Novo pršilo bi lahko zaščitilo oljke pred Xylella

Povzetek

Raziskovalci so razvili revolucionarno tehnologijo za natančno inaktivacijo genov v rastlinah z uporabo enega pršila, ki je podrobno opisano v raziskavi nukleinskih kislin. Ta inovativni pristop uporablja benigne viruse za sproščanje po meri oblikovanih majhnih molekul RNA, ki selektivno utišajo ciljne gene, s potencialnimi aplikacijami za izboljšanje produktivnosti pridelkov in odpornosti proti boleznim.

Raziskovalna skupina na Inštitutu za rastlinsko molekularno in celično biologijo je ustvarila revolucionarno tehnologijo za natančno in dolgotrajno inaktivacijo rastlinskih genov z enim samim pršenjem.

Naš ugotovitve, objavljeno v raziskavi Nucleic Acids Research, podrobno opisujejo inovativen pristop, ki uporablja benigni virus, ki sprošča po meri oblikovane majhne molekule RNK, da selektivno utišajo ciljne gene, ne da bi spremenili genetsko sestavo rastline.

Ta lastnost je zelo pomembna v Evropski uniji, kjer ureditev glede gensko spremenjenih organizmov (GSO) je stroga. Posledično je raziskovalna skupina vložila evropsko patentno prijavo za zaščito te tehnologije, ki je v skupni lasti Španskega nacionalnega raziskovalnega sveta (CSIC) in Tehnične univerze v Valencii.

Tehnologija je odvisna od uporabe umetnih mikroRNK (amiRNA) – majhnih molekul RNK, ki imajo lastnosti, podobne DNK, vendar so znatno manjše.

Te amiRNA so natančno zasnovane, da zagotovijo visoko specifičnost in preprečijo nenamerno inaktivacijo genov. Izhajajo iz večjih prekurzorskih molekul, katerih velikost je bila optimizirana z uporabo Arabidopsis thaliana, pogosto uporabljena zelnata rastlina v raziskavah molekularne biologije in rastlinske genetike.

Ta metoda odpira možnosti za široko uporabo na trgu. Uporablja se pri povečevanju produktivnosti pridelkov, zaščiti rastlin pred boleznimi in krepitvi njihove odpornosti na okoljske spremembe.

Škropivo, ki vsebuje neškodljiv virus, nanesemo na ciljno rastlino. Enkrat v rastlini se virus namnoži in sprosti umetne molekule RNA, potrebne za inaktivacijo želenega gena.

"Po eni strani nam je uspelo znatno zmanjšati velikost prekurzorskih molekul umetnih mikroRNA, ne da bi to vplivalo na njihovo aktivnost,« je povedal Alberto Carbonell, raziskovalec pri CSIC.

"Po drugi strani pa smo dokazali, da lahko inaktiviramo rastlinske gene s škropljenjem rastlinskih izvlečkov, ki vključujejo neškodljive virusne vektorje, ki proizvajajo amiRNA iz minimalnih prekurzorskih molekul,« je dodal.

Ta tehnologija ponuja vrsto prednosti. Prvič, en sam nanos pršila lahko vnese neškodljiv virus in proizvede amiRNA v ciljnih rastlinskih tkivih, s čimer se odpravi potreba po večkratnem tretiranju in znižajo stroški nanosa.

Raziskovalci so na primer dokazali inaktivacijo genov, povezanih z biosintezo klorofila, z uporabo enega samega razpršila, kar je povzročilo porumenelost prizadetih tkiv.

Carbonell je dejal, da bi ta pristop lahko revolucioniral poljedelstvo s selektivnim inaktiviranjem izražanja genov, povečanjem pridelka in krepitvijo njihove odpornosti na spreminjajoče se okoljske razmere.

Poleg tega bi lahko tehnologijo uporabili za imunizacijo pridelkov proti različnim patogenom, vključno z virusi.

Utišanje določenih genov v oljkah lahko poveča njihovo odpornost na sindrom hitrega propadanja oljk (OQDS), uničujočo bolezen, ki jo povzroča bakterija Xylella fastidiosa. Raziskovalci so identificirali ključne gene v oljkah, ki bi lahko, če bi bili utišani, okrepili njihovo sposobnost obrane pred OQDS.

Oljke imajo obrambne mehanizme in raziskovalci raziskujejo načine za okrepitev teh naravnih zaščitnih mehanizmov. Z usmerjanjem na specifične gene v samih oljkah želijo raziskovalci povečati njihovo odpornost na OQDS.

Natančni geni, identificirani za utišanje, igrajo ključno vlogo pri interakciji drevesa z Xylella fastidiosa. Nekateri od teh genov so vključeni v odziv drevesa na bakterijo, kar vpliva na resnost simptomov OQDS. Z utišanjem teh specifičnih genov raziskovalci upajo, da bodo spremenili odziv oljčnega drevesa na Xylella fastidiosa, zaradi česar bo bolj odporna na bolezen.

Utišanje teh genov v oljčnem drevesu ponuja potencialno rešitev za boj proti OQDS, hkrati pa zmanjšuje potrebo po pesticidih širokega spektra. Ta pristop ne bi samo povečal odpornosti drevesa na bolezen, temveč bi prispeval tudi k trajnostnim in okolju prijaznim kmetijskim praksam.