Австралийские ученые разработали спрей для растений, обеспечивающий длительное подавление вирусных генов на основе явления РНК-интерференции. В проведенном эксперименте ученые защитили от вирусов растения табака на двадцать дней после однократного распыления. Подобный спрей может быть использован и для изменения свойств растений, однако, ученые пока сконцентрировались на защите культур от вирусов и болезней. Описание работы опубликовано в журнале Nature Plants.
Подавление вирусных генов основано на естественной системе защиты растений, которая называется РНК-интерференцией. При атаке клетки вирусом клетка «разрезает» двуцепочечную вирусную РНК на короткие РНК-фрагменты, и использует их для распознавания и полного уничтожения цепочек РНК схожей структуры. В отсутствии РНК вирусные белки не формируются, и, таким образом, вирус не может размножаться.
РНК-интерференция уже более 10 лет используется для подавления активности нужных генов: как в лаборатории, так и в ограниченных полевых исследованиях. Например, в работе американских ученых 2015 года продемонстрирован РНК-спрей, убивающий насекомых-вредителей. Недостаток этого спрея в его непродолжительном действии — он активен в течение всего нескольких дней, поскольку незащищенные РНК быстро разрушаются. Фермеры не могут позволить себе применение этого дорогого спрея с достаточной для требуемого эффекта частотой.
В новой работе исследователи соединили РНК с наночастицами глины: такой состав при распылении надежно прилипает к листьям растений и выдерживает несколько поливов. Положительно заряженные частицы глины связывают и защищают от разрушения отрицательно заряженные РНК. С течением времени микроскопические частицы глины постепенно разрушаются, медленно высвобождая РНК. Такой подход позволил продлить защиту растений табака от вирусов до 20 дней. Более того, под защитой оказались даже новые листья, выросшие после опрыскивания — у растений и, например, круглых червей реакция на чужеродную РНК носит систематический характер, распространяясь по организму.
Борьба с вирусами в сельском хозяйстве является большой проблемой: фермеры применяют токсичные пестициды, либо переходят на вирусо-резистентные сорта, созданные с применением генной модификации. Ученые отмечают, что при разумной стоимости новая противовирусная защита спреями-глушителями может стать привлекательной альтернативой пестицидам и генной модификации сельскохозяйственных культур, которая часто занимает длительное время: спрей не токсичен, а РНК в составе спрея не проникает сквозь кожу и быстро разрушается даже при попадании в организм.
Надежда Бессонова
