Аграрная эволюция: ДНК-препарат уничтожит главного врага тепличных культур
Ученые разработали комбинированный препарат на основе ДНК-технологий, который снижает численность паутинного клеща в семь раз, сокращает его размножение на 80% и при этом не загрязняет окружающую среду. Это мелкое членистоногое поражает более 200 видов растений, приводя к их увяданию, поэтому предложенный метод поможет защитить тепличные овощи, полевые культуры, садовые и декоративные растения. Согласно исследованиям, в России из-за него ежегодно гибнет до 50% урожая тепличных культур. Подробнее о прорывной разработке аграриев — в материале «Известий».
Чем опасен паутинный клещ
В Новосибирском государственном аграрном университете и Крымском федеральном университете им. В.И. Вернадского разработали экологически чистое средство против паутинного клеща, которое сочетает грибы и ДНК-акарициды. Это короткие молекулы ДНК (олигонуклеотиды), которые проникают в организм вредителей и подавляют работу ключевых генов, отвечающих за защиту организма от токсинов и инфекций.
Паутинный клещ (Tetranychus urticae) — один из самых вредоносных и устойчивых к пестицидам. Он поражает более 200 видов растений, включая сельскохозяйственные культуры и декоративные цветы. Как рассказали «Известиям» разработчики, в России из-за него ежегодно гибнет до 50% урожая тепличных культур.
Способность паутинного клеща адаптироваться к химическим пестицидам за счет короткого жизненного цикла и высокой скорости размножения делает традиционные средства защиты растений всё менее эффективными. Поэтому в сельском хозяйстве необходимы новые препараты для контроля численности вредителей, которые позволят бороться с ним и при этом не будут наносить ущерб окружающей среде в отличие от существующих средств, которые могут загрязнять почву и воду.
Для усиления эффекта к ДНК-акарициду исследователи добавили опасный для вредителей гриб Metarhizium robertsii, который выделяет ферменты, поражающие защитные покровы клеща, и тем самым ослабляет его. Это облегчает проникновение ДНК-акарицида в организм.
Авторы протестировали комбинированный препарат, нанеся его в виде раствора на листья фасоли с вредителями. Эффективность средства оценивали через шесть дней по уровню смертности клещей и числу отложенных яиц. Эксперимент показал, что гриб Metarhizium robertsii снижает численность клещей в 4,5 раза, а ДНК-акарицид — в 3,3 раза. При этом совместное применение увеличило смертность клещей в семь раз и снизило их способность к размножению на 80%, а количество отложенных яиц уменьшилось в пять раз.
ДНК-акарициды в комбинации с грибами безопасны для окружающей среды, быстро разлагаются и не вредят полезным насекомым. Поэтому предложенный подход может использоваться для защиты широкого спектра сельскохозяйственных культур, особенно от вредителей, устойчивых к химическим препаратам.
— Наша разработка открывает новый биорациональный путь для защиты растений. Мы впервые продемонстрировали, что комбинация антисмысловых олигонуклеотидов и грибка позволяет эффективно бороться с опасными вредителями, такими как паутинный клещ. В дальнейшем мы планируем адаптировать метод для других вредителей, изучив его действие на различных этапах их жизненного цикла, — рассказал руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, руководитель исследовательского центра биологической защиты растений Новосибирского государственного аграрного университета Иван Дубовский.
Как уничтожить вредителей
Глобальное изменение климата приводит к тому, что некоторые виды организмов быстро захватывают новые экологические ниши. Среди них есть и очень вредные насекомые, которые могут за один сезон поразить миллионы гектаров леса. Борьба с ними — очень актуальная задача, сказал координатор программы экологизации промышленности Центра охраны дикой природы Игорь Шкрадюк.
— Насколько новое средство окажется эффективным, покажет только практика, — подчеркнул специалист.
Паутинный клещ — один из наиболее опасных вредителей растений в теплицах и в открытом грунте в зоне теплого и сухого климата (Юг РФ, Поволжье), ущерб от него в ближайшие годы будет расти из-за глобального изменения климата. Обычный паутинный клещ распространен по всему миру, кроме Антарктиды, рассказал «Известиям» профессор департамента агробиотехнологии Аграрно-технологического института РУДН Александр Игнатов. Проблема усиливается из-за биологических особенностей членистоногого — он быстро размножается (новое поколение может размножаться уже через 5–20 дней после откладки яиц) и очень быстро адаптируется к химическим средствам защиты растений.
— Я знаком с применением ДНК-инсектицидов в защите растений уже давно. Сначала ученые Крымского федерального университета им. В.И. Вернадского нашли эффективное сочетание ДНК-пестицидов с вирусами, поражающими насекомых-вредителей и насекомых — переносчиков болезней человека. Сейчас они сделали новый шаг вперед и получили эффективное средство борьбы с новой группой фитофагов — паутинными клещами. Конечно, остаются еще вопросы по механизму совместного действия гриба и ДНК-акарицида, — отметил профессор.
По словам ученого, грибы Metarhizium патогенны для клещей и насекомых — вредителей различных растений. Они часто находятся в высокой концентрации в почве.
— На основе различных видов Metarhizium разработаны биопрепараты для борьбы с сельскохозяйственными вредителями. Но вопросы взаимодействия разных видов этих грибов с растениями и другими препаратами пока малоизучены. Ученые Мэрилендского университета (США) обнаружили, что виды Metarhizium имеют разную стратегию нападения на вредителей растений, и, в частности, вид М. robertsii (использованный нашими учеными) убивает жертву с помощью токсинов. В целом разработка очень многообещающая, — сказал исследователь.
Результаты исследования опубликованы в Journal of Invertebrate Pathology.
