Световната наука отбеляза голям успех в търсенето на устойчиви решения за контрол на вредителите. Изследователи постигнаха пробив, използвайки прецизни техники за генно редактиране, за да създадат култури, чието нишесте е несмилаемо за едни от най-опасните селскостопански вредители. Тази иновация има потенциала да революционизира земеделието, като осигури трайна и екологична защита на основни хранителни продукти като царевица, грах и боб, които ежегодно страдат от огромни загуби поради насекоми, хранещи се с нишесте.
Възстановяване на изгубен еволюционен механизъм
В основата на това авангардно откритие стои протеин, известен като инхибитор на алфа-амилазата. По време на своята еволюция, много от дивите предшественици на съвременните култури са развили този протеин в своите семена като естествена биологична защита. Неговата основна функция е да действа като "ключ в ключалката", блокирайки алфа-амилазните ензими, които са жизненоважни за храносмилателната система на насекомите. Тъй като тези ензими са необходими за разграждането на нишестето – основният енергиен запас на семето – до прости захари, тяхното блокиране спира усвояването на хранителни вещества от вредителите. Това ефективно пречи на насекомите да се развиват и размножават, като по този начин защитава жизнеспособността на семената.
При одомашняването и селектирането на културите обаче, което се е извършвало с цел подобряване на добивите и смилаемостта за хората и добитъка, тази ключова защитна черта е била неволно редуцирана или напълно изгубена в повечето съвременни търговски сортове.
Прецизността на технологията CRISPR-Cas9
Учените успяха да преодолеят този еволюционен недостатък, прилагайки най-новата технология за генно редактиране – CRISPR-Cas9. Този инструмент позволява изключително прецизно манипулиране на ендогенните (собствени на растението) гени. Изследователите не просто въвеждат нов, чужд ген, а вместо това модифицират съществуващите гени за инхибитори на алфа-амилазата.
Целта на модификацията е двойна:
- Подобряване на експресията: Увеличаване на количеството на произвеждания защитен протеин.
- Повишаване на специфичността: Промяна във функцията на протеина, така че той да има многократно по-силен афинитет към алфа-амилазите на насекомите, като същевременно остава напълно безопасен и съвместим с храносмилателните ензими на хора и селскостопански животни.
- Когато един вредител консумира семето на генетично редактираната култура, блокирането на храносмилателните ензими води до невъзможност за усвояване на нишестето. В резултат на това, насекомото страда от недохранване, не може да завърши жизнения си цикъл и в крайна сметка загива или напуска културата.
Революцията в устойчивото земеделие и екологичните ползи
Този механизъм представлява огромен скок към устойчиво земеделие. За разлика от химическите пестициди, които често са неспецифични и вредят на полезните насекоми (като пчелите) и цялата екосистема, този генетичен подход е силно насочен към вредителите, хранещи се с нишесте.
Основните ползи са:
- Намаляване на химическите пестициди: Чрез въвеждането на трайна, вътрешна защита, нуждата от скъпи и замърсяващи околната среда химически инсектициди може да бъде значително намалена.
- Защита на ключови хранителни култури: Технологията може да бъде приложена към жизненоважни култури, което ще повиши световната продоволствена сигурност, като защити реколтите от нападения.
- Природосъобразен подход: Използването на собствените защитни системи на растението е в унисон с принципите на зеленото и екологично земеделие.
- Продължават изследванията за пълното интегриране на този метод в търговското земеделие и за оценка на дългосрочната му ефективност и безопасност в различни климатични и почвени условия.
Източник: Phys.org / GeneOnline News
