El matemático de la Universidad de Sussex, Dr. Konstantin Blyuss, que trabaja con biólogos en la Academia Nacional de Ciencias de Ucrania, ha desarrollado una forma libre de químicos para atacar con precisión un gusano parásito que destruye los cultivos de trigo.
Este método innovador de control de plagas funciona con los genes propios de la planta para matar gusanos microscópicos específicos, llamados nematodos, sin dañar a ningún otro insecto, ave o mamífero.
El Dr. Konstantin Blyuss, de la Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas de la Universidad de Sussex, dijo :
"Con una población mundial en aumento que necesita alimentación, y una necesidad urgente de cambiar de combustibles fósiles a biocombustibles, nuestra investigación es un paso importante en la búsqueda de una protección de cultivos ambientalmente segura que no dañe a las abejas u otros insectos."
Se estima que cada año se pierden $ 130 mil millones en cultivos a causa de enfermedades causadas por nematodos.
Apuntar a los nematodos dañinos con pesticidas químicos es problemático porque pueden dañar indiscriminadamente a otros insectos.
Hay bacterias presentes en el suelo que pueden ayudar a proteger las plantas contra los nematodos dañinos, pero hasta ahora no ha habido una forma efectiva de aprovechar el poder de estas bacterias para proteger los cultivos a gran escala.
El Dr. Blyuss y sus colegas han usado la 'interferencia de ARN' ARNi para apuntar con precisión a una especie de nematodo que daña el trigo.
El Dr. Blyuss explicó :
"Un nematodo, como todos los demás organismos vivos, requiere que se produzcan algunas proteínas para sobrevivir y producir descendencia, y la interferencia de ARN es un proceso que detiene o silencia la producción de estas".
El equipo ha desarrollado un método para 'silenciar' los genes del nematodo dañino mediante el uso de bioestimulantes derivados de bacterias del suelo que se producen naturalmente. Los bioestimulantes también 'apagan' los genes propios de la planta que se ven afectados por los nematodos, lo que hace que sea mucho más difícil para elparásito para dañar el cultivo.
El proceso de silenciamiento génico se activa cuando los bioestimulantes, que son metabolitos de bacterias que se encuentran naturalmente en el suelo, se aplican al trigo. Los bioestimulantes se pueden aplicar remojando las semillas o raíces en una solución que contiene los bioestimulantes, o agregandosolución al suelo en el que crecen las plantas.
Dr. Blyuss dijo :
"Al remojar las semillas de la planta en la solución de bioestimulantes, la planta se convierte en un 'caballo de Troya' para entregar compuestos especiales producidos dentro de las plantas a los nematodos, que luego los mata. Hemos apuntado a los genes específicos delnematodo, por lo que sabemos que esto no afectará a otras criaturas "
Los bioestimulantes solo afectan genes específicos de nematodos y plantas, y no dañan a otras especies de insectos. Y debido a que se producen naturalmente, en lugar de estar hechos de productos químicos, podrían ser utilizados por los granjeros orgánicos para hacer que los alimentos orgánicos sean más asequibles en el futuro.
El modelo matemático del Dr. Blyuss explica cómo funciona la interferencia de ARN en las plantas y muestra la forma más efectiva de aplicar los bioestimulantes para mantener el cultivo a salvo de los nematodos dañinos.
Los experimentos del equipo muestran que remojar las semillas de las plantas en la solución bioestimulante aumenta las posibilidades de que las plantas sobrevivan entre un 57 y un 92%. La técnica también reduce el nivel de infestación de nematodos en un 73 a 83% en comparación con las plantas cultivadas sinbioestimulantes.
Explicando la investigación, el Dr. Blyuss dijo :
"Al usar modelos matemáticos, aprendimos cómo los bioestimulantes son absorbidos por las plantas de trigo, por lo que ahora sabemos la mejor manera de entregarlos. También hemos analizado cómo se desarrolla el ARNi dentro de las plantas y los nematodos, cómo es capaz la plantapara desactivar genes específicos involucrados en el proceso de parasitismo de nematodos, deteniendo así la infestación, y cómo partes de ARNi de las plantas, cuando son ingeridas por nematodos, causan su muerte al silenciar algunos de sus genes esenciales.
Estas ideas se combinaron con un trabajo experimental avanzado sobre el desarrollo de nuevas cepas de bacterias del suelo y la extracción de sus metabolitos, así como con análisis genéticos moleculares de última generación, para desarrollar una nueva generación de herramientas ambientalmente seguras para el control del trigonematodos
"Algunas personas desconfían de las plantas genéticamente modificadas, por lo que es importante tener claro que eso no es lo que es. Los bioestimulantes actúan efectivamente como una 'inoculación' contra la infestación de nematodos. Alcanzan su efecto movilizando la maquinaria interna de las plantas para producircompuestos que protegen a las plantas contra los nematodos, mientras que simultáneamente causan la muerte de los nematodos.
Las plantas producidas usando bioestimulantes tienen rendimientos de cultivo mucho mejores y una mayor resistencia a las plagas, pero no son diferentes de otras plantas que han sido criadas artificialmente para tener alguna característica útil. Además, los bioestimulantes en sí son verdaderamente naturales, ya que no son nadamás que productos de bacterias que ya viven en el suelo "
El avance se publica en un artículo en la revista Fronteras en ciencia de las plantas . Los colaboradores del Dr. Blyuss en Ucrania, que provienen de tres institutos de investigación diferentes, fueron los profesores Victoria Tsygankova Instituto de Química y Petroquímica Bioorgánica, Liudmyla Biliavska y Galyna Iutynska Instituto de Microbiología y Virología, Alla Yemets y Yaroslav Blume Institutode Biotecnología y Genómica de Alimentos.
La profesora Galyna Iutynska, que dirigió el trabajo experimental sobre el desarrollo de bioestimulantes, dijo :
"Este trabajo es muy emocionante porque nuestros bioestimulantes se obtienen de productos de bacterias naturales del suelo, que no están genéticamente modificados. La importancia de esto es que, a diferencia de los pesticidas químicos, estos bioestimulantes también se pueden usar para proteger una variedad de cultivos agrícolascontra los parásitos en el contexto de la agricultura ecológica, que es un problema particularmente desafiante. Además, estos bioestimulantes pueden reemplazar los pesticidas químicos o reducir significativamente su uso, limitando así el impacto negativo potencial en el medio ambiente "
Los próximos pasos son desarrollar modelos matemáticos más avanzados de cómo los bioestimulantes con múltiples componentes pueden ser extraídos del suelo por semillas y raíces; e identificar cuáles de los objetivos genéticos identificados más recientemente en el nematodo son más efectivos.
El profesor Dave Goulson de la Facultad de Ciencias de la Vida de la Universidad de Sussex y un experto mundial en la disminución de las poblaciones de abejas, dijo :
"Existe una creciente conciencia de que el uso intensivo de pesticidas convencionales en la agricultura está causando un gran daño a la biodiversidad, lo que resulta en la contaminación de suelos y vías fluviales con toxinas dañinas. Necesitamos urgentemente encontrar medios alternativos y sostenibles para controlar las plagas de los cultivos".
El trabajo del Dr. Blyuss fue apoyado por el Centro Interdisciplinario de Ciencia Intensiva de Datos de la Universidad de Sussex DISCUS.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Sussex . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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