Tema

RNA kan bekämpa potatisbladmögel

Genom att spruta ut RNA på bladen skulle man kunna bekämpa potatisbladmögel. Metoden släcker ner de gener hos skadegöraren som annars kan infektera växten. Metoden är effektiv, miljövänlig, GMO-fri och har potential att sänka kostnaden för lantbrukarna.

I labbstudier kunde forskarna visa att det dsRNA som de tillförde på blad, effektivt kunde tas upp av skadegöraren Phytophtora infestans och att proteinet de ville bekämpa bröts ner. De lyckades också lokalisera flera gener hos Phytophtora infestans som är nödvändiga för att skadegöraren ska kunna orsaka sjukdom.

Potatisbladmögel är en mycket allvarlig sjukdom på potatis, i Sverige såväl som i resten av världen. Sjukdomen är svår att kontrollera eftersom skadegöraren (Phytophthora infestans) har snabb tillväxt, förökar sig snabbt och hela tiden ändrar sig så att nya raser uppkommer. Traditionell förädling av resistenta sorter är en otillräcklig metod eftersom förädlingen inte klarar att hålla jämna steg med skadegörarens snabba anpassningsförmåga.

Intensiv kemisk bekämpning i förebyggande syfte är idag den enda effektiva bekämpningsmetoden mot potatisbladmögel. Denna åtgärd kostar lantbrukarna i världen miljardtals dollar och har stor negativ miljöpåverkan. Därför finns ett akut behov av att hitta alternativa kontrollmetoder.

Stoppar potatisbladmögel innan sjukdomen skadar

En grupp forskare vid SLU i samarbete med en brittisk och en iransk forskare har som första grupp i världen visat att sprutinducerad gensläckingsteknik (eller RNA-interferens (RNAi) som det också kallas) kan användas för att bekämpa växtsjukdomar orsakade av algsvampar (oomyceter ). I detta projekt arbetade de enbart med potatisbladmögel. Gensläckning är ett naturligt försvarssystem som är väl bevarat i alla levande organismer.

Hur fungerar RNA?

Levande gener producerar RNA (ribonukleinsyra). De är nödvändiga för olika biologiska processer och det finns flera olika sorters RNA. Små RNA (sRNA) och dubbelsträngat RNA (dsRNA) tillhör grupper av RNA som reglerar eller blockerar produktionen av proteiner. Det här fenomenet kallas RNA-interferens (RNAi).

Flera växtskadegörare har visat sig producera små eller dubbelsträngade RNA-molekyler. De  antingen dämpar eller stänger av växternas immunförsvar, för att kunna infektera växter. Växterna kan också producera sRNA eller dsRNA, som hindrar skadegörarens gener och deras förmåga att infektera växten.

– Idén var att producera dsRNA som kan stoppa uttrycket av de gener som är nödvändiga hos skadegöraren för att orsaka potatisbladmögel och sedan spruta ut det på potatisbladen som skydd, berättar Ramesh Vetukuri, docent och ledare för forskargruppen. På så vis hindras skadegöraren när den håller på att infektera växten, så att sjukdomen aldrig bryter ut. Detta kallas sprutinducerad gensläckningsteknik.

Skyddar helt och hållet mot potatisbladmögel

Beroende på vilken målgen som väljs hos skadegöraren så minskas angreppet av potatisbladmögel med 50–75 procent. Genom att kombinera dsRNA med extremt små nanopartiklar av lera, som skyddar dsRNA mot nedbrytning, kan effekten ökas till närmare 100 procent sjukdomsskydd.

– Flera behandlingar med dsRNA kommer att behövas under potatisens växtperiod, säger Ramesh, men troligen färre än dem som görs med kemiska bekämpningsmedel. Vi har fått medel för att undersöka hur många behandlingar som behövs i fält.

Två rader av potatisblad. Överst obehandlade blad och underrst blad som behandlats. De behandlande bladen ser mycket friskare ut.

Angrepp (inringade) av bladmögel på potatisblad som är obehandlade (överst) respektive behandlade med sprut-inducerad gensläckningsteknik (nederst). Bild: Poorva Sundararajan

Resultaten är en banbrytande upptäckt med potential att användas för bekämpning av potatisbladmögel och även andra växtsjukdomar. Precis som med vissa mänskliga vaccin som också är baserade på RNA, går det relativt snabbt och lätt att göra små justeringar i produkten när det kommer nya raser av en skadegörare som den gamla produkten inte längre är verksam mot. Vid plötsliga utbrott av nya sjukdomar skulle sprutinducerad gensläckningsteknik snabbt kunna tas fram. Med traditionell växtförädling eller GMO-grödor skulle det ta många år att få fram en säljbar produkt.

– Vi jobbar med flera olika sjukdomar i potatis, jordgubbar, vete och korn. Vi försöker också förstå hur små RNA transporteras från planta till patogen, berättar Ramesh.

Miljövänlig  och naturlig teknik

Sprutinducerad gensläckningsteknik skulle kunna bli ett bra alternativ till kemisk bekämpning. Den är GMO-fri och eftersom dsRNA är naturligt förekommande så finns inget problem med resthalter såsom vid kemisk bekämpning. Dessutom bryts RNA snabbt ner i naturliga miljöer. Detta gör användningen till ett miljövänligt alternativ, vilket är viktigt för ett hållbart jordbruk. Dessutom har den ingen effekt på andra organismer eftersom den är helt genspecifik.

– Innan vår upptäckt kan kommersialiseras behöver vi forska på hur vårt dsRNA kan massproduceras. Sedan behövs riskanalyser och registrering, precis som för andra bekämpningsmedel.

I USA finns redan ett par produkter på marknaden med sprutinducerad gensläckningsteknik mot andra sjukdomar.

Vetenskaplig artikel:

Spray-induced gene silencing as a potential tool to control potato late blight disease. Kalyandurg PB, Sundararajan P, Dubey M, Ghadamgahi F, Zahid AM, Whisson SC, Vetukuri RR. (2021), Phytopathology

Kontakt:

Ramesh Vetukuri, docent, Institutionen för växtförädling, Sveriges lantbruksuniversitet, Alnarp, Ramesh.Vetukuri@slu.se

Vad är RNA

RNA är en lång molekyl som liknar DNA, men är en enkelsträngad spiral i stället för dubbel såsom DNA. RNA-kedjan kan dock binda ihop med sig själv och blir då dubbel. Man kan säga att DNA lagrar genetisk information (arvsmassa) medan RNA ansvarar för att omvandla denna information till något funktionellt.

 

Vi finns där du är @forskningsnyhet

RNA kan bekämpa potatisbladmögel

 lästid ~ 4 min