Генетики получили картофель, который уничтожает колорадских жуков

60c3af7933bd154af9125c690b0d0844


фото: Александр Корнющенко

 Ральф Бок из Института молекулярной физиологии растений в Потсдаме (Германия) и его коллеги подошли к проблеме борьбы с вредителями с несколько другой стороны — они "научили" растение не производить токсины, а особые фрагменты РНК колорадских жуков, которые заставляют клетки насекомого блокировать работу некоторых генов.

Методика, предложенная авторами статьи, базируется на РНК-интерференции. Так называется процесс, с помощью которого клетки уничтожают чужеродную вирусную РНК.

Когда двуцепочечная молекула РНК (dsRNA) попадает в цитоплазму, она разрезается ферментом Dicer на короткие малые интерферирующие РНК (siRNA), объясняет infox.ru. Эти «обрывки» подхватываются специальным РНК-белковым комплексом, который начинает уничтожать всю РНК в клетке, в которой содержится такая последовательность.

Не так давно ученые предложили встраивать в растительные клетки гены dsRNA, в которых зашифрована последовательность матричной РНК (mRNA) насекомого-вредителя, с которой синтезируется какой-нибудь его важный белок. Когда такая dsRNA растения попадает в клетки насекомого, в них запускается РНК-интерференция, и в итоге вредитель начинает уничтожать свои же mRNA, лишая себя необходимого белка.

Ученым удалось избежать разрезания этих заготовок при помощи крайне простого приема. Они встроили фрагмент ДНК, отвечающий за их сборку, в геном хлоропластов — особых клеточных структур, преобразующих энергию света в сахара. Хлоропласты обособлены от всех остальных частей растения и в них нет ферментов-дайсеров, так как в прошлом они были примитивными сине-зелеными микробами, которых постепенно "приручили" предки флоры.

Благодаря этому, как отмечают исследователи, эффективность встроенного в картошку "биооружия" выросла в разы. Колорадские жуки, жившие в банке с листьями подобных корнеплодов, умерли в полном составе через пять дней после начала эксперимента, что свидетельствует о высокой эффективности блокировки генов, отмечает ria.ru. У подобной методики защиты урожая, объясняют Бок и его коллеги, есть несколько заметных преимуществ по сравнению с обычными пестицидами и ГМО, производящими бактериальные токсины.

Так, короткие РНК действуют крайне избирательно и работают только против тех видов, на чьи гены они "настроены". Это заметно снижает вред для окружающей среды и потенциальную угрозу для здоровья человека. Кроме того, приспособиться к ним колорадским жукам и другим насекомым будет гораздо сложнее, так как иммунная система будет считать подобные РНК обыденной частью организма, а не опасным патогеном.

В ближайшем будущем Бок и его коллеги попытаются встроить аналогичную систему "биооружия" в хлоропласты других сортовых растений, которые сегодня нуждаются в защите от насекомых. Пока ученые не до конца уверены в успехе подобных опытов, так как им еще не совсем понятно, есть ли различия в работе их хлоропластов и клеток картофеля.

РНК-интерференция – это процесс подавления экспрессии гена на ранних стадиях при помощи малых молекул РНК, отмечает gazeta.ru. Многие растения, грибы и животные используют этот метод для борьбы с вирусами, точечно подавляя часть генов и тем самым уничтожая их. Генетики сумели модифицировать молекулы рибонуклеиновой кислоты растений картофеля так, чтобы их хлоропласты накапливали особую двухцепочечную РНК, которая воздействовала на гены колорадских жуков. Насекомые, питавшиеся модифицированным картофелем, умирали в течение пяти дней. 

Новая технология — прорыв в борьбе с колорадскими жуками: ведь они легко приспосабливаются к обычным пестицидам и не имеют естественных врагов в тех странах, куда они были занесены из Америки.