Νέες προοπτικές στην καταπολέμηση της Ξυλέλλας: από το Τορίνο, μια μελέτη που χρησιμοποιεί παρεμβολή RNA για να στοχεύσει τον φορέα Philaenus spumarius.

Τώρα δυστυχώς διάσημη για τις ζημιές που προκλήθηκαν στους ιταλικούς ελαιώνες, η Xylella fastidiosa συνεχίζει να απειλεί αυτήν την εμβληματική καλλιέργεια, αφήνοντας πίσω της ερημικά τοπία και φυτά που πεθαίνουν. Αυτό το παθογόνο, το οποίο σε λίγα μόλις χρόνια άφησε βαθιές ουλές στην επικράτεια, ωστόσο, εξακολουθεί να αποτελεί μια ανοιχτή πρόκληση για την επιστήμη. Μια πρόσφατη μελέτη που δημοσιεύτηκε στο διεθνές περιοδικό Scientific Reports από ορισμένους ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Τορίνο (DISAFA) και το CNR - Institute for Sustainable Plant Protection, ανοίγει νέες προοπτικές για την καταπολέμηση της Xylella μέσω του ελέγχου του Philaenus spumarius, του κύριου φορέα της το βακτήριο στην Απουλία. 

Η μελέτη έφερε στο φως μια καινοτόμο στρατηγική που βασίζεται στην παρεμβολή RNA (RNAi), έναν μηχανισμό που επιτρέπει την απενεργοποίηση συγκεκριμένων γονιδίων του εντόμου φορέα, μειώνοντας έτσι συγκεκριμένα τον πληθυσμό του P. spumarius, που είναι γνωστός ως spittlebug. Με την εισαγωγή θραυσμάτων δίκλωνου RNA (dsRNA) ειδικά για έντομα, το RNAi εμποδίζει την παραγωγή πρωτεϊνών απαραίτητων για την επιβίωσή του. Αυτή η εναλλακτική θα μπορούσε να αποδειχθεί εξαιρετικά αποτελεσματική στον έλεγχο της εξάπλωσης της Xylella, στοχεύοντας τον φορέα χωρίς να βλάψει άλλα είδη και προσφέροντας μια στοχευμένη λύση σε σύγκριση με τα παραδοσιακά εντομοκτόνα. 

Αλλά με τι ακριβώς αποτελείται αυτή η καινοτόμος στρατηγική;

Η παρεμβολή RNA (RNAi) είναι, στην πραγματικότητα, ένας φυσικός μηχανισμός που πολλά κύτταρα χρησιμοποιούν ως αμυντικό σύστημα. Στη φύση, τα φυτά, τα ζώα και ακόμη και ορισμένα έντομα χρησιμοποιούν αυτή τη διαδικασία για να προστατευτούν από παθογόνα όπως ιούς ή επιβλαβείς γενετικές αλληλουχίες. Όταν ένα κύτταρο ανιχνεύει ξένο δίκλωνο RNA (dsRNA), που συχνά παράγεται από ιούς, ενεργοποιεί το RNAi για να υποβαθμίσει αυτό το διεισδυτικό RNA και να εμποδίσει την αντιγραφή του ιού. Αυτό επιτρέπει στα κύτταρα να αμύνονται με στοχευμένο τρόπο έναντι συγκεκριμένων λοιμώξεων.

Στη γεωργία, η αρχή του RNAi αξιοποιείται με καινοτόμο τρόπο: αντί να περιορίζεται στη φυσική άμυνα του οργανισμού, εισάγεται τεχνητά ένα dsRNA που στοχεύει σε συγκεκριμένα γονίδια του παρασίτου. Το RNAi «προγραμματίζεται» έτσι ώστε να απενεργοποιεί ορισμένα βασικά γονίδια του ίδιου του παρασίτου, θέτοντας σε κίνδυνο τη ζωτικότητα και τις κύριες λειτουργίες του. Αυτή η τεχνική έχει εφαρμοστεί με επιτυχία στο Philaenus spumarius, το έντομο που ευθύνεται για την εξάπλωση της Xylella στους ελαιώνες της Απουλίας.

Το πείραμα στον Philaenus spumarius : τεχνικές και αποτελέσματα

Στο πείραμα, οι ερευνητές χορήγησαν dsRNA στο P. spumarius χρησιμοποιώντας δύο προσεγγίσεις : 

• άμεση μικροένεση σε ενήλικες.
• σίτιση των νυμφών με φυτά που έχουν υποστεί επεξεργασία. 

