Новое поколение пестицидов можно использовать для борьбы с насекомыми-вредителями, ставя под угрозу способность жуков создавать необходимые белки. Эти подавляющие гены пестициды могут быть генетически модифицированы в сельскохозяйственные культуры, так что эти культуры могут буквально вырастить собственную защиту.
Новое исследование Инженерной школы МакКелви Вашингтонского университета в Сент-Луисе показывает, как эти новые пестициды проникают в почву и разлагаются в ней. Исследование было опубликовано в прошлом месяце в журнале Environmental Science & Technology..
Хотя пестицид создается внутри растения, вопросы, связанные с его разложением, аналогичны обычным пестицидам, наносимым на урожай снаружи: разрушается ли он? Если да, то при каких условиях? В почве? В озерах и реках? Что такое экологический риск?
Прежде чем можно будет ответить на эти вопросы, должен быть способ проследить пестицид и проследить его движение и деградацию в экосистеме.
Кимберли Паркер, доцент кафедры энергетики, окружающей среды и химической инженерии, и группа сотрудников разработали метод отслеживания этого нового пестицида в почве и понимания того, какие процессы влияют на продолжительность его жизни.
Этот новый пестицид представляет собой молекулу двухцепочечной рибонуклеиновой кислоты или РНК. Когда вредитель съедает этот пестицид, он не позволяет насекомому производить необходимые белки, что приводит либо к задержке роста, либо к смерти.
РНК представляет собой макромолекулу, что означает: она большая, и из-за своего размера ее нельзя изучать с помощью типичных методов, используемых для обычных пестицидов.
Исследовательская группа разработала метод пометки молекулы пестицида радиоактивным атомом, что позволяет им следить за тем, как она проходит через закрытые почвенные системы, представляющие различные сценарии. Они смогли определить количество пестицида и его компонентов всего в нескольких нанограммах на грамм почвы.
Используя свой метод измерения пестицида, исследовательская группа исследовала, что происходит с пестицидом в нескольких образцах почвы. Они обнаружили, что ферменты в почве могут разрушить пестицид. Кроме того, микробы в почве «съедают» пестицид, а также фрагменты, оставшиеся после ферментативных реакций.
Однако в некоторых почвах происходил другой процесс: пестицид прикреплялся к почвенным частицам, таким как минералы и органический детрит. «В сельскохозяйственной почве, - сказал Паркер, - происходит адсорбция», когда молекулы прилипают к поверхности. «Пестицид прилипает к частице почвы», - сказала она.
«Мы обнаружили, что частицы почвы могут фактически оказывать защитное действие на пестицид, - сказал Паркер, - замедляя скорость деградации пестицида.«Ферментам и микробам труднее разрушать пестициды, прикрепившиеся к почве, но степень, в которой почва защищает пестициды, варьировалась в зависимости от протестированных почв.
«В настоящее время наша рабочая гипотеза заключается в том, что в более мелкозернистой почве больше частиц, доступных для адсорбции», - сказал Паркер. Чем больше частиц почвы, тем к большему количеству поверхностей прилипает пестицид, усиливая защитный эффект.
«Теперь, когда мы определили основные процессы, контролирующие разложение пестицидов в почве, мы затем подробно исследуем переменные, которые контролируют эти процессы, чтобы обеспечить точную оценку экологического риска пестицидов с двухцепочечной РНК», - сказал Паркер. «Это позволит нам понять, представляют ли эти новые пестициды риск для экосистем».