РНК-инсектицид может нацеливаться на конкретных вредителей
Новый инсектицид нацелен на специфический ген вредителя, убивая только этот вид насекомых на сельскохозяйственных культурах и избегая побочного ущерба для полезных насекомых, который наносят современные пестициды.
Хотя технология ещё находится в зачаточном состоянии, исследование Корнеллского университета, опубликованное в журнале Pest Management Science, описывает, как РНК-инсектицид может оставаться эффективным не менее 28 дней при распылении на лист. Этот результат опровергает прежние опасения, что генетический материал быстро разрушится под дождём и солнцем.
Исследование, доказывающее принципиальную возможность, было направлено на выяснение, будет ли спрей на основе РНК достаточно стабильным для использования в сельском хозяйстве. Исследователи подобрали двуцепочечную (дц) РНК к гену актина у колорадского жука — основного вредителя картофеля, наносящего ущерб в $100 млн в год фермерам Северной Америки и повреждающего также томаты и другие растения. Гены актина производят белки актины, необходимые для многих клеточных функций и распространённые в эукариотических клетках. Их использовали в этом исследовании, чтобы проверить стабильность дц РНК в полевых условиях.
После нанесения на листья дц РНК-инсектицид, нацеленный на актин, оказался высокоэффективным против колорадских жуков, которые поедали эти листья.
«Главная проблема с обычными инсектицидами в том, что они воздействуют на нецелевые организмы, — сказал профессор энтомологии Корнелла Джефф Скотт, соавтор исследования. — Этот инсектицид основан на конкретном гене. Таким образом, вы сможете убивать только это конкретное насекомое, и это станет феноменальным прорывом в борьбе с вредителями».
РНК (рибонуклеиновая кислота) присутствует во всех живых клетках. В основном она действует как посредник, переносящий инструкции от ДНК для управления синтезом белков. Последние два десятилетия исследователи используют процесс РНК-интерференции, при котором двуцепочечная РНК подбирается под последовательность определённого гена. Попадая в клетку, она находит и уничтожает транскрипты этого гена. Идея защиты урожая родилась из этой технологии.
В рамках исследования Скотт и его коллега Кери Сан Мигель нанесли плёнку дц РНК на стеклянную пластину и подвергли её воздействию ультрафиолетового света (содержащегося в солнечных лучах и разрушающего многие материалы). Они обнаружили, что при таком прямом воздействии половина РНК деградировала в течение часа. Требуются дополнительные исследования, чтобы понять, почему после распыления и высыхания на листе картофеля дц РНК сохраняется 28 дней и дольше. Скотт предположил, что спрей может быть защищён от света мелкими волосками на листе или, возможно, впитывается в лист.
Исследователи также проверили, перемещается ли дц РНК по растению. Они обнаружили, что когда лист срезали, а черенок помещали в раствор с РНК-инсектицидом, и жуки поедали этот лист, смертность наступала, но была не такой высокой. Кроме того, они выяснили, что при обработке одного листа спреем РНК не переносилась внутри растения на другие листья.
Прежде чем такой инсектицид будет готов к выходу на рынок, необходима дополнительная работа. Например, стоимость производства РНК-инсектицида в настоящее время намного выше, чем у обычных инсектицидов. Также для работы инсектицида насекомые должны съесть лист, а значит, спрей не подействует на насекомых, которые не питаются листьями (например, комнатных мух) или высасывают сок (например, тлей). Кроме того, некоторые насекомые просто невосприимчивы, возможно, из-за ферментов в кишечнике, расщепляющих дц РНК.
«Технология действительно находится в зачаточном состоянии, — сказал Скотт. — Возможно, потребуется её доработка, но её потенциал в плане специфичности будет трудно превзойти».