Az RNS interferencia (röviden RNSi) az mRNS endogén vagy exogén kettős szálú RNS által okozott lebomlására utal, ami a célgén expressziójának specifikus akadályozását eredményezi, és általában megtalálható szervezetekben. A beszámolók szerint az 1990-es években tudományos kutatók fokozatosan felfedezték az RNSi géncsendesítés jelenségét, és mára széles körben alkalmazzák a rovartani kutatások területén. Mivel az RNSi által kiváltott géncsendesítés előnyei a nagy hatékonyság, specifitás és egyszerűség, ezt a technológiát az elmúlt években új peszticidek kifejlesztésében is alkalmazták.
Hogyan védekezik az RNAi a kártevők ellen
Az RNSi megzavarja a kártevők növekedésével és fejlődésével kapcsolatos gének transzkripciós és transzlációs folyamatait, megakadályozza a fehérjeszintézist, ami csökkenti a környezeti alkalmazkodóképességet vagy a kártevők pusztulását. Ez a fajta védekezési módszer főként a célgén kétszálú RNS-ét internalizálja a kártevők etetésével. Miután a rovarok lenyelnek egy kettős szálú RNS-t, amely nagyon specifikus a célgénre, a kettős szálú RNS felszívódik a középbélben. Ha a némítandó célgén nem a középbélben található, a némító jel sejteken vagy szöveteken keresztül továbbítható, és elérheti az RNSi interferált célgénjének helyét.
Az RNSi technológiával a kártevőirtás céljára kiválasztott célgének nagyjából öt típusra oszthatók: Kártevő letális gének, kártevő rezisztenciával és immunitással kapcsolatos gének (vegyi növényvédő szerekkel szembeni rezisztencia csökkentése), kártevő növekedésével és fejlődésével kapcsolatos gének, kártevő tojással kapcsolatos gének. tojásrakás, valamint a szaggal kapcsolatos gének (amelyek megzavarják a kártevők termésfelismerését).
Jelenleg a kétszálú RNS rovarokba való bejuttatásának legnépszerűbb módja a táplálás. Ez a módszer egyszerűen kezelhető és könnyen megvalósítható. Jelenleg ezt a módszert sikeresen alkalmazzák különféle kártevők elleni védekezésben, mint például a barna ürülék, a termeszek, a Triatomine poloskák és a kukoricagyökér bogarak. Az etetési módszer nem igényel speciális felszerelést, és kényelmesebb ezt a módszert használni az RNSi kutatására. Ez a módszer azonban lassan ható, és a tojás- és bábstádiumban lévő rovarok nem használhatják, mert nem tudnak táplálkozni.
Az RNAi előnyei a kártevők elleni védekezésben
(1) A kettős szálú RNS nagy specifitása miatt az ilyen termékek nem érintik a nem célszervezeteket.
(2) Az RNS biopeszticidek olyan anyagok, amelyek természetesen előfordulnak a környezetben vagy az élőlényekben, így a nem célszervezetekre gyakorolt potenciális káruk kisebb, mint a kémiai peszticidek. Az ilyen anyagok természetes úton is lebomlanak.
(3) Az ilyen termékek minden típusú kártevőre kifejleszthetők. A Bt-technológiát példaként összehasonlítva a kutatók azt találták, hogy a Bt-rovarrezisztens transzgénikus növények nagyon korlátozott hatást fejtenek ki a szívó rovarok elleni védekezésben, mivel a Bt-toxinok még nem voltak hatással az ilyen kártevőkre. Ezt a problémát növényi közvetítette RNSi segítségével oldották meg.
Kihívások és technológiai áttörések az RNAi alkalmazásában
Az RNAi technológia kártevők elleni védekezésben való alkalmazásának kereskedelmi lehetőségei főként a kettős szálú RNS-nek a megcélzott kártevőhöz való eljuttatásának hatékonyságától, attól, hogy a kétszálú RNS stabilan tud-e létezni a rovartestben, valamint a rovarirtó csali koncentrációjától függ. Ezek a tényezők mind befolyásolják a kettős szálú RNS-termékek használatának költségeit.
