Η παρεμβολή RNA (RNAi για συντομία) αναφέρεται στην αποικοδόμηση του mRNA που προκαλείται από ενδογενές ή εξωγενές δίκλωνο RNA, με αποτέλεσμα ειδική απόφραξη της έκφρασης του γονιδίου στόχου και βρίσκεται συνήθως σε οργανισμούς. Αναφέρεται ότι στη δεκαετία του 1990, οι επιστημονικοί ερευνητές ανακάλυψαν σταδιακά το φαινόμενο της σίγησης του γονιδίου RNAi και έχει πλέον χρησιμοποιηθεί ευρέως στον τομέα της εντομολογικής έρευνας. Επειδή η γονιδιακή σίγηση που προκαλείται από το RNAi έχει τα πλεονεκτήματα της υψηλής αποτελεσματικότητας, της ειδικότητας και της απλότητας, αυτή η τεχνολογία έχει επίσης χρησιμοποιηθεί στην ανάπτυξη νέων φυτοφαρμάκων τα τελευταία χρόνια.
Πώς το RNAi ελέγχει τα παράσιτα
Το RNAi παρεμβαίνει στις διαδικασίες μεταγραφής και μετάφρασης γονιδίων που σχετίζονται με την ανάπτυξη και την ανάπτυξη παρασίτων, αποτρέποντας τη σύνθεση πρωτεϊνών, οδηγώντας σε μειωμένη περιβαλλοντική προσαρμοστικότητα ή θάνατο των παρασίτων. Αυτός ο τύπος μεθόδου ελέγχου εσωτερικεύει κυρίως το δίκλωνο RNA του γονιδίου στόχου μέσω της τροφοδοσίας παρασίτων. Αφού τα έντομα καταπιούν ένα δίκλωνο RNA που είναι ιδιαίτερα ειδικό για το γονίδιο στόχο, το δίκλωνο RNA απορροφάται στο μέσο έντερο. Εάν το γονίδιο στόχος που πρόκειται να σιγήσει δεν βρίσκεται στο μέσο έντερο, το σήμα σίγησης μπορεί να μεταδοθεί μέσω κυττάρων ή ιστών και να φτάσει στη θέση του παρεμβαλλόμενου γονιδίου στόχου για RNAi.
Τα γονίδια-στόχοι που επιλέχθηκαν για καταπολέμηση παρασίτων με χρήση της τεχνολογίας RNAi χωρίζονται χονδρικά σε πέντε τύπους: Θανατηφόρα γονίδια παρασίτων, γονίδια που σχετίζονται με την αντοχή και την ανοσία των παρασίτων (μείωση της αντοχής στα χημικά φυτοφάρμακα), γονίδια που σχετίζονται με την ανάπτυξη και ανάπτυξη παρασίτων, γονίδια που σχετίζονται με το αυγό παρασίτων ωοτοκία και γονίδια που σχετίζονται με τη μυρωδιά (τα οποία παρεμβαίνουν στην αναγνώριση των καλλιεργειών από τα παράσιτα).
Επί του παρόντος, ο πιο δημοφιλής τρόπος εισαγωγής δίκλωνου RNA στα έντομα είναι μέσω της σίτισης. Αυτή η μέθοδος είναι απλή στη λειτουργία και εύκολη στην εφαρμογή της. Προς το παρόν, αυτή η μέθοδος έχει χρησιμοποιηθεί επιτυχώς για την καταπολέμηση διαφόρων παρασίτων, όπως τα καφέ φυτοφάρμακα, οι τερμίτες, τα ζωύφια Triatomine και τα σκαθάρια της ρίζας του καλαμποκιού. Η μέθοδος σίτισης δεν απαιτεί ειδικό εξοπλισμό και είναι επίσης πιο βολικό να χρησιμοποιηθεί αυτή η μέθοδος για τη διεξαγωγή έρευνας για το RNAi. Ωστόσο, αυτή η μέθοδος είναι βραδείας δράσης και δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί από έντομα στα στάδια του αυγού και της νύμφης επειδή δεν μπορούν να τραφούν.
