Новий спрей може захистити оливкові дерева від Xylella

Дослідницька група з Інституту молекулярної та клітинної біології рослин створила новаторську технологію для точної та довготривалої інактивації генів рослин за допомогою одного розпилення.

Команда висновки, опублікованому в Nucleic Acids Research, деталізується інноваційний підхід із застосуванням доброякісного вірусу, який вивільняє спеціально розроблені малі молекули РНК, щоб вибірково заглушити цільові гени, не змінюючи генетичний склад рослини.

Ця функція має важливе значення в Європейському Союзі, де регулювання щодо генетично модифікованих організмів (ГМО) є суворим. Отже, дослідницька група подала заявку на європейський патент, щоб захистити цю технологію, якою спільно володіють Національна дослідницька рада Іспанії (CSIC) і Технічний університет Валенсії.

Технологія базується на використанні штучних мікроРНК (аміРНК) – мізерних молекул РНК, які демонструють ДНК-подібні характеристики, але значно менші.

Ці аміРНК ретельно розроблені для забезпечення високої специфічності, запобігаючи ненавмисній інактивації генів. Вони отримані з більших молекул-попередників, розмір яких був оптимізований за допомогою Arabidopsis thaliana, трав'яниста рослина, яка часто використовується в молекулярній біології та генетиці рослин.

Цей метод відкриває можливості для широкого впровадження на ринку. Він має застосування для підвищення продуктивності сільськогосподарських культур, захисту рослин від хвороб і зміцнення їх стійкості до змін навколишнього середовища.

Спрей, який містить нешкідливий вірус, наноситься на цільову рослину. Потрапляючи всередину рослини, вірус розмножується і вивільняє штучні молекули РНК, необхідні для інактивації потрібного гена.

"З одного боку, нам вдалося значно зменшити розмір молекул-попередників штучних мікроРНК, не впливаючи на їхню активність», — сказав Альберто Карбонелл, дослідник CSIC.

"З іншого боку, ми довели, що ми можемо інактивувати гени рослин, розпилюючи рослинні екстракти, які містять нешкідливі вірусні вектори, які виробляють аміРНК з мінімальних молекул-попередників», — додав він.

Ця технологія пропонує низку переваг. По-перше, одне обприскування може внести нешкідливий вірус і виробити аміРНК у цільових тканинах рослин, усуваючи необхідність багаторазових обробок і знижуючи витрати на застосування.

Наприклад, дослідники продемонстрували інактивацію генів, пов’язаних з біосинтезом хлорофілу, за допомогою одного розпилення, що призвело до пожовтіння уражених тканин.

Карбонелл сказав, що цей підхід потенційно може революціонізувати землеробство шляхом вибіркової інактивації експресії генів, підвищення врожайності культур і їх стійкості до мінливих умов навколишнього середовища.

Крім того, технологія може бути використана для імунізації культур проти різних патогенів, включаючи віруси.

Замовчування певних генів оливкових дерев може підвищити їхню стійкість до синдрому швидкого занепаду оливок (OQDS), руйнівної хвороби, спричиненої цією бактерією. Xylella fastidiosa. Дослідники визначили ключові гени в оливкових деревах, які, якщо їх заглушити, можуть посилити їх здатність протистояти OQDS.

Оливкові дерева мають захисні механізми, і дослідники шукають способи зміцнення цих природних засобів захисту. Націлюючись на конкретні гени в самих оливкових деревах, дослідники прагнуть підвищити їх стійкість до OQDS.

Точні гени, визначені для мовчання, відіграють важливу роль у взаємодії дерева з Xylella fastidiosa. Деякі з цих генів беруть участь у реакції дерева на бактерію, впливаючи на тяжкість симптомів OQDS. Заглушивши ці специфічні гени, дослідники сподіваються змінити реакцію оливкового дерева на Xylella fastidiosa, зробивши його більш стійким до хвороби.

Замовчування цих генів в оливковому дереві пропонує потенційне рішення для боротьби з OQDS, мінімізуючи потребу в пестицидах широкого спектру дії. Такий підхід не тільки підвищить стійкість дерева до хвороби, але й сприятиме розвитку стійких та екологічно чистих сільськогосподарських методів.