Νέος ψεκασμός θα μπορούσε να προστατεύσει τα ελαιόδεντρα από το Xylella

Μια ερευνητική ομάδα στο Ινστιτούτο Μοριακής και Κυτταρικής Βιολογίας Φυτών δημιούργησε μια πρωτοποριακή τεχνολογία για την ακριβή και μακροχρόνια αδρανοποίηση των γονιδίων των φυτών χρησιμοποιώντας μία μόνο εφαρμογή ψεκασμού.

Η ευρήματα, που δημοσιεύτηκε στο Nucleic Acids Research, περιγράφει λεπτομερώς μια καινοτόμο προσέγγιση που χρησιμοποιεί έναν καλοήθη ιό που απελευθερώνει ειδικά σχεδιασμένα μικρά μόρια RNA για να σιωπήσει επιλεκτικά τα γονίδια-στόχους χωρίς να αλλοιώσει τη γενετική σύνθεση του φυτού.

Αυτό το χαρακτηριστικό έχει σημαντική σημασία στην Ευρωπαϊκή Ένωση, όπου ρύθμιση γύρω από γενετικά τροποποιημένους οργανισμούς (ΓΤΟ) είναι αυστηρή. Ως εκ τούτου, η ερευνητική ομάδα υπέβαλε αίτηση για ευρωπαϊκό δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για τη διαφύλαξη αυτής της τεχνολογίας που ανήκει από κοινού στο Ισπανικό Εθνικό Συμβούλιο Έρευνας (CSIC) και το Τεχνικό Πανεπιστήμιο της Βαλένθια.

Η τεχνολογία βασίζεται στη χρήση τεχνητών microRNAs (amiRNAs) – μικροσκοπικών μορίων RNA που παρουσιάζουν χαρακτηριστικά παρόμοια με το DNA, αλλά είναι σημαντικά μικρότερα.

Αυτά τα amiRNA είναι σχολαστικά σχεδιασμένα για να εξασφαλίζουν υψηλή ειδικότητα, αποτρέποντας την ακούσια αδρανοποίηση γονιδίων. Προέρχονται από μεγαλύτερα πρόδρομα μόρια των οποίων το μέγεθος βελτιστοποιήθηκε χρησιμοποιώντας Arabidopsis thaliana, ένα ποώδες φυτό που χρησιμοποιείται συχνά στη μοριακή βιολογία και στην έρευνα της φυτικής γενετικής.

Αυτή η μέθοδος ανοίγει δυνατότητες για ευρεία υιοθέτηση στην αγορά. Έχει εφαρμογές στην ενίσχυση της παραγωγικότητας των καλλιεργειών, στην προστασία των φυτών από ασθένειες και στην ενίσχυση της ανθεκτικότητάς τους στις περιβαλλοντικές αλλαγές.

Το σπρέι, που περιέχει έναν αβλαβή ιό, εφαρμόζεται στο φυτό-στόχο. Μόλις εισέλθει στο φυτό, ο ιός πολλαπλασιάζεται και αποβάλλει τα τεχνητά μόρια RNA που είναι απαραίτητα για την απενεργοποίηση του επιθυμητού γονιδίου.

"Από τη μία πλευρά, πετύχαμε να μειώσουμε σημαντικά το μέγεθος των πρόδρομων μορίων των τεχνητών microRNA χωρίς να επηρεάσουμε τη δραστηριότητά τους», δήλωσε ο Alberto Carbonell, ερευνητής στο CSIC.

"Από την άλλη πλευρά, έχουμε αποδείξει ότι μπορούμε να αδρανοποιήσουμε τα φυτικά γονίδια ψεκάζοντας φυτικά εκχυλίσματα που περιλαμβάνουν αβλαβείς ιικούς φορείς που παράγουν amiRNA από ελάχιστα πρόδρομα μόρια», πρόσθεσε.

Αυτή η τεχνολογία προσφέρει μια σειρά από πλεονεκτήματα. Πρώτον, μια μόνο εφαρμογή ψεκασμού μπορεί να εισάγει τον αβλαβή ιό και να παράγει amiRNA στους στοχευμένους φυτικούς ιστούς, εξαλείφοντας την ανάγκη για πολλαπλές θεραπείες και μειώνοντας το κόστος εφαρμογής.

Για παράδειγμα, οι ερευνητές απέδειξαν την αδρανοποίηση γονιδίων που σχετίζονται με τη βιοσύνθεση χλωροφύλλης χρησιμοποιώντας έναν μόνο ψεκασμό, που οδηγεί στο κιτρίνισμα των προσβεβλημένων ιστών.

Ο Carbonell είπε ότι αυτή η προσέγγιση θα μπορούσε ενδεχομένως να φέρει επανάσταση στη γεωργία των καλλιεργειών απενεργοποιώντας επιλεκτικά την έκφραση γονιδίων, ενισχύοντας την απόδοση των καλλιεργειών και ενισχύοντας την ανθεκτικότητά τους στις μεταβαλλόμενες περιβαλλοντικές συνθήκες.

Επιπλέον, η τεχνολογία θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την ανοσοποίηση των καλλιεργειών έναντι διαφόρων παθογόνων παραγόντων, συμπεριλαμβανομένων των ιών.

Η σίγαση συγκεκριμένων γονιδίων μέσα στα ελαιόδεντρα μπορεί να ενισχύσει την αντοχή τους στο σύνδρομο γρήγορης παρακμής της ελιάς (OQDS), μια καταστροφική ασθένεια που προκαλείται από το βακτήριο Xylella fastidiosa. Οι ερευνητές εντόπισαν βασικά γονίδια στα ελαιόδεντρα που, όταν σιωπηθούν, θα μπορούσαν να ενισχύσουν την ικανότητά τους να αποκρούουν το OQDS.

Τα ελαιόδεντρα διαθέτουν αμυντικούς μηχανισμούς και οι ερευνητές διερευνούν τρόπους για να ενισχύσουν αυτές τις φυσικές διασφαλίσεις. Στοχεύοντας συγκεκριμένα γονίδια μέσα στα ίδια τα ελαιόδεντρα, οι ερευνητές στοχεύουν να ενισχύσουν την αντοχή τους στο OQDS.

Τα ακριβή γονίδια που προσδιορίζονται για τη σίγαση παίζουν ζωτικό ρόλο στην αλληλεπίδραση του δέντρου με το Xylella fastidiosa. Μερικά από αυτά τα γονίδια εμπλέκονται στην απόκριση του δέντρου στο βακτήριο, επηρεάζοντας τη σοβαρότητα των συμπτωμάτων OQDS. Αποσιωπώντας αυτά τα συγκεκριμένα γονίδια, οι ερευνητές ελπίζουν να αλλάξουν την απόκριση της ελιάς στην Xylella fastidiosa, καθιστώντας την πιο ανθεκτική στην ασθένεια.

Η σίγαση αυτών των γονιδίων μέσα στην ελιά προσφέρει μια πιθανή λύση για την καταπολέμηση της OQDS, ελαχιστοποιώντας ταυτόχρονα την ανάγκη για φυτοφάρμακα ευρέος φάσματος. Αυτή η προσέγγιση όχι μόνο θα ενίσχυε την αντοχή του δέντρου στην ασθένεια, αλλά θα συμβάλει επίσης σε βιώσιμες και φιλικές προς το περιβάλλον γεωργικές πρακτικές.