RNA-truflun (RNAi í stuttu máli) vísar til niðurbrots mRNA af völdum innræns eða utanaðkomandi tvíþátta RNA, sem leiðir til sérstakrar hindrunar á tjáningu markgena og er almennt að finna í lífverum. Það er greint frá því að á tíunda áratugnum hafi vísindamenn smám saman uppgötvað fyrirbærið RNAi genaþöggun og það hefur nú verið mikið notað á sviði skordýrafræðirannsókna. Vegna þess að genaþöggun af völdum RNAi hefur þá kosti að vera mikil afköst, sérhæfni og einfaldleiki hefur þessi tækni einnig verið notuð við þróun nýrra varnarefna á undanförnum árum.
Hvernig RNAi stjórnar skaðvalda
RNAi truflar umritunar- og þýðingarferla gena sem tengjast vexti og þróun meindýra, kemur í veg fyrir próteinmyndun, sem leiðir til minni umhverfisaðlögunarhæfni eða dauða skaðvalda. Þessi tegund af stjórnunaraðferðum innbyrðir aðallega tvíþátta RNA markgensins með meindýrafóðrun. Eftir að skordýr hafa tekið inn tvíþátta RNA sem er mjög sértækt fyrir markgenið, frásogast tvíþátta RNA í miðgirni. Ef markgenið sem á að þagga niður er ekki staðsett í miðgirni, getur þagnarmerkið borist í gegnum frumur eða vefi og náð á staðinn þar sem truflaða markgenið fyrir RNAi er.
Markgenin sem valin eru til meindýraeyðingar með RNAi tækni skiptast í grófum dráttum í fimm gerðir: banvæn gen, gen sem tengjast meindýraþoli og ónæmi (dregur úr mótstöðu meindýra gegn efnafræðilegum varnarefnum), gen sem tengjast vexti og þroska meindýra, gen sem tengjast meindýraeggjum. varp og gen sem tengjast lykt (sem trufla ræktunarþekkingu skaðvalda).
Eins og er er vinsælasta leiðin til að koma tvíþátta RNA inn í skordýr með fóðrun. Þessi aðferð er einföld í notkun og auðveld í framkvæmd. Sem stendur hefur þessi aðferð verið notuð með góðum árangri við að stjórna ýmsum meindýrum eins og brúnum plöntuhoppum, termítum, Triatomine pöddum og maísrótarbjöllum. Fóðrunaraðferðin krefst ekki sérstaks búnaðar og einnig er þægilegra að nota þessa aðferð til að gera rannsóknir á RNAi. Hins vegar er þessi aðferð hægvirk og geta skordýr á eggja- og púpustigum ekki beitt því þau geta ekki nærst.
Kostir RNAi í meindýraeyðingu
(1) Vegna mikillar sértækni tvíþátta RNA munu slíkar vörur ekki hafa áhrif á lífverur sem ekki eru markhópar.
(2) RNA lífrænt skordýraeitur eru efni sem eru náttúrulega til í umhverfinu eða lífverum, þannig að hugsanleg skaðsemi þeirra á lífverur utan markhóps er minni en kemísk varnarefni. Slík efni geta einnig brotnað niður með náttúrulegum leiðum.
(3) Hægt er að þróa slíkar vörur fyrir allar tegundir skaðvalda. Með því að bera saman Bt tækni sem dæmi, komust vísindamenn að því að Bt skordýraþolnar erfðabreyttar plöntur hafa mjög takmörkuð áhrif til að stjórna sogandi skordýrum vegna þess að Bt eiturefni hafa ekki enn haft áhrif á slíka skaðvalda. Þetta vandamál var leyst með því að nota plöntumiðlað RNAi.
Áskoranir og tæknibylting við beitingu RNAi
Viðskiptamöguleikar þess að nota RNAi tækni til að stjórna meindýrum veltur aðallega á skilvirkni tvíþátta RNA til skaðvaldsins, hvort tvíþátta RNA geti verið stöðugt til í skordýralíkamanum og styrk skordýraeiturs beitu. Þessir þættir hafa allir áhrif á kostnaðinn við að nota tvíþátta RNA vörur.
