Växtsjukdomar och växtskadegörare förorsakar massiva skördeförluster och utgör ett hot mot den globala matsäkerheten. I kampen mot växtsjukdomar och växtskadegörare har man traditionellt förlitat sig på kemiska bekämpningsmedel, som sprids ut vitt och brett i vår miljö. De utgör en potentiell risk såväl för människans hälsa, nyttoorganismer som för miljön.
– Ett nytt tillvägagångssätt inom växtskyddet är att vaccinera växterna mot sjukdomsalstrare genom att använda dubbelsträngade RNA-molekyler, som kan besprutas direkt på växtens blad, berättar docent Minna Poranen från Bio- och miljövetenskapliga fakultetens forskningsprogram för molekylära och integrativa biovetenskaper.
Vaccinet startar en mekanism i växten som kallas för RNA-störning. Mekanismen är en naturlig försvarsmekanism mot sjukdomsalstrare hos växter, djur och andra eukaryota organismer. Vaccinet kan riktas mot den önskade sjukdomsalstraren genom att det i vaccinet används RNA-molekyler med en bassekvens som efterliknar bassekvensen i skadegörarens gener och vilka på så sätt förhindrar uppkomsten av dessa gener.
Den skyddade växtens gener påverkas alltså inte av de dubbelsträngade RNA-molekylerna, utan dessa riktas endast mot växtsjukdomen eller växtskadegöraren. RNA är en molekyl som även förekommer allmänt i naturen. Den sönderfaller snabbt och ansamlas inte i naturen.
– Produktion av RNA-molekyler har varit en utmaning för arbetet med att ta fram RNA-baserade växtvacciner . Dubbelsträngade RNA-molekyler har producerats med kemisk syntes såväl till medicinmolekyler som för forskningens behov, men för växtskyddets behov är sådana produktionssätt ineffektiva och dyra, konstaterar Poranen.
Som en del i forskningsprogrammet Syntetisk biologi vid Finlands Akademi har Poranens grupp utvecklat ett nytt sätt att producera dubbelsträngade RNA-molekyler. I samarbete med forskarna vid CNRS har gruppen påvisat vilken effekt RNA-vacciner producerade på detta sätt har mot växtvirusinfektioner. I metoden utnyttjas RNA-kopieraren hos bakteriofagen, alltså hos det bakterieförstörande viruset, och RNA- produktionen sker i bakteriecellerna. Den nya metoden möjliggör en effektiv produktion av RNA-vacciner i fortsättningen och främjar utvecklandet och ibruktagandet av RNA-baserade växtskyddsmetoder.
– Det är svårt att förutspå när vaccinet kan tas i bruk, eftersom det ännu inte finns någon lagstiftning om detta, säger Poranen
Originalartikel:
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.