Sok vállalat számára komoly nehézséget jelent az RNS könnyen lebomló problémájának megoldása. Bár egy meghatározott génszekvenciának megfelelő kettős szálú RNS-t tartalmazó permetezés egyes kártevők specifikus génjeit kikapcsolhatja, és kártevőirtó hatást érhet el, a permetben lévő RNS könnyen lebomlik, a hatás pedig nem tartós, és gyakran kell használni, így a gazdák sok pénzt költenek.
Az RNAi-jelenség felfedezése óta a kutatók óriási előrelépést tettek e technológia alkalmazásának elősegítésében. A jelentések szerint az ausztrál Queenslandi Egyetem kutatócsoportja olyan technológiát fejlesztett ki, amellyel meghosszabbítható a permetezések védelmi ideje. A csapat az RNS-t agyag nanorészecskékkel kombinálta, amelyek előállítása olcsó. A nedves agyag nanorészecskék reakcióba lépnek a levegőben lévő szén-dioxiddal, és fokozatosan lebomlanak, lassan felszabadítva az RNS-t, hogy meghosszabbítsák hatékonyságát. Ezzel a technológiával a dohánynövények akár 20 napig ellenállóvá teszik a paprika kisebb foltos vírusát, ami példátlan rekordot döntött. Ugyanakkor David Baulcombe, aki régóta foglalkozik géncsendesítési technológiai kutatásokkal a brit Cambridge-i Egyetemen, azt is elmondta, hogy az RNS és az agyag nanorészecskék kombinációja nem jár biztonsági kockázattal.
Az elmúlt években élvonalbeli technológiával rendelkező vállalatok jelentek meg ebben a feltörekvő iparágban. Finanszírozással és együttműködéssel folytatták a kutatás-fejlesztés elmélyítését. Az új technológiák folyamatosan leküzdik az RNAi alkalmazása során felmerülő kihívásokat. Ideértve a termékek előállítási költségeit csökkentő technológiák fejlesztését stb., ezek elősegítik az ilyen termékek biológiai ellenőrzési rendszerekben való alkalmazását. Ismerkedjünk meg az iparág vezető vállalatainak új technológiáival és termékeivel az elmúlt évek trendjein keresztül.
RNAi kilátások
2019-ben a Bayer egy új terméket, a BioDirectet benyújtotta az Egyesült Államok Környezetvédelmi Ügynökségéhez, hogy regisztráljon kétszálú RNS-sel a Varroa atkák – a világ méhészeti iparára a legnagyobb veszélyt jelentő kártevő – elleni védekezés céljából. Ez az első beadvány az Egyesült Államok Környezetvédelmi Ügynökségéhez egy RNS biopeszticid hatóanyaggal kapcsolatban az iparban való exogén alkalmazásokhoz.
A jelenlegi kutatások azt mutatják, hogy az RNAi-termékek levélpermetezéssel, törzsinjektálással és öntözéssel alkalmazhatók. Más alkalmazási módok, mint például a vetőmag bevonása további kutatást igényelnek.
A jövőben az RNS-előkészítési technológia folyamatos fejlesztése javítani fogja az RNAi hatékonyságát és terepi stabilitását is, amely helyettesítheti a kémiai peszticideket, vagy kémiai peszticidekkel kombinálva használható a mezőgazdaság káros szintetikus növényvédő szerektől való függésének csökkentése érdekében.
A tudományos kutatások előrehaladtával a károsító szervezetek génszekvenciáit folyamatosan fedezik fel, az emberek egyre jobban ismerik az RNSi mechanizmusát, és tovább javult az RNSi termelés költsége és hatékonysága. Az ilyen, nagy specifitású és környezetbarát biopeszticidek egyre fontosabb szerepet fognak játszani a kártevőirtás területén.
Qiu Dewen, a Mezőgazdasági Tudományos Akadémia Növényvédelmi Intézetének igazgatóhelyettese egyszer azt mondta, hogy a biopeszticidek jövőbeni fejlesztési trendje olyan forró kutatási és fejlesztési területeket fog tartalmazni, mint az RNS interferencia technológia, a talajegészségügyi helyreállítási technológia és a növényi immunitás indukciós technológia.
