Oparta na peptydach, wysoce selektywna i ekologiczna metoda zwalczania szkodników
Utrzymanie wydajności rolnictwa na wysokim poziomie jest konieczne, aby zagwarantować dostawy żywności dla rosnącej populacji. Organizacja Narodów Zjednoczonych ds. Wyżywienia i Rolnictwa alarmuje, że globalne straty w uprawach powodowane przez owady wynoszą obecnie około 20–40 %, a przewiduje się, że w następstwie zmiany klimatu odsetek się zwiększy. Środki owadobójcze stosuje się do zwalczania szkodników z myślą o zapewnieniu bezpieczeństwa żywnościowego. Jednak sztuka ochrony roślin nie polega na eliminowaniu wszystkich insektów, gdyż wiele z nich odgrywa kluczową rolę w zapylaniu upraw. Dodatkowym problemem jest odporność szkodników, którą stwierdzono już w odniesieniu do każdego szeroko stosowanego środka owadobójczego. Na dodatek zaostrzone przepisy nakładają obecnie obowiązek wycofania z rynku lub ograniczenia stosowania kilku podstawowych insektycydów. Z tego względu zachodzi potrzeba wprowadzenia bardziej ekologicznych i selektywnych środków owadobójczych, na które szkodniki nie są odporne. Temu zadaniu sprostał zespół badawczy projektu nEUROSTRESSPEP, który opracował nowe mimetyki małych białek działających podobnie do hormonów peptydowych owadów, które zaburzają zdolność insektów do przetrwania. „Można je opracować jako nowe klasy przyjaznych dla środowiska środków owadobójczych chroniących pożyteczne gatunki i działających tylko na określone grupy owadów, ale nie wzmacniające jednocześnie ich odporności”, informuje koordynatorka projektu Shireen Davies. Konsorcjum złożone z 14 partnerów przeprowadziło całe spektrum badań, od laboratoryjnych po terenowe, w które zaangażowani byli ekolodzy, entomolodzy, biochemicy, chemicy, neuronaukowcy, fizjolodzy, firmy komercyjne i specjaliści z dziedziny badań translacyjnych. Ponadto dzięki partnerstwu podmiotów naukowych i przemysłowych możliwe było zwiększenie konkurencyjności badań europejskich i rozwój współpracy między członkami konsorcjum a innymi zainteresowanymi stronami.
Naśladowanie owadzich neuropeptydów
Tak jak w przypadku ludzi, procesy zachodzące w organizmach owadów kontrolowane są przez wiele różnych peptydów obecnych we krwi, choć peptydy owadzie znacząco różnią się od ludzkich. Wiele z nich składa się z krótkich łańcuchów aminokwasów zwanych neuropeptydami, jednak nie wszystkie owady używają tych samych sygnałów. Dlatego też założeniem projektu nEUROSTRESSPEP była eksploracja danych dotyczących genomów owadów mająca na celu identyfikację neuropeptydów, które występują u szkodników upraw, ale nie u pożytecznych owadów, jakimi są na przykład pszczoły. Wyniki tych analiz stanowiły podstawę do projektowania nowych peptydów, które przypominają budowę tych hormonów. Partnerzy projektu zebrali ponad 6 000 sekwencji peptydów od ponad 97 % gatunków owadów, aby na tej podstawie określić porządek i swoistość gatunkową neuropeptydów, a następnie opracowali DINeR – nową, dostępną publicznie bazę danych w dziedzinie badań nad neuropeptydami owadów. Wykorzystali również najnowocześniejsze technologie „omiczne” do kompleksowego i dokładnego przewidywania oraz identyfikacji wszystkich bioaktywnych neuropeptydów u szkodników, owadów pożytecznych i inwazyjnych gatunków obcych, a ponadto przeprowadzili szereg badań funkcjonalnych na 20 gatunkach owadów, w tym manipulację ekspresji neuropeptydów dla wielu rodzin neuropeptydów. W toku tych badań udało się ustalić, które konkretne neuropeptydy są doskonałymi kandydatami na środki kontroli biologicznej do zwalczania określonych gatunków/rzędów owadów. „Uczeni zaprojektowali, zsyntetyzowali i przetestowali ponad 150 analogów neuropeptydów pod kątem ich skuteczności w obniżaniu zdolności przetrwania owadów, a ponadto przeprowadzili badania określające najbardziej selektywne i bioaktywne analogi”, tłumaczy Davies.
Wiele korzyści dla zainteresowanych stron
Rezultatem pracy naukowców w ramach projektu nEUROSTRESSPEP jest opłacalny i skuteczny sposób zwalczania szkodników, który jednocześnie zapewnia ochronę zdrowia ludzi i przyczynia się do skuteczniejszej ochrony ograniczonych zasobów naturalnych. Pomoże to zwiększyć wydajność rolnictwa i jakość produkowanej żywności, a tym samym zapewnić bezpieczeństwo żywnościowe. Uczestnicy projektu przekażą szczegóły tego innowacyjnego rozwiązania podmiotom działającym w całym łańcuchu rolno-spożywczym, w tym hodowcom i producentom, przedsiębiorstwom agrochemicznym, społeczności naukowej, grupom konsumentów, organizacjom pozarządowym, organom regulacyjnym i mediom. Upowszechnianie tych informacji pomoże zapewnić maksymalne wykorzystanie wyników projektu i płynących z nich korzyści.
Słowa kluczowe
nEUROSTRESSPEP, peptydy, środki owadobójcze, szkodniki, pszczoły, bezpieczeństwo żywnościowe, ekspresja genów
