La interferència de l'ARN (RNAi per abreujar) es refereix a la degradació de l'ARNm causada per l'ARN de doble cadena endògen o exògen, que resulta en una obstrucció específica de l'expressió del gen objectiu, i es troba habitualment en organismes. S'informa que a la dècada de 1990, els investigadors científics van descobrir gradualment el fenomen del silenciament del gen RNAi, i ara s'ha utilitzat àmpliament en el camp de la investigació entomològica. Com que el silenciament gènic induït per RNAi té els avantatges d'una alta eficiència, especificitat i simplicitat, aquesta tecnologia també s'ha utilitzat en el desenvolupament de nous pesticides en els darrers anys.
Com l'RNAi controla les plagues
L'RNAi interfereix amb els processos de transcripció i traducció de gens relacionats amb el creixement i desenvolupament de plagues, impedint la síntesi de proteïnes, provocant una reducció de l'adaptabilitat ambiental o la mort de les plagues. Aquest tipus de mètode de control interioritza principalment l'ARN de doble cadena del gen objectiu mitjançant l'alimentació de plagues. Després que els insectes ingereixen un ARN de doble cadena que és molt específic per al gen objectiu, l'ARN de doble cadena s'absorbeix a l'intestí mitjà. Si el gen objectiu a silenciar no es troba a l'intestí mitjà, el senyal de silenciament es pot transmetre a través de cèl·lules o teixits i arribar al lloc del gen objectiu interferit per a l'ARNi.
Els gens objectiu seleccionats per al control de plagues mitjançant la tecnologia RNAi es divideixen aproximadament en cinc tipus: gens letals de plagues, gens relacionats amb la resistència i immunitat de les plagues (reducció de la resistència de les plagues als pesticides químics), gens relacionats amb el creixement i desenvolupament de plagues, gens relacionats amb l'ou de plagues. posta i gens relacionats amb l'olfacte (que interfereixen amb el reconeixement dels cultius per part de les plagues).
Actualment, la forma més popular d'introduir ARN de doble cadena als insectes és mitjançant l'alimentació. Aquest mètode és senzill d'utilitzar i fàcil d'implementar. En l'actualitat, aquest mètode s'ha utilitzat amb èxit en el control de diverses plagues, com ara salteres marrons, tèrmits, insectes triatòmics i escarabats de l'arrel del blat de moro. El mètode d'alimentació no requereix equips especials, i també és més convenient utilitzar aquest mètode per dur a terme investigacions sobre RNAi. No obstant això, aquest mètode és d'acció lenta i no el poden utilitzar els insectes en les etapes d'ou i pupa perquè no poden alimentar-se.
Avantatges de l'ARNi en el control de plagues
(1) A causa de l'alta especificitat de l'ARN de doble cadena, aquests productes no afectaran els organismes no objectiu.
(2) Els biopesticides d'ARN són substàncies que existeixen de manera natural al medi ambient o als organismes, de manera que el seu dany potencial per als organismes no objectiu és menor que els pesticides químics. Aquestes substàncies també es poden degradar per vies naturals.
(3) Aquests productes es poden desenvolupar per a tot tipus de plagues. Comparant la tecnologia Bt com a exemple, els investigadors van trobar que els cultius transgènics resistents als insectes Bt tenen un efecte molt limitat en el control dels insectes xucladors perquè les toxines Bt encara no han tingut cap efecte sobre aquestes plagues. Aquest problema es va resoldre mitjançant RNAi mediat per plantes.
Reptes i avenços tecnològics en l'aplicació de l'RNAi
El potencial comercial d'utilitzar la tecnologia RNAi per controlar les plagues depèn principalment de l'eficiència de lliurament d'ARN de doble cadena a la plaga objectiu, de si l'ARN de doble cadena pot existir de manera estable al cos de l'insecte i de la concentració de l'esquer insecticida. Tots aquests factors afecten el cost d'utilitzar productes d'ARN de doble cadena.
