Cercetătorii au creat plante cu feromoni sexuali de molie. Care a fost motivul?

Folosind tehnici de inginerie genetică de precizie, cercetătorii de la Institutul Earlham din Norwich (Anglia) au reușit să transforme plantele de tutun în plante cu feromoni sexuali de molie.

În plus, ei au arătat cum poate fi gestionată eficient producția acestor molecule pentru a nu împiedica creșterea normală a plantelor.

• Ce origine preistorică are cafeaua, una dintre cele mai consumate băuturi din lume?
• Criza climatică crește frecvența valurilor oceanice mortale, indică un studiu

Feromonii sunt substanțe chimice complexe produse și eliberate de un organism ca mijloc de comunicare. Feromonii le permit membrilor aceleiași specii să trimită semnale, ceea ce include să-i informeze pe alții că își caută partener.

De ce au creat cercetătorii plante cu feromoni sexuali de molie?

Fermierii pot agăța dispersoare de feromoni printre culturile lor pentru a imita semnalele insectelor femele, prinzând sau distrăgând atenția masculilor de la găsirea unei perechi. Unele dintre aceste molecule pot fi produse prin procese chimice, dar sinteza chimică este adesea costisitoare și creează produse secundare toxice, notează Eurek Alert.

Dr. Nicola Patron, care a condus această cercetare și care conduce Grupul de Biologie Sintetică din cadrul Institutului Earlham, folosește știința de ultimă oră pentru a determina plantele să producă acești compuși naturali valoroși.

Biologia sintetică aplică principii de inginerie la elementul de bază ale vieții, ADN-ul. Prin crearea de module genetice cu instrucțiuni pentru a construi noi molecule, Dr. Patron și grupul ei pot transforma plantele de tutun în plante cu feromoni sexuali de molie alimentate de soare.

„Biologia sintetică ne poate permite să proiectăm plante pentru a face mult mai mult din ceva ce au produs deja sau le putem oferi instrucțiuni genetice care le permit să construiască noi molecule biologice, cum ar fi medicamentele sau acești feromoni”, a spus dr. Patron.

Echilibrul fragil dintre producția de feromoni și creșterea plantei

Pentru această lucrare, echipa a lucrat cu oameni de știință de la Institutul de Biologie Moleculară și Celulară a Plantelor din Valencia (Spania) pentru a proiecta o specie de tutun, Nicotiana benthamiana, pentru a produce feromoni sexuali de molii. Aceeași plantă a fost proiectată anterior pentru a produce anticorpi ebola și chiar particule asemănătoare coronavirusului pentru utilizare în vaccinurile COVID-19.

Grupul a construit noi secvențe de ADN în laborator pentru a imita genele moliei și a introdus câteva comutatoare moleculare pentru a regla cu precizie expresia acestora, ceea ce activează și dezactivează eficient procesul de fabricație.

O componentă importantă a noii cercetări a fost capacitatea de a regla fin producția de feromoni, deoarece constrângerea plantelor să construiască continuu aceste molecule are dezavantajele sale.

„Pe măsură ce creștem eficiența, prea multă energie este deturnată de la creșterea și dezvoltarea normală a plantei”, a explicat dr. Patron.

„Plantele produc o mulțime de feromoni, dar nu sunt capabile să crească foarte mari, ceea ce reduce în esență capacitatea liniei noastre de producție. Noua noastră cercetare oferă o modalitate de a regla expresia genelor cu mult mai multă subtilitate”, a declarat cercetătoarea.

Sulfatul de cupru, important în reglarea acestor plante cu feromoni sexuali de molie

În laborator, echipa a început să testeze și să perfecționeze controlul genelor responsabile pentru producerea amestecului de molecule specifice care imită feromonii sexuali ai speciilor de molii, printre care Amyelois transitella și Helicoverpa armigera (omida fructelor).

Cercetătorii au arătat că sulfatul de cupru ar putea fi folosit pentru a regla fin activitatea genelor, permițându-le să controleze atât timpul cât și nivelul expresiei genelor. Acest lucru este deosebit de important deoarece sulfatul de cupru este un compus ieftin și disponibil, fiind deja aprobat pentru utilizare în agricultură.

Ei au reușit chiar să controleze cu atenție producția diferitelor componente de feromoni, ceea ce le-a permis să ajusteze cocktailul pentru a se potrivi mai bine cu anumite specii de molii.

„Am arătat că putem controla nivelurile de expresie ale fiecărei gene în raport cu celelalte. Acest lucru ne permite să controlăm raportul de produse care sunt realizate”, a spus dr. Patron.

Ce ar mai putea produce plantele pe viitor?

„Obținerea corectă a acestei rețete este deosebit de importantă pentru feromonii de molii, deoarece aceștia sunt adesea un amestec de două sau trei molecule în raporturi specifice. Colaboratorii noștri din Spania extrag acum feromonii din plante și îi testează în dozatoare pentru a vedea cât de bine se compară cu femelele de molii”, a spus ea.

Echipa speră că munca lor va deschide calea către utilizarea de rutină a plantelor pentru a produce o gamă largă de produse naturale valoroase.

Studiul a fost publicat în Plant Biotechnology.

Vă recomandăm să citiți și:

Doar maimuțele cu degete opozabile sunt păcălite de un simplu truc de magie

Cum arată căpșunile văzute la microscop? Imagini virale arată mici creaturi

O ciupercă a învățat să infecteze oamenii la fel ca în serialul „The Last of Us”

Test de cultură generală. Ce este dendrofobia?