Фермеры часто идут на многое, чтобы не допустить проникновения вирусов и тли на свои поля, но ученые из Университета штата Айова представляют себе будущее, в котором эти вредные агенты можно будет сконструировать, чтобы помочь сельскохозяйственным культурам.
Это дикая и весьма спекулятивная идея, признают исследователи. Но исследование даст ценные сведения о том, как взаимодействуют вирусы, насекомые и растения, и может привести к новым вмешательствам для защиты запасов продовольствия.
В. Аллен Миллер и Стив Уитхэм, профессора патологии растений и микробиологии, вносят свой вклад в межведомственную работу, финансируемую Агентством перспективных оборонных исследовательских проектов (DARPA), которое попросило исследователей разработать способы создания вирусов растений, передаваемых насекомыми, для доставки генов, которые поможет культурным растениям во время стресса. Грант на финансирование проекта составляет 10,3 миллиона долларов в течение четырех лет и включает сотрудников Института Бойса Томпсона, Университета Миннесоты и Калифорнийского университета в Дэвисе, а также штата Айова. Георг Джандер из Института Бойса Томпсона является главным исследователем проекта.
Исследование направлено на создание вирусов, которые активируют желаемые признаки в зрелых растениях кукурузы, используя насекомых для передачи вирусов. Команда надеется разработать средства быстрого реагирования на угрозы урожаю, такие как засуха и болезни, обеспечивающие защиту в течение одного вегетационного периода.
«Вирусы хорошо подходят для этой цели, потому что они представляют собой естественные мобильные пакеты генов, которые экспрессируют белки в растениях, но они не наследуются семенами растений», - сказал Миллер..
Это обеспечивает встроенный механизм биобезопасности для предотвращения длительного присутствия модифицированных генов в растениях, когда эти гены больше не нужны, сказал он..
«Это крупномасштабная генная терапия для растений», - сказал Уитэм.
Концепция работает следующим образом: исследователи будут создавать вирусы, которые затем будут занесены в растения кукурузы через укусы тлей, крошечных насекомых, питающихся соком растений. Когда вирусы заражают растения кукурузы, они активируют гены кукурузы, которые помогают растениям бороться со стрессом, вызванным засухой или рядом других проблем. Исследователи говорят, что такой процесс может быть развернут намного быстрее, чем использование традиционной селекции растений для развития стрессоустойчивости.
Уизем и Миллер сосредоточатся на разработке вирусов и на том, как они будут взаимодействовать с растениями кукурузы.
Миллер сказал, что для распространения вирусов и насекомых таким образом потребуются годы испытаний в целях безопасности и защиты окружающей среды, поэтому фермерам не следует ожидать использования результатов исследований в ближайшее время. По его словам, простое изучение вирусов таким образом может дать новое представление о том, как они заражают сельскохозяйственные культуры и другие растения.
«Независимо от конечного результата, мы многое узнаем о том, как вирусы взаимодействуют с насекомыми-переносчиками и растениями», - сказал Миллер. «Мы ожидаем, что исследование прольет новый свет на то, как защитить производство продуктов питания от новых угроз».
Работа является частью программы DARPA Insect Allies, которая направлена на обеспечение продовольственной безопасности путем разработки быстро развертываемых альтернатив традиционным мерам реагирования на стресс урожаев для защиты производства продуктов питания. Миллер подчеркнул, что исследователи будут придерживаться строгих процедур безопасности на протяжении всего проекта, который не будет включать выбросы в окружающую среду. Заключительный этап испытаний будет проходить в строго контролируемых теплицах Калифорнийского университета в Дэвисе.