Control selectivo de plagas con aerosol de ARN
Protección de cultivos respetuosa con el medio ambiente: protección de la remolacha azucarera contra los virus del amarilleo
Proteger eficazmente las plantas contra las plagas sin dañar a otros organismos: este es el objetivo del proyecto de investigación conjunto ViVe_Beet, coordinado por el Instituto Julius Kühn (JKI) y financiado por el Ministerio Federal de Alimentación y agricultura de Alemania (BMEL). En el proyecto participan científicos del Instituto de Protección Vegetal de Cultivos de Campo y Pastizales del JKI, el Instituto Fraunhofer de Biología Molecular y Ecología Aplicada IME y el Instituto de Investigación de la Remolacha Azucarera (IfZ). La estrategia adoptada por los socios del proyecto implica el uso de moléculas de ARN bicatenario personalizadas, incorporadas a una formulación adecuada. Esta formulación se aplica a continuación mediante métodos de aplicación convencionales para proteger en el futuro a la remolacha azucarera de los virus del amarilleo.
Los pulgones verdes del melocotonero son portadores de diversos virus del amarilleamiento que provocan grandes pérdidas en el rendimiento de la remolacha azucarera.
© Fraunhofer IME, Leonie Graser
La aplicación de insecticidas y plaguicidas químicos sintéticos en la agricultura repercute negativamente en la diversidad de insectos y la salud de las abejas. Para evitar estos daños, la UE eliminó gradualmente la aprobación de neonicotinoides sistémicamente eficaces en 2019. Sin embargo, esto ha dado lugar a nuevos problemas en la agricultura, en particular porque los pulgones verdes del melocotonero(Myzus persicae), entre los insectos que muestran una alta resistencia a los insecticidas químicos sintéticos, han demostrado ser excepcionalmente difíciles de manejar. Estos pulgones transmiten varios virus del amarilleo -que afectan sobre todo a la remolacha azucarera-, lo que provoca enormes pérdidas en las cosechas de remolacha azucarera. "Estamos hablando de una pérdida de rendimiento de entre el 20 y el 50 por ciento sólo por culpa de los virus", afirma Maurice Pierry, que ha apoyado el proyecto ViVe_Beet en la rama de Biorecursos del Fraunhofer IME en Giessen desde el principio.
Nuevo enfoque para el control de plagas: ARN de interferencia (ARNi)
La envergadura del problema hace que se necesiten urgentemente nuevos enfoques para garantizar un control sostenible y eficaz de los pulgones. Fraunhofer IME y sus socios del proyecto, JKI e IfZ, han optado por un enfoque biológico específico para cada especie y están trabajando juntos para controlar estos pulgones con la ayuda del ARN de interferencia (ARNi).
El ARNi es una respuesta inmunitaria natural de los huéspedes al material genético extraño de los virus, que suele presentarse en forma de ARN de doble cadena (ARNdc). Maurice Pierry explica: "Los virus tienen material genético en forma de ARN. Cuando el ARN entra en la célula de un ser vivo (en nuestro caso, un insecto), una enzima llamada 'Dicer' lo trocea en segmentos más pequeños conocidos como pequeños ARN de interferencia (siARN). A continuación, se incorporan al complejo de silenciamiento inducido por ARN (RISC) y se utilizan como molde para degradar secuencias de ARNm coincidentes. Si seleccionamos estos dsARN de modo que coincidan con un gen crucial del insecto, se puede inducir al organismo a controlarse eficazmente a través de su propio sistema de ARNi".
De las pruebas de laboratorio al campo
Al inicio del proyecto, previsto de octubre de 2021 a septiembre de 2024, hubo que identificar los genes potencialmente eficaces y sus secuencias base. A continuación, se aplicaron métodos biológicos para producir dsARN específicamente adaptados a estas secuencias base. Pierry afirma: "Para empezar, teníamos que identificar un gen que tuviera un efecto cuando se silenciaba con el mecanismo de interferencia del ARN. Los efectos varían desde problemas de muda y descenso de la descendencia hasta un aumento de la mortalidad de las plagas. Tras realizar una serie de pruebas, conseguimos identificar varios genes que causan una elevada mortalidad en los pulgones cuando se silencian. Este fue el primer gran hito".
En un segundo paso, los científicos del Fraunhofer IME tuvieron que crear una formulación que protegiera la molécula de ARN de doble cadena de factores ambientales como la temperatura, la humedad, los rayos UV y las enzimas que degradan el ARN hasta que llegara a su destino, por ejemplo, en los intestinos de los pulgones, donde es absorbida por la célula. "También hemos tenido éxito en este ámbito. Esto significa que nuestro dsARN está protegido por una formulación que potencia el efecto y tiene una longevidad prolongada", afirma Pierry.
Mientras tanto, los investigadores se han embarcado en el tercer paso: los primeros ensayos de pulverización directamente sobre la planta objetivo. "Hemos desarrollado un método de pulverización con ARN y lo hemos probado en ensayos de pulverización en invernadero. Hasta ahora, hemos conseguido una tasa de mortalidad del 70% y una reducción del tamaño de la población. Son resultados magníficos", afirma Pierry.
El paso final consistirá en ensayos de campo que incluyan todos los factores ambientales excluidos anteriormente. El JKI y el IfZ los llevarán a cabo el próximo verano.
Los fitosanitarios selectivos son inocuos para otros organismos
El enfoque innovador del proyecto ViVe_Beet puede conducir potencialmente al desarrollo de nuevos agentes fitosanitarios selectivos y respetuosos con el medio ambiente, ya que las moléculas específicas y naturales pueden utilizarse no sólo para controlar insectos, sino también virus u hongos. "Este método es especial, ya que el dsARN específicamente adaptado afecta al organismo diana, en este caso, los pulgones verdes del melocotonero, pero no a otros organismos como los humanos o insectos beneficiosos como las abejas", afirma Pierry. Este nuevo método de control de plagas abre la esperanza de una protección sostenible de las plantas y tiene un gran potencial de aplicación en el futuro.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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