pro@bio-group.net
В последние десятилетия неправильное использование пестицидов вызвало серьезные экологические проблемы, такие как загрязнение почвы и воды, уменьшение популяций почвенных микроорганизмов и опылителей.
Динамика экосистем. Схема Университет Висконсин-Мэдисон.
Потребность в альтернативных экологически чистых стратегиях ведения растениеводства обостряется все сильнее и сильнее.
В промышленных теплицах все больше переходят на IPM стратегию по защите растений, но увы частные теплицы, которые занимают не малые площади, а также большинство открытого грунта работают старыми пестицидными методами.
Идея IPM – интегрированной защиты от вредителей – состоит в том, что, комбинируя различные методы борьбы с вредителями и болезнями, аграрии могут противостоять развитию устойчивости к любому методу, при этом значительно снижая пестицидную нагрузку и увеличивая здоровье экосистем.
РНК-интерференция – это технология, которая может обеспечить более экологически безопасный способ защиты растений. «Метаанализ 2016 года, опубликованный в Peer J-Life and Environment, показал, что использование неоникотиноидных пестицидов, нанесенных на семена, было связано с 16% снижением численности в зоне обработки хищников-вредителей, таких как пауки и осы.»
РНК-интерференция – биологический механизм управления активностью генов посредством коротких двухцепочечных РНК и специальных белковых комплексов, приводящий к селективной деградации определенных мРНК или ингибированию трансляции многих мРНК в клетке. В результате синтез белка, кодируемого данной мРНК, прекращается.
Если сравнивать между собой применение пестицидов и технологию РНК, то это разница между использованием молотка и пинцета, или уничтожать целый ряд насекомых, или выборочное воздействие.
1990 г. – впервые обнаруженна РНК-интерференция (РНКи).
2006 г. – американские исследователи Эндрю Файр и Крейг Мелло были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине за открытие РНК-интерференции.
2017 г. – компания Monsanto Co. получила одобрение Агентства по охране окружающей среды США (EPA) на разработку RNAi, нацеленной на важного насекомого-вредителя кукурузного корневого червя — диабротики. ГМО-растение кукурузы само вырабатывало РНК, поэтому, когда кукурузный корневой червь питался кукурузой, он также ел инсектицид РНКи, в результате чего погибал.
Колорадский жук. Макс Планк и Шер Афзал Хан с Института химической экологии (г.Йена, Германия) протестировали инсектицид с дцРНК на личинках колорадского жука. Личинок кормили листьями картофеля и отслеживали смертность в течение 9 дней.
Авторы данной работы ввели ДНК-конструкцию, на которой синтезируется двуцепочечная РНК, в геном хлоропластов растений. Такие растения называются транспластомными. Предложенная авторами технология оказалась очень эффективна: 100 процентов личинок колорадских жуков, которым давали листья ГМ-картофеля, умирали в течение пяти дней.
Для колюще-сосущих насекомых из отряда полужестокрылых (тли, белокрылки) технология РНК-интерференции не всегда приводит к 100% успешным результатам. В 2013 году вышла статья, которая описывала метод подавления экдизона и генов сигнального пути у нимф белокрылки через кормление листьями томата, пропитанными раствором дцРНК. В ходе эксперимента взрослые белокрылки откладывали значительно меньшее количество яиц, доля нимф 4-го возраста сократилась на 41% по сравнению с контролем.
Стратегии доставки дцРНК для РНКи борьбы с насекомыми
Например, для роста и размножения тли необходимы внутриклеточные симбиотические бактерии. У гороховой тли поддержание этих бактерий в бактериоцидах сопровождается наличием 2-х генов: acetylmuramoyl-l-alanine amidase и murein tetrapeptide carobxypeptidase. Эксперимент заключался в следующем, дцРНК, нацеленные на эти гены, вводили перорально нимфе гороховой тли. В результате чего было обнаружено снижение численности и активности бактерий, что сопровождалось снижением скорости роста тли.
Остаются большие вопросы о возможности развития устойчивости у насекомых к пестицидам РНКи и как эти пестициды повлияют на окружающую среду. Худший вариант развития событий – это развитие у насекомых устойчивости к любой продуцируемой дцРНК в целом.
Высокий или низкий pH, обнаруживаемый в просвете кишечника некоторых насекомых, стадия жизни насекомого и то, подвергалось ли оно голоданию, возможно могут снижать стабильность дцРНК.
Неизвестно пока как дцРНК будет проникать в окружающую среду, как она будет разлагаться и будут ли эти деградированные молекулы по-прежнему представлять риск для организмов-мишеней или нецелевых организмов.
Технология РНК-интерференции на сегодня успешно заняла свое место среди средств и методов альтернативных технологий защиты растений. Успешно развивается применяется в борьбе с вирусами и патогенами растений. Есть исследования с положительным эффектом в борьбе с сорняками. Много исследований ведутся в направлении применения РНК-интерференции для создания сортов и гибридов с/х культур с повышенными показателями урожайности и качества. Такие компании как DuPont, Bayer, BASF, Syngenta постоянно ведут работу в направлении использования РНК-интерференции для создания сортов, сотрудничают в области научных исследований, публикуют данные по использованию технологии РНК-интерференции в области растениеводства и защиты растений, особенно в сфере борьбы с нематодами.
В статье использованы материалы следующих публикаций:
По вопросам технологии IPM метода защиты растений в теплицах, использования энтомофагов, бактериальных препаратов обращайтесь к автору или оставляйте заявки на нашем сайте «Био Защита».
Автор статьи: технолог по защите растений Компании «Био Защита»
Кохановская В.А
Почта: koh@bio-group.net, телефон: +79192889159
Оставить комментарий