Výzkum nového biotechnologického způsobu ochrany proti mšici sójové
Vydáno: 22. 1. 2009
Autor:
Američtí výzkumníci z kansaské státní university zkoumají, jak učinit ze sóji plodinu, která by nevbuzovala apetit mšice sójové do té míry, že by se pro ni stala nehostitelskou rostlinou.
Vědci na universitě Kansas State University mohou nalézt způsob jak omezit apetit škůdců na plodiny, jako sója, kukuřice a pšenice. Tito výzkumníci objevili, že útlumem exprese genu ve slinných žlázách mšice kyjatky hrachové (Acyrthosiphon pisum), by hmyz nemohl žít na své hostitelské rostlině více než několik dní. Tato zjištění by mohla vést k novým způsobům ochrany proti škůdcům plodin a omezovat potřebu chemických postřiků. To by nejen zvýšilo úroveň rezistence plodiny, to by změnilo tuto plodinu na nehostitelskou pro tento druh mšice, říká Dr. John Reese, profesor entomologie z této university.
Vztah mezi slinami mšic a rostlinami hraje v tomto výzkumu klíčovou úlohu. Reese říká, že se zajímali o sekreci slin proto, že mnoho mšic vyvolává zvláštní reakce u rostlin. Na rozdíl od žvýkajícího hmyzu, který drtí buňky rostlin, mšice mají malé ústní ústrojí, které používají k propichování a vysávání šťáv z rostlin. Ačkoliv to může být jemnější metoda výživy, Reese poznamenává, že způsobuje mnoho reakcí u rostlin. Například mšice obilné (Schizaphis graminum)na čiroku zanechávají za sebou červenavě zabarvené skvrny, zatímco mšice zhoubné (Diuraphis noxia) způsobují pruhování na pšenic a rovněž svěšování plodiny. U rezistentní rostliny může žír mšice vyvolat mnoho faktorů, které přispívají k rezistenci. U citlivé rostliny mšice mohou být přemoženy obranou rostliny. Proto výzkumníci chtěli přijít na kloub sekreci slinných žláz a zjistit, co se děje.
Ve své studii výzkumníci zavedli siRNA, malé vlákno ribonukleové kyseliny používané k funkci útlumu genu do dospělých mšic kyjatek hrachových. Za cca šest dní 100 procent mšic, které byly takto ošetřeny, bylo na rostlině uhynulých. Ačkoli Reese očekával, že útlum genu by měl nějaký vliv, ošetřené mšice vykazovaly také určité nezvyklé chování. Nejen že jim trvá déle, než se dostat do sítkového elementu v rostlině, kde jsou živiny; nejen, že nemohou zůstat v sítkovém elementu, ovlivňuje to všechny typy záležitostí v jejich chování.
Ačkoliv útlum genů je prováděn u dalších druhů hmyzu, práce na universitě Kansas State University je první prací, ve které někdo utlumoval gen mšice. To by mohlo připravit cestu pro jiné výzkumníky, prostřednictvím biotechnologie, která by vyvíjela rostliny vypouštějící tlumič tohoto genu. Reese hned nato připouští, že vyhlídky takového vývoje budou těžkým úkolem a dodává, že existuje několik překážek, které budou muset být překonány. Pokud jde o Bt, nebylo příliš obtížné vložit jeho přepis do rostlin. Žvýkající hmyz jej požírá a ten je pak zabíjí. Ale vyřešit způsob, jak umožnit rostlině, aby blokovala tento gen při probodení a sátí hmyzem jako je mšice – to je docela tvrdý oříšek.
Reese stále věří, že implikace této teorie by mohly mít ohromný význam, zvláště pro ochranu proti vážným mšicím škůdců, které mají omezenou řadu hostitelů. Různé druhy mšic žijí na určitých druzích rostlin. Mšice zhoubné (Diuraphis noxia) nemohou poškozovat rostliny sóji, mšice sójová (Aphis glycines) nejsou nikdy schopny se množit na rostlině pšenice nebo čiroku atd. Ale takovou speciální plodinu by bylo teoreticky možné změnit ji na nehostitelskou.
Na krátkou dobu se úsilí vyvinout různé geny rezistence stává stále významnější. Je to obzvláště oprávněné pro ochranu proti mšici sójové, která začíná vykazovat známky adaptace na jeden ze silnějších genů rezistence. Hlavní gen pro rezistenci vůči mšici sójové je Rag 1, objevený výzkumníky na universitě v Illinois v Urbana Campaign. Tento gen se objevil, aby poskytl mocnou rezistenci vůči mšici sójové. Výzkumníci nalezli mšice, které nemohly strávit téměř žádný čas v sítkovém elementu získáváním živin, proto nebylo žádným zázrakem, že se nerozmnožovaly a nepřežívaly příliš dlouho. To bylo vynikající zjištění.
Ale objevil se biotyp mšice sojové známý jako biotyp Ohio, který zlikvidoval rezistenci poskytovanou plodinami obsahujícími gen Rag 1. Mšice sojová je zde ve Spojených státech od roku 2000 a v roce 2008 se již objevuje biotyp, který může přemoci tento jediný hlavní gen pro rezistenci.
Není známo, jak dalece se tento biotyp rozšiřuje, ale výzkumníci očekávají, že se bude postupně šířit po celé oblasti pěstování sóji. Následkem toho podnítí pravděpodobně tento vývoj v Severní Americe nový zájem o šlechtitelské programy. Šlechtitelé rostlin na universitě Kansas State University pracují s materiály, které neobsahují Rag 1 a které mají střední úroveň rezistence. Při prvním letmém pohledu tyto materiály nevypadají jako vzrušující, ale mají pravděpodobně odlišný mechanismus rezistence než ty se skutečně silnou úrovní rezistence.
Tyto materiály, ačkoli jsou možná méně efektní, by mohly vnést rezistenci vůči tomuto novému biotypu mšice sójové, rovněž jako poskytnout její trvanlivější formu rezistence aspoň do doby, než se objeví další biotyp.