Slovenski raziskovalci z novimi tehnologijami preko stigme o GSO

Evropska unija si je v okviru zelenega prehoda zadala ambiciozne podnebne cilje, ki med drugim vključujejo znatno zmanjšanje uporabe pesticidov v kmetijstvu. Klasična rešitev za odpornost na škodljivce, če jih s kemičnimi sredstvi ne moremo zatirati, bi bila gensko spremenjena rastlina z genom za odpornost na škodljivca.

Ker poleg zakonodaje temu ni naklonjena niti trenutna družbena klima, so na Oddelku za agronomijo Biotehniške fakultete Univerze v Ljubljani (UL) začeli z raziskavami tehnologije Spray Induced Gene Silencing (SIGS) oz. s škropljenjem posredovano utišanje genov.

"Pri tehnologiji SIGS kemijsko vsebino škropiv, ki jih že zdaj uporabljajo kmetje, nadomestimo z majhnimi molekulami RNA. Te molekule nato ustavijo ali upočasnijo izražanje tarčnih genov v škodljivcih, kar jih posledično ubije ali ovira njihovo napredovanje in sposobnost okuževanja gostiteljske rastline," je mehanizem delovanja pojasnila raziskovalka Taja Jeseničnik z Biotehniške fakultete v Ljubljani, ki se ukvarja z uporabo genetskih metod na področju kmetijsko pomembnih rastlin.

Okolju prijazna škropiva

Glavna razlika med SIGS škropivi in klasičnimi gensko spremenjenimi organizmi je, da s škropljenjem genoma rastlin in škodljivcev ne spreminjamo, le uravnavamo njegovo izražanje. "Molekule RNA so namreč zelo neobstojne in v celicah še dodatno razpadejo na manjše kose, zato integracije v genom niso sposobne," je povedala Jeseničnik.

Poleg tega so zaradi svoje neobstojnosti RNA molekule izjemno okolju prijazne, saj se za razliko od sintetičnih kemičnih spojin ne zadržujejo v okolju, ampak relativno hitro razpadejo. Prav zato je odveč tudi strah, da bi tovrstna sredstva zaužili, ko pridelek dobimo na mizo.

Tehnologija SIGS sicer omogoča zelo natančno usmerjeno delovanje škropiva na škodljivce. "RNA molekula, ki je aktivna učinkovina v škropivih, je namreč specifična za en tarčni gen, ki ga izberemo," je pojasnila Jeseničnik. Tarče je zato treba dobro izbrati, da učinkovina vpliva le na škodljivce, ne pa tudi na druge, koristne organizme.

Raziskovalci si prizadevajo, da bi isto škropivo vsebovalo več molekul RNA za več tarčnih genov. S tem se po eni strani zmanjša verjetnost, da bodo škodljivci mutirali in razvili odpornost, saj je hkratna mutacija na več tarčnih mestih malo verjetna. Poleg tega bi večje število tarč po besedah Jeseničnik omogočilo tudi, da se škropivo uporablja za več škodljivcev hkrati in s tem postane bolj široko uporabno.

Pot do uporabe v kmetijstvu

Študije tehnologije SIGS in razvoj okolju prijaznih škropiv so sicer še v začetnih fazah. Na tržišču je od nedavnega na voljo le en tovrstni preparat, ki je dobil dovoljenje za uporabo v Združenih državah Amerike. Znanstveniki po vsem svetu trenutno intenzivno iščejo potencialne tarčne gene v različnih škodljivcih za razvoj fungicidov, insekticidov ter herbicidov. Med njimi so tudi raziskovalci z Biotehniške fakultete UL, ki se osredotočajo na škodljivce hmelja, pri čemer sodelujejo z laboratorijem v Španiji in Inštitutom za hmeljarstvo in pivovarstvo Slovenije v Žalcu.

Prodor tovrstnih sredstev na trg trenutno preprečuje predvsem cena, saj je proizvodnja molekul RNA še vedno izjemno draga. Razvoj se zato, kot je poudarila Jeseničnik, ne sme usmerjati le v molekule in njihove učinke, temveč tudi v hitrejšo in cenejšo biotehnološko proizvodnjo teh molekul v velikem obsegu.

Dokler nova škropiva RNA ne postanejo tudi ekonomsko zanimiva, pa se bodo kot zaščita pred škodljivci verjetno še naprej razvijale tehnike spreminjanja rastlinskega genoma, odkrite sredi 80. let prejšnjega stoletja. Takrat so znanstveniki prvič ugotovili, da lahko izbrane gene vstavijo neposredno v rastlino in s tem po bližnjici pridejo do želene lastnosti, s tem pa se izognejo zelo dolgotrajnemu in dragemu načrtnemu izbiranju ter križanju rastlin.

Vstavljanje tujih genov v organizem

Danes poznamo več različnih pristopov vstavljanja genov v rastline, ki so veliko hitrejši od načrtnega križanja, a vseeno ne tako enostavni, kot se zdi na prvi pogled, je pojasnil profesor na Biotehniški fakulteti UL Jernej Jakše.

Pri rastlinah enokaličnicah se najpogosteje uporablja t.i. gensko pištolo, s katero v jedro celice z velikimi hitrostmi "streljajo" projektile z DNA. "Pri dvokaličnicah pa poznamo posebno bakterijo, ki si v naravi z vstavljanjem svojih genov podredi rastlinske celice, kar lahko v laboratoriju izrabimo za vnos genov po našem izboru."

Gre za vstavljanje enega do nekaj genov, ki v primerjavi z na primer 32.000 geni koruze predstavljajo izjemno majhen delež. Posledično dobimo spremembe lastnosti, ki so primerljive z načrtnim križanjem in izbiranjem sort, vendar veliko hitreje, je dodal Jakše.

"Eden najbolj uspešnih primerov gensko spremenjenih organizmov je soja, ki je svetovno gledano pridelamo že kar tri četrtine. Ravno primer soje, ki je na trgu že vse od leta 1996, dokazuje, da ni nikakršnih negativnih učinkov gensko spremenjenih organizmov na zdravje ljudi," meni Jakše.

Kljub temu je v naši družbi zaznati veliko mero nesprejemanja gensko spremenjenih organizmov, kar odraža tudi stroga evropska zakonodaja, zaradi katere se gensko spremenjeni organizmi danes uporabljajo skoraj izključno pri živalski krmi, je pojasnil Jakše. Ravno zato bi škropiva RNA lahko predstavljala eno od možnih alternativ za zagotavljanje prehranske varnosti v prihodnosti.