Matematičar sa Sveučilišta u Sussexu, dr. Konstantin Blyuss, u suradnji s biolozima iz ukrajinske Nacionalne znanstvene akademije, razvio je način za suzbijanje štetnika koji uništava usjeve pšenice, bez primjene kemijskih sredstava. Ova posve nova metoda suzbijanja štetočina funkcionira pomoću vlastitih gena biljke kako bi suzbila specifične mikroskopske organizme, nazvane nematode, bez da našteti drugim organizmima -insektima, pticama ili sisavcima.
Uz rastuću globalnu populaciju koju treba hraniti i hitnu potrebu prelaska s fosilnih goriva na biogoriva, ovo je istraživanje važan korak naprijed u potrazi za ekološki sigurnom zaštitom usjeva koja ne šteti pčelama ili drugim insektima.
Procjenjuje se da je svake godine na
usjevima oko 130 milijardi dolara gubitaka zbog šteta uzrokovanih nematodama.
Ciljati štetne nematode kemijskim sredstvima za zaštitu je problematično jer
mogu neselektivno naštetiti drugim organizmima. U tlu postoje bakterije koje
mogu pomoći zaštititi biljke od štetnih nematoda, ali do sada nije postojao
učinkovit način za iskorištavanje njihove snage u svrhu zaštite usjeva na
velikoj razini.
Precizno ciljanje nematoda
Dr. Blyuss i njegovi kolege koristili su ‘RNA interferenciju’ (RNAi) kako bi precizno naciljali vrstu nematoda koja šteti pšenici. Nematode, kao i svi drugi živi organizmi, zahtijevaju stvaranje određenih bjelančevina da bi preživjele i stvorile potomstvo. RNA interferencija je postupak koji zaustavlja ili otežava njihovu reprodukciju.
Tim je razvio metodu za prigušivanje
bitnih gena štetnih nematoda primjenom biostimulansa koji potječu od prirodnih
bakterija tla. Biostimulansi također “isključuju” gene biljke koji su
pogođeni nematodama, značajno otežavajući parazitima uzrokovanje štete na
usjevima.
Postupak prigušivanja gena pokreće se kada se biostimulansi, koji su metaboliti bakterija koje prirodno nastaju u tlu, primijene na pšenicu. Biostimulansi se mogu primijeniti namakanjem sjemena ili korijena u otopinu koja sadrži biostimulans ili pak dodavanjem otopine u samo tlo.
Učinkovita primjena biostimulansa
Natapanjem sjemena biljke u otopinu biostimulansa, biljka postaje ‘trojanski konj’ za isporuku specijalnih spojeva proizvedenih unutar biljaka u nematode, koji ih potom ubijaju. Spojevi ciljaju specifične gene nematoda, tako da ne postoji opasnost od negativnog utjecaja na ostale organizme. Budući da se prirodno pojavljuju, a ne sastoje se od kemikalija, organski poljoprivrednici bi te spojeve potencijalno mogli koristiti kako bi organsku hranu učinili pristupačnijom u budućnosti.
Matematičko modeliranje dr. Blyussa objašnjava kako RNA interferencija djeluje u biljkama i pokazuje najučinkovitiji način primjene biostimulanata kako bi usjev bio zaštićen od štetnih nematoda.
Pokusi su pokazali da se natapanjem sjemena biljaka u otopini biostimulansa povećavaju šanse da biljke prežive za 57 do 92%. Ova tehnika također smanjuje razinu zaraze nematodama za 73 do 83% u usporedbi s biljkama koje se uzgajaju bez biostimulansa.
Pomoću matematičkih modela otkriveno je kako se biostimulansi apsorbiraju u biljke pšenice, tako da je sada poznat najbolji način da se biljkama i dostave. Također je otkriveno kako se RNAi razvija u biljkama i nematodama, kako biljka može isključiti specifične gene koji su uključeni u proces parazitizma nematoda i kako dijelovi RNAi iz biljaka, kad ih nematode gutaju, uzrokuju njihovu smrt utišavanjem nekih njihovih ključnih gena.
Ta saznanja kombinirana su s naprednim eksperimentalnim radom na razvoju novih sojeva bakterija u tlu i ekstrakciji njihovih metabolita, kao i s najsuvremenijim analizama molekularne genetike, kako bi se razvila nova generacija ekološki sigurnih alata za kontrolu nematoda u pšenici.
„Cjepivo“ protiv nematoda
Neki ljudi su vrlo sumnjičavi na spomen genetički modificiranih biljaka, tako da je važno naglasiti da se u ovom slučaju ne radi o tome. Biostimulansi učinkovito djeluju kao” cjepivo “protiv zaraze nematodama. Oni postižu svoj učinak mobiliziranjem unutarnjih mehanizama biljaka za proizvodnju spojeva koji štite biljke od nematoda odnosno uzrokuju njihovu smrt.
Biljke proizvedene korištenjem biostimulanata imaju mnogo bolje prinose i veću otpornost na štetočine, ali se ne razlikuju od ostalih biljaka koje su umjetno uzgajane kako bi imale neka korisna svojstva. Štoviše, sami biostimulansi su prirodni jer nisu ništa drugo nego proizvodi bakterija koje već žive u tlu.
