroskopické hlíny, které obsahují dvouřetězcovou RNA (ribonukleová kyselina). Toto je uvolněno, když je ohrožena rostlina, což způsobuje proces známý jako RNA interference (RNAi), přirozený proces, který vede k tomu, že rostlina umlčí geny škodlivého viru. To, co je tak fascinující, je, že tento systém obrany rostlin je vysoce adaptivní. Jeho odpovědi nejsou jednorázové, ale jsou přizpůsobeny pro potírání každého viru, který vstupuje do svého systému na základě informací, které získá od jeho genomu.

K úspěchu týmu UQ patří dva body. Za prvé, zatímco komerční spreje RNA existují na trhu, jsou zaměřeny na zabíjení hmyzu, nikoli na budování obrany rostliny. Za druhé, technikami zaměřenými na rostliny, které byly vyrobeny v laboratořích, vydrží až několik dní, což je problém v reálném světě, protože většina zemědělců pracuje na štíhlých ziskových maržích a nechtěla by stříkat své plodiny tak často, zvláště pokud bude to stát. Ve svých experimentech s tabákovými rostlinami společnost Mitter a její tým zjistili, že jediné použití spreje zastavilo mírný virus motýlů pepře, který způsobil spoušť 20 dní. Toto je poprvé, kdy byli výzkumní pracovníci schopni dosáhnout takového výsledku.

"Jakmile se BioClay aplikuje, rostlina si myslí, že je napadena onemocněním nebo hmyzím škůdcem a reaguje tím, že se chrání před cílovým škůdcem nebo onemocněním, " vysvětluje Mitter. "Jediný sprej BioClay chrání rostlinu a následně se zhoršuje a snižuje riziko pro životní prostředí nebo lidské zdraví."

Existuje mnoho faktorů, které činí RNAi atraktivním řešením pro korporace i pro farmáře. Za prvé, zatímco spreje mohou být snadno přizpůsobeny k boji proti novým virům nebo napadení hmyzem, jeho použití není omezeno na kontrolu chorob a škůdců. Ve skutečnosti existují různé druhy aplikací - od pomáhání rostlinám procházet suchem k tomu, že mění barvy květin a zvyšuje nutriční hodnotu potravinářských plodin.

Za druhé, ve srovnání s vývojem geneticky modifikovaných (GMO) plodin od začátku, jsou spreje RNAi potenciálně mnohem levnější a méně časově náročné na vývoj. Podle průzkumu provedeného obchodním sdružením CropLife International by vývoj nových GMO plodin mohl snadno stát více než 100 milionů USD a trvalo více než 10 let.

Zatřetí, na rozdíl od metod GMO, je to nová technika, která nezmění genom rostliny, což ji potenciálně odstraní ze špatného tisku a právních předpisů, které mají biotechnologické plodiny. Navíc z ekologického hlediska mohou vědci, na rozdíl od konvenčních pesticidů, které nerozlišují mezi užitečným a škodlivým hmyzem, pomocí sprejů RNA, teoreticky odkazovat na data DNA, aby se vyhnuli genetickým zápasům s přátelskými chyby, jako jsou včely. Někteří vědci poukázali na to, že to je těžší, než to zní, protože mnoho druhů hmyzu často sdílí stejné důležité geny.

Další potenciální výhodou je, že by měla být méně škodlivá pro lidské zdraví, protože RNA je rychle rozkládána enzymy v slinách a trávicích šťáv.

Otázkou nyní je, jak dlouho budou výzkumníci potřebovat, aby BioClay byly připraveny pro komerční využití. Jedním z největších překážek je cena - výroba RNA není levná. Guus Bakkeren, výzkumný vědec v zemědělství a Agri-Food Canada, je toho názoru, že zatímco technika by určitě mohla napomoci pokroku vědeckého výzkumu, je ještě příliš předčasné mluvit o jeho využití v terénu.

"Tyto techniky jsou obecně velmi cenné pro vědecký výzkum, zejména v případech, kdy patogeny nemohou být snadno geneticky modifikovány pro testování genových funkcí, jako jsou povinné biotrofní houby, " říká. V případě aplikací ve velkém měřítku náklady na výrobu molekul si- nebo dsRNA znemožňují, aby se prozatím nestalo ekonomicky proveditelnou možností.

Na světlé straně se biotechnologické začínající podniky, jako je Apse, pokoušejí snížit výrobní náklady na RNA pro zemědělské aplikace. Je-li to úspěšné, mohlo by to znamenat, že by střely RNA byly pro zemědělce a rozvojové země, které jsou závislé na zemědělství pro obchod, nutným průlomem.

Výsledky studie byly publikovány v přírodních rostlinách .

Zdroj: University of Queensland

Nově vyvinutý sprej RNA by mohl pomoci zemědělcům udržovat škůdce a viry mimo své plodiny, aniž by se uchýlili k škodlivým pesticidům nebo nákladným technikám GMO (Credit: zbg22 / Depositphotos)

Doporučená Redakce Choice