A kémiai növényvédelmet sok esetben a kisebbik rossz elve alapján használjuk, ezért nagy az igény másfajta megoldásokra. A kutatásokban már bizonyított megoldás lehet az RNS-alapú növényvédelem. Ezzel kifejezetten egyes gének kapcsolhatók ki, amelyek csak az adott kártevőfajban fordulnak elő. Így az alkalmazása szelektív, és a nem célszervezetekre nem jelent veszélyt.
Az uniós szabályozások következtében szűkül a bevethető növényvédő szerek köre, egyre több engedélyét nem újítják meg a jogalkotók. A fontos betegségek és kártevők ellen pedig gyakran még mindig nincsenek megfelelő alternatívák. Egy új megoldás, az RNS-alapú permetezőszerek jelentik a jövőt a szántóföldi növényvédelemben?
Röviden és tömören: tudományos alapok
A kettős szálú RNS-molekulákon (dsRNS) alapuló hatóanyagok nagyon ígéretesek a kutatók szerint. A ribonukeinsav (RNS) az élő szervezet minden sejtjében található egyszálú molekula, amely információkat hordoz. A dsRNS működési elve egyszerű és hatékony: a molekulák egy, a kártevőkben természetes módon előforduló hatásmechanizmust, az RNS-interferenciát (RNAi) váltják ki.
A dsRNS-ből először specifikus enzimek hatására kis interferáló RNS-molekulák (siRNS) jönnek létre. Ezek az úgynevezett messenger RNS-ek működését gátolják, végeredményben megakadályozzák egy esszenciális fehérje kialakulását. Mivel elméletileg csak egyetlen kórokozó fehérjéit lehet ilyen módon specifikusan megcélozni, az RNS-hatóanyagok nagyon szelektívek.
A lényeg: a gyakorlatban is működik az Egyesült Államokban
A technológiát az orvostudomány 2018 óta alkalmazza. A szántóföldi növénytermesztésben ezek a hatóanyagok jobban beválhatnak a kémiai készítményeknél annak köszönhetően, hogy célzottan működnek, így nem jelentenek veszélyt a nem célszervezetekre. Több mint 100 tanulmányban bizonyították, hogy kiváló a hatékonyságuk a kártevők ellen, a GMO-mentes RNS permetszerek iránt ezért nagy az érdeklődés.
2023 decemberében a Greenlight Bioscience első RNS-alapú termékét, a Calanthát – amely a ledprona hatóanyagot tartalmazza – engedélyezték az Egyesült Államokban. Már 2007-ben kutatók a Nature Biotechnology című folyóiratban publikálták, hogy a burgonyabogár az RNS-interferencián alapuló módszerekkel irtható. Amerikai szántóföldi kísérletekben megerősítették, hogy a ledpronával hasonló hatást értek el, mint a spinozad és a klórantraniliprol hatóanyagokkal. Különösen az alacsony, mindössze 9,9 g/ha-os kijuttatási mennyiség, szemben a 88 g/ha-os dózisú spinozaddal, bizonyítja, mennyire hatékony az szer.
Az első engedélyezett RNS-alapú permetezőszer burgonyabogár ellen hatékony
A bogarak (Coleoptera) azon rovarkártevők közé tartoznak, amelyek jól reagálnak az RNS-alapú növényvédő szerekre. Ezért nem meglepő, hogy az első engedélyezett termék egy bogarak elleni készítmény. A módszert vírusok és répa-levéltetvek ellen is kipróbálják, később pedig gombákra és rovarkártevőkre is adaptálni fogják. Ezért feltételezhető, hogy a közeljövőben további kártevő rovarok elleni szereket fejlesztenek ki, például a kukoricabogár, drótférgek, repcebolhák és mások ellen.
Úgy tűnik, hogy más rovarrendek kevésbé jól reagálnak az RNS hatóanyagokra, ezek esetében további kutatásokra van szükség. Vannak azonban ígéretes próbálkozások a kevésbé érzékeny kártevők, például a lepkék (Lepidoptera) RNS-alapú ittására. A fő kihívást itt az jelenti, hogy az RNS-hatóanyagokat meg kell védeni a kártevők nyálában és beleiben történő lebomlástól.
A formuláció döntő fontosságú
Az RNS-alapú növényvédő szerek használatához stabilizálni kell a hatóanyagokat. Megoldást jelenthet a biológiai növényvédelemben használt, biológiailag lebomló mikrogéllel történő kapszulázás. Az alginátok (stabilizálószer és zselésítőanyag) szintén ígéretesek. További kutatásokra van szükség az RNS felvételével, szállításával és stabilitásával, valamint a növényekkel és kórokozókkal való kölcsönhatásokkal kapcsolatban.
Az engedélyezés és a kockázatértékelés szempontjából döntő fontosságú, hogy milyen formulációt használnak. A későbbi engedélyekhez fontos, hogy az első hatóanyag-vizsgálatok engedélyezési eljárásai hogyan sikerülnek, azaz hogy lesz-e lehetőség rövidített eljárásra.
Az RNS-alapú permetezőszerek szuperszelektívek
Mivel az RNS-permetezőszerek fő előnye nagyfokú szelektivitásukban rejlik, bioinformatikai eszközökre lesz szükség az előrejelzések készítéséhez. Ezek célja, hogy az RNS-szekvenciák kiválasztásakor kompenzálják az úgynevezett off-target hatásokat, vagyis amikor nem a célzott DNS-szakasszal jön létre a kapcsolat.
Ezeket a nem célszervezetekkel való véletlenszerű szekvenciahasonlóságok okozzák, amelyeket adatbázisok segítségével kell kiszűrni. Az erre szolgáló szoftvereket azonban még ki kell fejleszteni. Figyelembe kell venni azt is, hogy a különféle célszervezetek hogyan reagálnak. Ha ez sikerül, a kockázatértékelés is könnyebbé válik. A növényvédőszer-ipar és a felhasználók is azt remélik, hogy ez felgyorsítja a hatóanyagok ellenőrzésének folyamatát.
Fotó: Pixabay