Πλεονεκτήματα του RNAi στον έλεγχο παρασίτων
(1) Λόγω της υψηλής εξειδίκευσης του δίκλωνου RNA, τέτοια προϊόντα δεν επηρεάζουν τους οργανισμούς μη στόχους.
(2) Τα βιοπαρασιτοκτόνα RNA είναι ουσίες που υπάρχουν φυσικά στο περιβάλλον ή στους οργανισμούς, επομένως η πιθανή βλάβη τους σε οργανισμούς μη στόχους είναι μικρότερη από τα χημικά φυτοφάρμακα. Τέτοιες ουσίες μπορούν επίσης να αποικοδομηθούν μέσω φυσικών οδών.
(3) Τέτοια προϊόντα μπορούν να αναπτυχθούν για όλους τους τύπους παρασίτων. Συγκρίνοντας την τεχνολογία Bt ως παράδειγμα, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι οι διαγονιδιακές καλλιέργειες ανθεκτικές στα έντομα Bt έχουν πολύ περιορισμένη επίδραση στον έλεγχο των μυζητικών εντόμων επειδή οι τοξίνες Bt δεν έχουν ακόμη επίδραση σε τέτοια παράσιτα. Αυτό το πρόβλημα επιλύθηκε χρησιμοποιώντας RNAi με μεσολάβηση φυτών.
Προκλήσεις και τεχνολογικές ανακαλύψεις στην εφαρμογή του RNAi
Η εμπορική δυνατότητα χρήσης τεχνολογίας RNAi για τον έλεγχο των παρασίτων εξαρτάται κυρίως από την αποτελεσματικότητα της παροχής δίκλωνου RNA στο παράσιτο στόχο, από το εάν το δίκλωνο RNA μπορεί να υπάρχει σταθερά στο σώμα του εντόμου και τη συγκέντρωση του εντομοκτόνου δολώματος. Όλοι αυτοί οι παράγοντες επηρεάζουν το κόστος χρήσης προϊόντων δίκλωνου RNA.
Για πολλές εταιρείες, η επίλυση του προβλήματος της εύκολης διάσπασης του RNA είναι μια μεγάλη δυσκολία. Αν και ο ψεκασμός που περιέχει δίκλωνο RNA που ταιριάζει με μια συγκεκριμένη γονιδιακή αλληλουχία μπορεί να απενεργοποιήσει συγκεκριμένα γονίδια ορισμένων παρασίτων και να επιτύχει αποτελέσματα ελέγχου παρασίτων, το RNA στο σπρέι αποικοδομείται εύκολα και το αποτέλεσμα δεν είναι μακροχρόνιο και πρέπει να χρησιμοποιείται συχνά. έτσι οι αγρότες ξοδεύουν πολλά χρήματα.
Από την ανακάλυψη του φαινομένου RNAi, οι ερευνητές έχουν σημειώσει τεράστια πρόοδο στην προώθηση της εφαρμογής αυτής της τεχνολογίας. Σύμφωνα με δημοσιεύματα, μια ερευνητική ομάδα από το Πανεπιστήμιο του Κουίνσλαντ στην Αυστραλία ανέπτυξε τεχνολογία που μπορεί να παρατείνει την περίοδο προστασίας των ψεκασμών. Η ομάδα συνδύασε το RNA με νανοσωματίδια αργίλου, τα οποία είναι φθηνά στην παραγωγή. Τα υγρά νανοσωματίδια αργίλου αντιδρούν με το διοξείδιο του άνθρακα στον αέρα και σταδιακά διασπώνται, απελευθερώνοντας αργά το RNA για να παρατείνει την αποτελεσματικότητά του. Αυτή η τεχνολογία καθιστά τα φυτά καπνού ανθεκτικά στον ιό της μικρής κηλίδας της πιπεριάς για έως και 20 ημέρες, σημειώνοντας ένα άνευ προηγουμένου ρεκόρ. Ταυτόχρονα, ο David Baulcombe, ο οποίος εδώ και καιρό ασχολείται με την έρευνα τεχνολογίας σίγασης γονιδίων στο Πανεπιστήμιο του Cambridge στο Ηνωμένο Βασίλειο, είπε επίσης ότι ο συνδυασμός RNA και νανοσωματιδίων αργίλου δεν εγκυμονεί κινδύνους για την ασφάλεια.
