01.04.2015

Создан трансгенный картофель смертельный для колорадского жука и безопасный для других членистоногих

Ученые создали новый вариант трансгенного картофеля, ботва которого вырабатывает и накапливают особые короткие молекулы РНК, которые подавляют работу жизненно важных генов у колорадского жука (Leptinotarsa decemlineata), что приводит вредителя к гибели в течение пяти дней, говорится в статье Ральфа Бока (Ralph Bock), Йана Чанга (Jiang Zhang), Шера Афзала Хана (Sher Afzal Khan) и других авторов.

На сегодняшний день существует несколько тысяч сортов трансгенных растений, которые защищены от вредителей тем, что их листья, плоды и побеги вырабатывают бактериальный токсин Bt, смертельно опасный для многих насекомых. Некоторые из них, в том числе и колорадский жук, устойчивы к этому токсину. Сегодня многие ученые опасаются, что со временем вредители приобретут резистентность в Bt и борьба с ними вновь осложнится.

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

Как отмечают ученые, попытки встроить так называемые «короткие интерферирующие РНК» (siRNA) в геном растения производились и ранее, однако они всегда заканчивались неудачно — по каким-то причинам молекулы РНК не попадали в организм жука вообще или проникали в него лишь в малом количестве.

Авторы статьи решили эту проблему, «заставив» картофель производить не короткие РНК, а их заготовки — длинные спиралевидные молекулы «двойной» РНК, которые обычно производятся внутри клетки и затем разрезаются на мелкие части специальным ферментом-дайсером (от англ. dice — рубить на кусочки).

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 современных растений.

Благодаря этому, как отмечают исследователи, эффективность встроенного в картофель «биооружия» выросла в разы. Колорадские жуки, жившие в банке с листьями подобных клубнеплодов, погибли все через пять дней после начала эксперимента, что свидетельствует о высокой эффективности блокировки генов.

У подобной методики защиты урожая, объясняют Бок и его коллеги, есть несколько заметных преимуществ по сравнению с традиционными инсектицидами и ГМ-растениями, производящими бактериальные токсины.

Так, короткие РНК действуют крайне избирательно и работают только против тех видов, на чьи гены они «настроены». Это заметно снижает опасность для окружающей среды, насекомых-опылителей и потенциальную угрозу для здоровья человека. Кроме того, приспособиться к ним колорадскому жуку и другим насекомым будет гораздо сложнее, так как иммунная система будет «считать» подобные РНК обычной частью организма, а не опасным патогеном.

В ближайшем будущем Бок и его коллеги попытаются встроить аналогичную систему «биооружия» в хлоропласты других сельскохозяйственных растений, которые сегодня нуждаются в защите от насекомых-вредителей. 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.

Источники:

1. agroxxi.ru