RNS traucējumi (saīsināti RNSi) attiecas uz mRNS noārdīšanos, ko izraisa endogēna vai eksogēna divpavedienu RNS, izraisot specifisku mērķa gēnu ekspresijas šķēršļus, un to parasti konstatē organismos. Tiek ziņots, ka 90. gados zinātniskie pētnieki pamazām atklāja RNAi gēnu klusēšanas fenomenu, un tagad tas ir plaši izmantots entomoloģijas pētījumu jomā. Tā kā RNAi izraisītajai gēnu klusināšanai ir augstas efektivitātes, specifiskuma un vienkāršības priekšrocības, šī tehnoloģija pēdējos gados ir izmantota arī jaunu pesticīdu izstrādē.
Kā RNAi kontrolē kaitēkļus
RNAi traucē ar kaitēkļu augšanu un attīstību saistīto gēnu transkripcijas un translācijas procesus, novēršot proteīnu sintēzi, kā rezultātā samazinās kaitēkļu pielāgošanās spējas videi vai nāve. Šāda veida kontroles metode galvenokārt internalizē mērķa gēna divpavedienu RNS, barojot kaitēkļus. Pēc tam, kad kukaiņi norij divpavedienu RNS, kas ir ļoti specifiska mērķa gēnam, divpavedienu RNS tiek absorbēta viduszarnā. Ja apklusināmais mērķa gēns neatrodas viduszarnā, klusēšanas signālu var pārraidīt caur šūnām vai audiem un sasniegt RNSi traucētā mērķa gēna vietu.
Mērķa gēni, kas atlasīti kaitēkļu apkarošanai, izmantojot RNAi tehnoloģiju, ir aptuveni sadalīti piecos veidos: kaitēkļu letālie gēni, gēni, kas saistīti ar kaitēkļu rezistenci un imunitāti (samazina kaitēkļu izturību pret ķīmiskajiem pesticīdiem), gēni, kas saistīti ar kaitēkļu augšanu un attīstību, gēni, kas saistīti ar kaitēkļu olām. dēšana un ar smaržu saistīti gēni (kas traucē kaitēkļiem atpazīt ražu).
Pašlaik vispopulārākais veids, kā kukaiņos ievadīt divpavedienu RNS, ir barošana. Šī metode ir vienkārši lietojama un viegli īstenojama. Šobrīd šī metode ir veiksmīgi izmantota dažādu kaitēkļu apkarošanā, piemēram, brūnās sēnes, termītus, triatomīna blaktis un kukurūzas sakņu vaboles. Barošanas metodei nav nepieciešams īpašs aprīkojums, un šo metodi ir arī ērtāk izmantot, lai veiktu RNSi pētījumus. Tomēr šī metode darbojas lēni, un to nevar izmantot kukaiņi olu un zīlīšu stadijā, jo tie nevar baroties.
RNAi priekšrocības kaitēkļu apkarošanā
(1) Tā kā divpavedienu RNS ir augsta specifika, šādi produkti neietekmēs nemērķa organismus.
(2) RNS biopesticīdi ir vielas, kas dabiski pastāv vidē vai organismos, tāpēc to iespējamais kaitējums nemērķa organismiem ir mazāks nekā ķīmiskajiem pesticīdiem. Šādas vielas var arī noārdīties pa dabīgiem ceļiem.
(3) Šādus produktus var izstrādāt visu veidu kaitēkļiem. Salīdzinot Bt tehnoloģiju kā piemēru, pētnieki atklāja, ka pret Bt kukaiņiem izturīgām transgēnām kultūrām ir ļoti ierobežota ietekme uz sūcošo kukaiņu kontroli, jo Bt toksīni vēl nav ietekmējuši šādus kaitēkļus. Šī problēma tika atrisināta, izmantojot augu mediētu RNSi.
Izaicinājumi un tehnoloģiskie sasniegumi RNAi piemērošanā
RNAi tehnoloģijas izmantošanas komerciālais potenciāls kaitēkļu apkarošanai galvenokārt ir atkarīgs no divpavedienu RNS piegādes mērķa kaitēklim efektivitātes, no tā, vai divpavedienu RNS var stabili eksistēt kukaiņu ķermenī, un no insekticīda ēsmas koncentrācijas. Visi šie faktori ietekmē divpavedienu RNS produktu lietošanas izmaksas.