Fyrir mörg fyrirtæki er mikill vandi að leysa vandamálið þar sem RNA brotnar auðveldlega niður. Þó að úða sem inniheldur tvíþátta RNA sem passar við ákveðna genaröð geti slökkt á sérstökum genum sumra meindýra og náð meindýraeyðandi áhrifum, brotnar RNA í úðanum auðveldlega niður og áhrifin eru ekki langvarandi og þarf að nota oft, svo bændur eyða miklu fé.
Frá því að RNAi fyrirbærið uppgötvaðist hafa vísindamenn náð gríðarlegum framförum við að efla beitingu þessarar tækni. Samkvæmt fréttum hefur rannsóknarteymi frá háskólanum í Queensland í Ástralíu þróað tækni sem getur lengt verndartíma úða. Teymið sameinaði RNA með leir nanóögnum, sem er ódýrt að framleiða. Raku leirnanóagnirnar bregðast við koltvísýringi í loftinu og brotna smám saman niður og losa RNA hægt og rólega til að lengja virkni þess. Þessi tækni gerir tóbaksplöntur ónæmar fyrir minniháttar piparveiru í allt að 20 daga og setur áður óþekkt met. Á sama tíma sagði David Baulcombe, sem lengi hefur stundað rannsóknir á genaþagnartækni við háskólann í Cambridge í Bretlandi, einnig að samsetning RNA og leir nanóagna feli ekki í sér neina öryggisáhættu.
Á undanförnum árum hafa fyrirtæki með háþróaða tækni komið fram í þessum vaxandi iðnaði. Þeir hafa haldið áfram að dýpka rannsóknir og þróun með fjármögnun og samvinnu. Ný tækni er stöðugt að sigrast á áskorunum sem standa frammi fyrir í beitingu RNAi. Þar með talið þróun tækni til að draga úr framleiðslukostnaði afurða o.s.frv., þetta er til þess fallið að nota slíkar vörur í líffræðileg eftirlitskerfi. Við skulum læra um nýja tækni og vörur leiðandi fyrirtækja í greininni í gegnum heita strauma í greininni undanfarin ár.
RNAi horfur
Árið 2019 sendi Bayer nýja vöru, BioDirect, til Umhverfisverndarstofnunar Bandaríkjanna til skráningar með tvíþátta RNA til að verjast Varroa maurum - skaðvaldnum sem stafar mesta ógn við býflugnaræktariðnað heimsins. Þetta er fyrsta innsendingin til Umhverfisverndarstofnunar Bandaríkjanna um virkt innihaldsefni fyrir lífræna skordýraeitur RNA fyrir utanaðkomandi notkun í greininni.
Núverandi rannsóknir sýna að það er framkvæmanlegt að nota RNAi vörur með laufúða, inndælingu í bol og áveitu. Aðrar beitingaraðferðir, eins og fræhúðun, krefjast frekari rannsókna.
Í framtíðinni munu stöðugar umbætur í RNA undirbúningstækni einnig bæta virkni og stöðugleika á vettvangi RNAi, sem getur komið í stað efnafræðilegra varnarefna eða verið notað í samsettri meðferð með efnafræðilegum varnarefnum til að draga úr því að landbúnaður treysti skaðlegum tilbúnum varnarefnum.
Með framvindu vísindarannsókna er stöðugt verið að uppgötva genaröð skaðlegra lífvera, fólk hefur meiri og meiri skilning á kerfi RNAi og kostnaður og virkni RNAi framleiðslu hefur verið bætt enn frekar. Slík ný lífvarnarefni með mikla sérhæfni og umhverfisvænni munu gegna sífellt mikilvægara hlutverki á sviði meindýraeyðingar.
Qiu Dewen, staðgengill forstöðumanns Plantverndarstofnunar Landbúnaðarvísindaakademíunnar, sagði einu sinni að framtíðarþróunarþróun lífrænna varnarefna muni innihalda heitar rannsóknir og þróunarsvið eins og RNA-truflunartækni, tækni til að endurheimta heilsu jarðvegs og framkalla tækni fyrir ónæmi plantna.
