Kasvitaudit ja kasvien tuholaiset aiheuttavat mittavia sadonmenetyksiä ja ovat uhka globaalille ruokaturvallisuudelle. Perinteisesti taistelussa kasvitauteja ja -tuholaisia vastaan on luotettu kemiallisiin torjunta-aineisiin, jotka leviävät laajalti ympäristöömme. Ne ovat mahdollinen riski niin ihmisen terveydelle, hyödyllisille organismeille kuin ympäristöllekin.
– Uusi lähestymistapa kasvinsuojelussa on rokottaa kasvit taudinaiheuttajia vastaan käyttämällä kaksijuosteisia RNA-molekyylejä, jotka voidaan ruiskuttaa suoraa kasvin lehdille, kertoo Helsingin yliopiston dosentti Minna Poranen Bio- ja ympäristötieteellisestä tiedekunnan molekulaaristen ja integratiivisten biotieteiden tutkimusohjelmasta.
Rokote käynnistää kasvissa RNA-häirinnäksi kutsutun mekanismin, joka on kasvien, eläinten ja muiden aitotumallisten eliöiden luontainen puolustusmekanismi taudinaiheuttajia vastaan. Rokote voidaan kohdistaa haluttua taudinaiheuttajaa vastaan käyttämällä rokotteessa RNA-molekyylejä, joiden emäsjärjestys jäljittelee tuoholaisen geenien emäsjärjestystä ja estää näiden geenien ilmenemistä.
Kaksijuosteiset RNA-molekyylit eivät siis vaikuta suojeltavan kasvin geenien ilmenemiseen, vaan kohdistuvat ainoastaan kasvitautiin tai –tuholaiseen. RNA on myös luonnossa yleisesti esiintyvä molekyyli, joka hajoaa nopeasti eikä kerry luontoon.
– RNA-pohjaisten kasvirokotteiden kehittämisen haasteena on ollut RNA-molekyylien tuotto. Kaksijuosteisia RNA-molekyylejä on tuotettu kemiallisella synteesillä, sekä lääkemolekyyleiksi että tutkimuksen tarpeisiin, mutta kasvinsuojelun tarpeisiin tällaiset tuotantotavat ovat tehottomia ja kalliita, Poranen toteaa.
Porasen ryhmä on osana Suomen Akatemian Synteettisen biologian tutkimusohjelmaa kehittänyt uuden kaksijuosteisten RNA-molekyylien tuotantotavan. Ryhmä on yhteistyössä CNRS:n tutkijoiden kanssa osoittanut näin tuotetun RNA-rokotteiden tehon kasvivirusinfektiota vastaan. Menetelmässä hyödynnetään bakteriofaagin, eli bakteereita tuhoavan viruksen, RNA-monistuskoneistoa ja RNA-tuotanto tapahtuu bakteerisoluissa. Tämä uusi menetelmä mahdollistaa RNA-rokotteiden tehokkaan tuotannon jatkossa ja edesauttaa RNA-pohjaisten kasvinsuojelumenetelmien kehittämistä ja käyttöönottoa.
– Aikataulua rokotteen käyttöönotolle on vaikea ennustaa, koska tähän liittyvä lainsäädäntöä ei vielä ole olemassa, sanoo Poranen.
Alkuperäinen artikkeli:
Niehl Annette, Soininen Marjukka, Poranen Minna, Heinlein Manfred (2018). Synthetic biology approach for plant protection using dsRNA. Plant Biotechnology Journal.
doi: 10.1111/pbi.12904.