Daudziem uzņēmumiem RNS viegli sadalīšanās problēmas risināšana ir lielas grūtības. Lai gan izsmidzināšana, kas satur divpavedienu RNS, kas atbilst noteiktai gēnu secībai, var izslēgt dažu kaitēkļu specifiskus gēnus un panākt kaitēkļu apkarošanas efektu, aerosolā esošā RNS ir viegli noārdāma un efekts nav ilgstošs, un tas ir jālieto bieži, tāpēc zemnieki tērē daudz naudas.
Kopš RNAi fenomena atklāšanas pētnieki ir panākuši milzīgu progresu šīs tehnoloģijas pielietošanas veicināšanā. Saskaņā ar ziņojumiem Austrālijas Kvīnslendas universitātes pētnieku grupa ir izstrādājusi tehnoloģiju, kas var pagarināt aerosolu aizsardzības periodu. Komanda apvienoja RNS ar māla nanodaļiņām, kuras ir lēti ražot. Mitrās māla nanodaļiņas reaģē ar oglekļa dioksīdu gaisā un pakāpeniski sadalās, lēnām atbrīvojot RNS, lai pagarinātu tās efektivitāti. Šī tehnoloģija padara tabakas augus izturīgus pret piparu minoritātes vīrusu līdz 20 dienām, uzstādot nebijušu rekordu. Tajā pašā laikā Deivids Boulkombs, kurš ilgstoši nodarbojas ar gēnu slāpēšanas tehnoloģiju izpēti Kembridžas Universitātē Apvienotajā Karalistē, arī sacīja, ka RNS un māla nanodaļiņu kombinācija nerada nekādus drošības riskus.
Pēdējos gados šajā jaunajā nozarē ir parādījušies uzņēmumi ar vismodernākajām tehnoloģijām. Viņi ir turpinājuši padziļināt pētniecību un attīstību, izmantojot finansējumu un sadarbību. Jaunās tehnoloģijas pastāvīgi pārvar problēmas, ar kurām saskaras RNAi pielietošana. Tostarp tehnoloģiju izstrāde produktu ražošanas izmaksu samazināšanai utt., kas veicina šādu produktu izmantošanu bioloģiskās kontroles sistēmās. Uzzināsim par nozares vadošo uzņēmumu jaunajām tehnoloģijām un produktiem caur pēdējo gadu aktuālajām tendencēm nozarē.
RNAi izredzes
2019. gadā Bayer iesniedza ASV Vides aizsardzības aģentūrai jaunu produktu BioDirect, lai to reģistrētu ar divpavedienu RNS, lai kontrolētu Varroa ērces – kaitēkli, kas rada vislielākos draudus pasaules biškopības nozarei. Šis ir pirmais iesniegums ASV Vides aizsardzības aģentūrai par RNS biopesticīdu aktīvo sastāvdaļu eksogēniem lietojumiem nozarē.
Pašreizējie pētījumi liecina, ka ir iespējams uzklāt RNAi produktus, izsmidzinot lapu, stumbra injekciju un apūdeņošanu. Citas pielietošanas metodes, piemēram, sēklu pārklāšana, prasa turpmāku izpēti.
Nākotnē nepārtraukti uzlabojumi RNS sagatavošanas tehnoloģijā uzlabos arī RNAi efektivitāti un lauka stabilitāti, kas var aizstāt ķīmiskos pesticīdus vai izmantot kopā ar ķīmiskajiem pesticīdiem, lai samazinātu lauksaimniecības atkarību no kaitīgiem sintētiskiem pesticīdiem.
Attīstoties zinātniskajiem pētījumiem, nepārtraukti tiek atklātas kaitīgo organismu gēnu sekvences, cilvēki arvien vairāk izprot RNSi mehānismu, un ir vēl vairāk uzlabotas RNSi ražošanas izmaksas un efektivitāte. Šādiem jauniem biopesticīdiem ar augstu specifiskumu un videi draudzīgumu būs arvien lielāka nozīme kaitēkļu apkarošanas jomā.
Lauksaimniecības zinātņu akadēmijas Augu aizsardzības institūta direktora vietnieks Qiu Dewen reiz teica, ka biopesticīdu nākotnes attīstības tendence ietvers tādas karstās pētniecības un attīstības jomas kā RNS traucējumu tehnoloģija, augsnes veselības atjaunošanas tehnoloģija un augu imunitātes indukcijas tehnoloģija.