Επιλέχθηκαν δύο γονίδια στόχοι, η ATP συνθάση βήτα και η λακκάση, που εκτελούν ζωτικές λειτουργίες στο έντομο. Το πρώτο εμπλέκεται στην παραγωγή ενέργειας, ενώ το δεύτερο ρυθμίζει τη μελάγχρωση και τη σκλήρυνση της επιδερμίδας (την εξωτερική προστατευτική δομή). Η φίμωση αυτών των γονιδίων οδήγησε σε σημαντική μείωση της βιωσιμότητας και της λειτουργίας του εντόμου. Τα αποτελέσματα έδειξαν μείωση της έκφρασης των γονιδίων-στόχων που διατηρήθηκε με την πάροδο του χρόνου, με αποτελέσματα που παρατηρήθηκαν έως και 24 ημέρες μετά τη θεραπεία. Συγκεκριμένα, το γονίδιο βήτα της συνθάσης ATP βρέθηκε ότι είναι το πιο ευαίσθητο στο RNAi, με πολύ έντονη πτώση του επιπέδου γονιδίου, γεγονός που θα μπορούσε να καταστήσει αυτό το γονίδιο ιδανικό στόχο για μελλοντικές στρατηγικές ελέγχου.

Μία από τις πιο καινοτόμες πτυχές της έρευνας ήταν η προσπάθεια χορήγησης dsRNA με μη επεμβατικό τρόπο, μέσω των φυτών από τα οποία τρέφεται το έντομο. Με τη θεραπεία των βλαστών φασολιών με dsRNA, οι νύμφες του P. spumarius έλαβαν το dsRNA απλώς τροφοδοτώντας, επιτυγχάνοντας αποτελέσματα συγκρίσιμα με τη μικροέγχυση. Αυτή η τεχνική, πιο απλή και εφαρμόσιμη απευθείας στο πεδίο, θα μπορούσε να αντιπροσωπεύει μια μελλοντική εναλλακτική λύση στα εντομοκτόνα, επιτρέποντας τη μείωση των πληθυσμών του φορέα χωρίς χημικές παρεμβάσεις.

Ποια είναι τα οφέλη και οι προκλήσεις του RNAi;

Η παρεμβολή RNA είναι μια εξαιρετικά ειδική μέθοδος, που στοχεύει μόνο τα γονίδια του εντόμου στόχου. Σε αντίθεση με τα παραδοσιακά εντομοκτόνα, τα οποία μπορούν να επηρεάσουν πολλά είδη και το περιβάλλον, το RNAi έχει τη δυνατότητα να είναι πολύ επιλεκτικό. Ωστόσο, η τεχνική εξακολουθεί να παρουσιάζει προκλήσεις. Μερικά έντομα παρουσιάζουν αντοχή στη χορήγηση dsRNA και δεν είναι ακόμη σαφές πώς να μεταφέρουμε αποτελεσματικά μόρια dsRNA σε αυτούς τους φυτοφάγους. Επιπλέον, η μεταβλητότητα της απόκρισης μεταξύ διαφορετικών ειδών εντόμων καθιστά απαραίτητη τη στοχευμένη εργασία πειραματισμού για τον εντοπισμό των σωστών γονιδίων και τη λήψη σταθερών αποτελεσμάτων.

Πιθανές μελλοντικές εξελίξεις στον αγώνα κατά της Ξυλέλλας

Τα αποτελέσματα που προέκυψαν ανοίγουν το δρόμο για νέα σενάρια διαχείρισης των παρασίτων. Η δυνατότητα ανάπτυξης φυτοφαρμάκων με βάση το RNAi ειδικά για το P.spumarius αντιπροσωπεύει ένα σημαντικό βήμα στην καταπολέμηση της εξάπλωσης της Xylella στους ελαιώνες. Θα πρέπει να ακολουθηθούν δύο βασικές γραμμές έρευνας για να καταλήξουμε σε πρακτική εφαρμογή στο πεδίο:

1. ταυτοποίηση θανατηφόρων γονιδίων, είναι απαραίτητο να εντοπιστούν γονίδια των οποίων η απενεργοποίηση οδηγεί σε σημαντική μείωση του πληθυσμού της Xylella. Αυτό το βήμα είναι απαραίτητο για τη δημιουργία μιας αποτελεσματικής αγροχημικής σύνθεσης.
2. ανάπτυξη μεθόδων παράδοσης εντός του φυτού, ο στόχος είναι να επιτραπεί στο dsRNA να φτάσει στο έντομο απευθείας μέσω του φυτού ξενιστή. Αυτό θα μπορούσε να μειώσει σημαντικά τη χρήση εντομοκτόνων, παρέχοντας μια οικολογική και βιώσιμη λύση για τον έλεγχο αυτού του φορέα.

Τελικά, η παρεμβολή RNA επιβεβαιώνεται ως μια πολλά υποσχόμενη τεχνολογία για βιώσιμη διαχείριση παρασίτων, προσφέροντας μια στοχευμένη εναλλακτική λύση στις παραδοσιακές μεθόδους. Με περαιτέρω μελέτη και ανάπτυξη, το RNAi θα μπορούσε να γίνει βασικό εργαλείο για την προστασία των ελαιώνων και άλλων πολύτιμων καλλιεργειών από αδυσώπητες και καταστροφικές απειλές όπως η Xylella fastidiosa.

Πηγή

Donato Liberto
© fruitjournal.com