Badanie roli saponin jako ekologicznych pestycydów
Owady i patogeny atakujące rośliny wyrządzają znaczne szkody w uprawach żywności – obecnie zwalczamy je przy pomocy toksycznych pestycydów, które szkodzą środowisku, a zarazem stanowią zagrożenie dla rolników. W związku z tym istnieje paląca potrzeba opracowania nowych i zrównoważonych środków pozwalających na minimalizację strat oraz ochronę bezpieczeństwa żywnościowego. Związki pochodzenia roślinnego, takie jak między innymi saponiny, stanowią bardziej zrównoważoną i przyjazną dla środowiska alternatywę dla syntetycznych środków ochrony roślin, jednak by w pełni wykorzystać ich potencjał, musimy zrozumieć, w jaki sposób rośliny uruchamiają i kontrolują ich wytwarzanie. Projekt REMES realizowany dzięki wsparciu działania „Maria Skłodowska-Curie” zajmował się badaniem genetycznych i molekularnych czynników wpływających na biosyntezę i regulację saponin triterpenoidowych. „W ramach prac związanych z projektem REMES wykorzystaliśmy odporną na owady roślinę Barbarea vulgaris jako system modelowy, na podstawie którego staraliśmy się poszerzać naszą wiedzę na temat saponin oraz opracowywać nowe saponiny o dostosowanej strukturze chemicznej, która pozwala na zwalczanie szkodników w konkretne sposoby”, mówi koordynator projektu Søren Bak.
Lepsza alternatywa dla środków ochrony roślin
Barbarea vulgaris, czyli zioło lepiej znane w Polsce pod nazwą gorczycznik pospolity czy rzeżucha zimowa, charakteryzuje się naturalnie wysokim stężeniem saponin. Badacze projektu REMES opracowali proces hodowli i transformacji tkanek B. vulgaris, a także doświadczenia związane z hodowlą i karmieniem tantnisia krzyżowiaczka Plutella xylostella, który jest szkodnikiem powszechnie występującym na liściach warzyw kapustnych. „Takie podejście umożliwiło nam podjęcie badań dotyczących wytwarzania i gromadzenia saponin przez rośliny, a także wpływu niewielkich modyfikacji ich struktury chemicznej na działanie biologiczne”, wyjaśnia Bak. Saponiny zdają się działać w inny sposób niż konwencjonalne chemiczne środki ochrony roślin, dlatego mogą być potencjalnie stosowane w celu zwalczania szkodników odpornych na konwencjonalne pestycydy. Co ważniejsze, nie są toksyczne dla środowiska w takim samym stopniu jak syntetyczne środki ochrony roślin. „Wykorzystywanie bardziej zróżnicowanych sposobów zwalczania szkodników zmniejsza ryzyko powstania odporności na środki ochrony wśród patogenów i owadów”, zauważa Pablo Cárdenas, główny badacz projektu. „Rezultatem naszych odkryć może być ogólne zmniejszenie ilości pestycydów wykorzystywanych przez rolników”.
Rozwiązania dostosowane do potrzeb
Według Baka istnieje olbrzymia liczba związków chemicznych występujących w roślinach, których znaczenia i funkcje pozostają dla nas zagadką. „W przypadku saponin wydaje nam się, że na ich różnorodność wpływa ograniczona liczba genów kodujących enzymy wykazujące promiskuityzm w stosunku do podłoża oraz produktu. Wiele z tych związków uczestniczy prawdopodobnie w procesie przyciągania pożytecznych organizmów oraz pomaga w ochronie roślin przed roślinożercami – w związku z tym mogą znaleźć zastosowanie w dziedzinie biotechnologii”. Wiedza zdobyta dzięki projektowi REMES może zostać wykorzystana jako platforma modelowa do rozwoju biopestycydów w przyszłości. „Stworzenie protokołu hodowli i transformacji tkanek B. vulgaris pozwoli nam na rozpoczęcie produkcji wyspecjalizowanych metabolitów w roślinach i zapewni bardziej zróżnicowane podejście do zwalczania szkodliwych dla roślin owadów i patogenów. Wykorzystanie biopestycydów może przynieść korzyści zarówno rolnikom, jak i konsumentom oraz środowisku. Dzięki nim Unia Europejska stanie się światowym liderem w zakresie rozwoju i stosowania zrównoważonych biopestycydów w rolnictwie”, podsumowuje Cárdenas.
Słowa kluczowe
REMES, saponiny, pestycydy, Barbarea vulgaris, ochrona przed szkodnikami, Plutella xylostella
