Ученые встроили «биооружие» в картошку для защиты от колорадских жуков

Биотехнологи создали новый сорт трансгенной картошки, листья которой вырабатывают и накапливают в себе особые короткие молекулы РНК, которые подавляют работу жизненно важных генов у колорадских жуков и убивают их через пять дней, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.

На сегодняшний день существует несколько тысяч сортов трансгенных растений, которые защищены от вредителей тем, что их листья, плоды и побеги вырабатывают бактериальный токсин Bt, смертельно опасный для многих насекомых. Некоторые из них, в том числе и колорадские жуки, не реагируют на это вещество. Сегодня многие ученые опасаются, что со временем иммунные системы вредителей приспособятся к Bt и начнут нейтрализовать его.

Ральф Бок (Ralph Bock) из Института молекулярной физиологии растений в Потсдаме (Германия) и его коллеги подошли к проблеме борьбы с вредителями с несколько другой стороны — они «научили» растение не производить токсины, а особые фрагменты РНК колорадских жуков, которые заставляют клетки насекомого блокировать работу некоторых генов.

Как отмечают ученые, попытки встроить так называемые «короткие интерферирующие РНК» (siRNA) в геном растения производились и ранее, однако они всегда заканчивались неудачно — по каким-то причинам молекулы РНК не попадали в организм жуков вообще или проникали туда лишь в малом количестве.

Авторы статьи решили эту проблему, заставив картошку производить не короткие РНК, а их заготовки — длинные спиралевидные молекулы «двойной» РНК, которые обычно производятся внутри клетки и затем разрезаются на мелкие части специальным ферментом-дайсером (от англ. слова dice — рубить на кусочки).

Ученым удалось избежать разрезания этих заготовок при помощи крайне простого приема. Они встроили фрагмент ДНК, отвечающий за их сборку, в геном хлоропластов — особых клеточных структур, преобразующих энергию света в сахара. Хлоропласты обособлены от всех остальных частей растения и в них нет ферментов-дайсеров, так как в прошлом они были примитивными сине-зелеными микробами, которых постепенно «приручили» предки флоры.

Благодаря этому, как отмечают исследователи, эффективность встроенного в картошку «биооружия» выросла в разы. Колорадские жуки, жившие в банке с листьями подобных корнеплодов, умерли в полном составе через пять дней после начала эксперимента, что свидетельствует о высокой эффективности блокировки генов.

У подобной методики защиты урожая, объясняют Бок и его коллеги, есть несколько заметных преимуществ по сравнению с обычными пестицидами и ГМО, производящими бактериальные токсины.

Так, короткие РНК действуют крайне избирательно и работают только против тех видов, на чьи гены они «настроены». Это заметно снижает вред для окружающей среды и потенциальную угрозу для здоровья человека. Кроме того, приспособиться к ним колорадским жукам и другим насекомым будет гораздо сложнее, так как иммунная система будет считать подобные РНК обыденной частью организма, а не опасным патогеном.

В ближайшем будущем Бок и его коллеги попытаются встроить аналогичную систему «биооружия» в хлоропласты других сортовых растений, которые сегодня нуждаются в защите от насекомых. Пока ученые не до конца уверены в успехе подобных опытов, так как им еще не совсем понятно, есть ли различия в работе их хлоропластов и клеток картофеля.