Τα τελευταία χρόνια, εταιρείες με τεχνολογίες αιχμής έχουν εμφανιστεί σε αυτόν τον αναδυόμενο κλάδο. Συνέχισαν να εμβαθύνουν την έρευνα και την ανάπτυξη μέσω χρηματοδότησης και συνεργασίας. Οι νέες τεχνολογίες ξεπερνούν συνεχώς τις προκλήσεις που αντιμετωπίζει η εφαρμογή του RNAi. Συμπεριλαμβανομένης της ανάπτυξης τεχνολογιών για τη μείωση του κόστους παραγωγής προϊόντων κ.λπ., αυτές ευνοούν την εφαρμογή τέτοιων προϊόντων σε συστήματα βιολογικού ελέγχου. Ας μάθουμε για τις νέες τεχνολογίες και τα προϊόντα κορυφαίων εταιρειών του κλάδου μέσα από τις καυτές τάσεις του κλάδου τα τελευταία χρόνια.
RNAi προοπτικές
Το 2019, η Bayer υπέβαλε ένα νέο προϊόν, το BioDirect, στην Υπηρεσία Προστασίας του Περιβάλλοντος των ΗΠΑ για καταχώριση με δίκλωνο RNA για τον έλεγχο των ακάρεων Varroa - του παρασίτου που αποτελεί τη μεγαλύτερη απειλή για την παγκόσμια μελισσοκομική βιομηχανία. Αυτή είναι η πρώτη υποβολή στην Υπηρεσία Προστασίας του Περιβάλλοντος των ΗΠΑ για ένα δραστικό συστατικό βιοπαρασιτοκτόνου RNA για εξωγενείς εφαρμογές στη βιομηχανία.
Η τρέχουσα έρευνα δείχνει ότι είναι εφικτή η εφαρμογή προϊόντων RNAi μέσω διαφυλλικού ψεκασμού, έγχυσης κορμού και άρδευσης. Άλλες μέθοδοι εφαρμογής, όπως η επικάλυψη σπόρων, απαιτούν περαιτέρω έρευνα.
Στο μέλλον, συνεχείς βελτιώσεις στην τεχνολογία παρασκευής RNA θα βελτιώσουν επίσης την αποτελεσματικότητα και τη σταθερότητα στο πεδίο του RNAi, το οποίο μπορεί να αντικαταστήσει τα χημικά φυτοφάρμακα ή να χρησιμοποιηθεί σε συνδυασμό με χημικά φυτοφάρμακα για να μειώσει την εξάρτηση της γεωργίας από επιβλαβή συνθετικά φυτοφάρμακα.
Με την πρόοδο της επιστημονικής έρευνας, οι αλληλουχίες γονιδίων των επιβλαβών οργανισμών ανακαλύπτονται συνεχώς, οι άνθρωποι κατανοούν όλο και περισσότερο τον μηχανισμό του RNAi και το κόστος και η αποτελεσματικότητα της παραγωγής RNAi έχουν βελτιωθεί περαιτέρω. Τέτοια νέα βιοπαρασιτοκτόνα με υψηλή εξειδίκευση και φιλικότητα προς το περιβάλλον θα διαδραματίσουν όλο και πιο σημαντικό ρόλο στον τομέα της καταπολέμησης των παρασίτων.
Ο Qiu Dewen, αναπληρωτής διευθυντής του Ινστιτούτου Προστασίας Φυτών της Ακαδημίας Γεωργικών Επιστημών, είπε κάποτε ότι η μελλοντική αναπτυξιακή τάση των βιοπαρασιτοκτόνων θα περιλαμβάνει καυτούς τομείς έρευνας και ανάπτυξης όπως η τεχνολογία παρεμβολής RNA, η τεχνολογία αποκατάστασης της υγείας του εδάφους και η τεχνολογία επαγωγής φυτικής ανοσίας.