Per a moltes empreses, resoldre el problema de la descomposició de l'ARN fàcilment és una dificultat important. Tot i que la polvorització que conté ARN de doble cadena que coincideix amb una seqüència gènica específica pot desactivar gens específics d'algunes plagues i aconseguir efectes de control de plagues, l'ARN de l'esprai es degrada fàcilment i l'efecte no és de llarga durada i s'ha d'utilitzar amb freqüència. així els pagesos gasten molts diners.
Des del descobriment del fenomen RNAi, els investigadors han avançat enormement en la promoció de l'aplicació d'aquesta tecnologia. Segons els informes, un equip d'investigació de la Universitat de Queensland a Austràlia ha desenvolupat una tecnologia que pot allargar el període de protecció dels aerosols. L'equip va combinar ARN amb nanopartícules d'argila, que són barates de produir. Les nanopartícules d'argila humida reaccionen amb el diòxid de carboni de l'aire i es descomponen gradualment, alliberant lentament l'ARN per allargar la seva eficàcia. Aquesta tecnologia fa que les plantes de tabac siguin resistents al virus de la molla menor del pebre fins a 20 dies, establint un rècord sense precedents. Al mateix temps, David Baulcombe, que fa temps que es dedica a la investigació de la tecnologia de silenciament gènic a la Universitat de Cambridge al Regne Unit, també va dir que la combinació d'ARN i nanopartícules d'argila no comporta cap risc de seguretat.
En els darrers anys han sorgit empreses amb tecnologies d'avantguarda en aquesta indústria emergent. Han continuat aprofundint en la recerca i el desenvolupament mitjançant el finançament i la cooperació. Les noves tecnologies superen constantment els reptes que s'enfronten a l'aplicació de l'RNAi. Incloent el desenvolupament de tecnologies per reduir els costos de producció de productes, etc., aquests són propicis per a l'aplicació d'aquests productes en sistemes de control biològic. Coneixem les noves tecnologies i els productes de les empreses líders del sector a través de les tendències actuals del sector en els darrers anys.
perspectives de RNAi
L'any 2019, Bayer va presentar un nou producte, BioDirect, a l'Agència de Protecció del Medi Ambient dels EUA per al registre amb ARN de doble cadena per al control dels àcars Varroa, la plaga que suposa la major amenaça per a la indústria apícola mundial. Aquesta és la primera presentació a l'Agència de Protecció del Medi Ambient dels EUA per a un ingredient actiu biopesticida d'ARN per a aplicacions exògenes a la indústria.
Les investigacions actuals mostren que és factible aplicar productes d'ARNi mitjançant la polvorització foliar, la injecció del tronc i el reg. Altres mètodes d'aplicació, com el recobriment de llavors, requereixen més investigacions.
En el futur, les millores contínues en la tecnologia de preparació d'ARN també milloraran l'eficàcia i l'estabilitat del camp de l'RNAi, que pot substituir els pesticides químics o utilitzar-se en combinació amb pesticides químics per reduir la dependència de l'agricultura dels pesticides sintètics nocius.
Amb el progrés de la investigació científica, les seqüències gèniques d'organismes nocius es descobreixen constantment, la gent entén cada cop més el mecanisme de l'ARNi i s'han millorat encara més el cost i l'eficàcia de la producció d'ARNi. Aquests nous biopesticides amb una alta especificitat i respectuós amb el medi ambient tindran un paper cada cop més important en el camp del control de plagues.
Qiu Dewen, director adjunt de l'Institut de Protecció Vegetal de l'Acadèmia de Ciències Agràries, va dir una vegada que la tendència de desenvolupament futura dels biopesticides inclourà camps de recerca i desenvolupament calents com la tecnologia d'interferència de l'ARN, la tecnologia de restauració de la salut del sòl i la tecnologia d'inducció de la immunitat de les plantes.
