RNA-sprayteknik visar lovande resultat för hållbart växtskydd
NA-baserade sprayer kan bli ett mer hållbart sätt att skydda grödor mot sjukdomar. I sin doktorsavhandling visar Poorva Sundararajan att sprayinducerad gensläckning kan minska svampangrepp med endast små effekter på de nyttiga mikroorganismer som lever på växterna.
Vete, korn och potatis hör till världens viktigaste livsmedelsgrödor, men deras produktion hotas ständigt av svampsjukdomar och andra skadegörare. I dag baseras växtskyddet ofta på kemiska bekämpningsmedel eller på långsiktigt växtförädlingsarbete för att ta fram mer motståndskraftiga sorter.
I sin avhandling har Poorva Sundararajan undersökt sprayinducerad gensläckning (SIGS), en RNA-baserad metod där dubbelsträngade RNA-molekyler sprutas på växter för att stänga av viktiga gener hos växtskadegörare och därmed minska sjukdomsutvecklingen.
– RNA-baserade metoder kan bli ett viktigt komplement till dagens växtskyddsstrategier, särskilt när jordbruket står inför ökade utmaningar kopplade till klimatförändringar och behovet av en mer hållbar livsmedelsproduktion, säger Poorva Sundararajan.
Minskade sjukdomsangrepp i vete och korn
SIGS bygger på RNA-interferens (RNAi), en naturlig biologisk process som förekommer hos växter, svampar och många andra organismer. Metoden går ut på att spruta dubbelsträngat RNA (dsRNA) på växten. RNA-molekylerna kan sedan stänga av livsviktiga gener hos sjukdomsframkallande organismer och därmed begränsa sjukdomsutvecklingen.
I avhandlingen visade behandlingar med dsRNA riktade mot svampen Fusarium graminearum att spridningen av axfusarios kunde minska i intakta ax av vete och korn. Axfusarios är en allvarlig sjukdom som försämrar både skördens storlek och kvalitet.
Behandlingen hade minimal påverkan på växtens mikrobiom
Forskarna undersökte också hur dsRNA-behandling påverkar växtens mikrobiom, det vill säga de bakterier och svampar som lever på växtens yta och bidrar till dess hälsa och motståndskraft. Med hjälp av DNA-sekvensering kunde de visa att dsRNA-behandlingarna inte förändrade de dominerande bakterie- och svampsamhällena på blad hos vete, korn och potatis. Endast små förändringar kunde observeras i förekomsten av vissa bakteriegrupper.
– Resultaten tyder på att själva sjukdomsangreppet har betydligt större påverkan på växtens mikrobiom än dsRNA-behandlingen. Det stärker bilden av SIGS som en mycket målinriktad och miljömässigt säker metod, säger Poorva Sundararajan.
Sammantaget stärker resultaten möjligheterna att använda SIGS som ett framtida verktyg för hållbar bekämpning av växtsjukdomar. Studien bidrar också med viktig kunskap för att utveckla tekniken för storskalig användning inom jordbruket.
Läs avhandlingen
Så fungerar RNA-sprayteknik
RNA-baserat växtskydd bygger på RNA-interferens (RNAi), ett naturligt försvarssystem som finns hos växter, svampar och många andra organismer. RNAi hjälper celler att reglera gener genom att stänga av specifika genetiska instruktioner innan de används för att bilda proteiner.
Processen börjar när dubbelsträngat RNA (dsRNA) tas upp av organismen. Inne i cellen klipps RNA-molekylen upp i mindre fragment. Dessa fungerar som guider som känner igen specifika gener hos en sjukdomsframkallande organism. När en matchning sker stängs genen av och kan inte längre utföra sin funktion.
Vid sprayinducerad gensläckning (SIGS) appliceras dsRNA direkt på växtens yta. RNA-molekylerna kan då utlösa gensläckning hos angripande skadegörare eller sjukdomsframkallande organismer och på så sätt bromsa sjukdomsutvecklingen på ett mycket målinriktat sätt.
Små RNA-molekyler kan dessutom röra sig mellan olika organismer, vilket innebär att växter och mikroorganismer kan påverka varandras genaktivitet. Det gör RNA-baserade metoder till kraftfulla och precisa verktyg för att studera och styra samspelet mellan växter och mikroorganismer.
Kontakt
-
Person