Proteger eficazmente las plantas contra las plagas sin dañar otros organismos: este es el objetivo del proyecto de investigación conjunto ViVe_Beet, coordinado por el Instituto Julius Kühn (JKI).
por Désirée Schulz, Fraunhofer-Gesellschaft
En el proyecto participan científicos del Instituto JKI para la protección de plantas en cultivos extensivos y pastizales
, 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 en una formulación adecuada. Luego, esta formulación se aplica mediante métodos de aplicación convencionales para proteger las remolachas azucareras de virus que amarilleen en el futuro.
La aplicación de insecticidas y pesticidas químicos sintéticos en la agricultura tiene un impacto negativo en la diversidad de insectos y la salud de las abejas. Para evitar ese daño, la UE eliminó progresivamente la aprobación de neonicotinoides sistémicamente eficaces en 2019. Sin embargo, esto ha generado nuevos problemas en la agricultura, en particular porque el pulgón verde del melocotón (Myzus persicae), uno de los insectos que muestran una alta resistencia a los insecticidas químicos sintéticos, ha ha demostrado ser excepcionalmente difícil de gestionar.
Estos pulgones transmiten varios virus que amarillean, que afectan en particular a la remolacha azucarera, lo que provoca enormes pérdidas en las cosechas de remolacha azucarera. «En realidad, estamos hablando de una pérdida de rendimiento del 20 al 50% debido únicamente a los virus», afirma Maurice Pierry, que apoya desde el principio el proyecto ViVe_Beet en la filial Fraunhofer IME Bioresources en Gießen.
Nuevo enfoque para el control de plagas: ARN de interferencia (ARNi)
La magnitud del problema significa que se necesitan urgentemente nuevos enfoques para garantizar un control sostenible y eficiente de los pulgones. Fraunhofer IME y sus socios de proyecto JKI e IfZ han elegido un enfoque biológico específico para cada especie y trabajan juntos para controlar estos pulgones con la ayuda de ARN de interferencia (ARNi).
El ARNi es una respuesta inmune natural de los huéspedes al material genético extraño de los virus, que a menudo está presente en forma de ARN bicatenario (ARNds). Pierry explica: «Los virus tienen material genético en forma de ARN. Cuando el ARN entra en la célula de un ser vivo (es decir, un insecto en nuestro caso), una enzima llamada ‘Dicer’ lo corta en segmentos más pequeños conocidos como pequeño ARN de interferencia ( ARNip).
«Luego se incorporan al complejo silenciador inducido por ARN (RISC) y se utilizan como plantilla para degradar secuencias de ARNm coincidentes. Si seleccionamos estos ARNds para que coincidan con un gen crucial del insecto, se puede inducir al organismo a controlarse a sí mismo de manera efectiva. a través de su propio sistema RNAi.»
De las pruebas de laboratorio al campo
Al inicio del proyecto, previsto entre octubre de 2021 y septiembre de 2024, era necesario identificar genes potencialmente eficaces y sus secuencias de bases. A esto le siguieron métodos biológicos para producir ARNbc adaptado específicamente a estas secuencias de bases. Pierry afirma: «Para empezar, tuvimos 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 una disminución de la descendencia hasta una mayor mortalidad de las plagas. Después de realizar una serie de pruebas, Logramos identificar varios genes que causan una alta mortalidad en los pulgones cuando son silenciados. 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 llegue a su destino, por ejemplo, en los pulgones. ‘ intestinos, donde es absorbido por la célula. «También hemos tenido éxito en este ámbito. Esto significa que nuestro ARNbc 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: las primeras pruebas de pulverización directamente sobre la planta objetivo. «Hemos desarrollado un método de pulverización de ARN y lo hemos probado en ensayos de pulverización en invernaderos. Hasta ahora hemos logrado una tasa de mortalidad del 70% y una reducción del tamaño de la población. Estos son excelentes resultados», afirma Pierry.
El paso final implicará pruebas de campo que incluyan todos los factores ambientales previamente excluidos. Estas serán llevadas a cabo por el JKI y el IfZ el próximo verano.
Los agentes fitosanitarios selectivos son inofensivos para otros organismos.
El enfoque innovador del proyecto ViVe_Beet puede potencialmente conducir al desarrollo de nuevos agentes fitosanitarios selectivos y respetuosos con el medio ambiente, ya que las moléculas específicas y naturales pueden usarse no solo para controlar insectos sino también virus u hongos.
«Este método es especial porque el dsRNA específicamente adaptado afecta al organismo objetivo, en este caso al pulgón verde del melocotón, pero no a otros organismos como los humanos o insectos beneficiosos como las abejas», afirma Pierry.
Este nuevo método de control de plagas genera esperanzas para una protección vegetal sostenible y tiene un gran potencial para aplicaciones futuras.
