Potatisbladmögel är en mycket allvarlig sjukdom på potatis, i Sverige såväl som i resten av världen. Sjukdomen är svår att kontrollera eftersom skadegöraren, Phytophthora infestans, har snabb tillväxt, förökar sig snabbt och hela tiden ändrar sig så att nya raser uppkommer. Traditionell förädling av resistenta sorter är en otillräcklig metod eftersom förädlingen inte klarar att hålla jämna steg med skadegörarens snabba anpassningsförmåga.
Intensiv kemisk bekämpning i förebyggande syfte är idag den enda effektiva bekämpningsmetoden mot potatisbladmögel. Denna åtgärd kostar lantbrukarna i världen miljardtals dollar och har stor negativ miljöpåverkan. Därför finns ett akut behov av att hitta alternativa kontrollmetoder.
Först med ny metod
En grupp forskare vid SLU i samarbete med en brittisk och en iransk forskare har som första grupp i världen visat att sprutinducerad gensläckingsteknik, eller RNA-interferens (RNAi) som det också kallas, kan användas för att bekämpa växtsjukdomar orsakade av oomyceter (algsvampar). I detta projekt arbetade de specifikt med potatisbladmögel. Gensläckning är ett naturligt försvarssystem som är väl bevarat i alla levande organismer.
Levande gener producerar RNA (ribonukleinsyra). Dessa molekyler är nödvändiga för olika biologiska processer och det finns flera olika sorters RNA. Små RNA (sRNA) och dubbelsträngat RNA (dsRNA) tillhör grupper av RNA som reglerar eller blockerar produktionen av proteiner. Detta fenomen kallas RNA-interferens (RNAi). Flera växtskadegörare har visat sig producera små eller dubbelsträngade RNA-molekyler, som antingen dämpar eller stänger av växternas immunförsvar, för att infektera växter. Växterna i sin tur kan också producera sRNA eller dsRNA som hindrar skadegörarens gener och därmed deras förmåga att infektera växten.
– Idén i projektet var att i labb producera dsRNA som kan stoppa uttrycket av de gener som hos skadegöraren är nödvändiga för att orsaka potatisbladmögel och sedan spruta ut det på potatisbladen som skydd, berättar Ramesh Vetukuri, docent och ledare för forskargruppen. På så vis hindras skadegöraren när den håller på att infektera växten, så att sjukdomen aldrig bryter ut. Detta kallas sprutinducerad gensläckningsteknik.
I labbstudier kunde forskarna visa att det dsRNA som de tillförde på blad, effektivt kunde tas upp av skadegöraren Phytophtora infestans och att proteinet de ville bekämpa bröts ner. De lyckades också lokalisera flera gener hos Phytophtora infestans som är nödvändiga för att skadegöraren ska kunna orsaka sjukdom.
Hög effektivitet med lera
Beroende på vilken målgen som väljs hos skadegöraren så minskas angreppet av potatisbladmögel med 50–75 procent. Genom att kombinera dsRNA med extremt små nanopartiklar av lera, som skyddar dsRNA mot nedbrytning, kan effekten ökas till närmare 100 procent sjukdomsskydd.
– Flera behandlingar med dsRNA kommer att behövas under potatisens växtperiod, säger Ramesh, men troligen färre än dem som görs med kemiska bekämpningsmedel. Vi har fått medel för att undersöka hur många behandlingar som behövs i fält.
Resultaten är en banbrytande upptäckt med potential att användas för bekämpning av potatisbladmögel och även andra växtsjukdomar. Precis som med vissa mänskliga vaccin som också är baserade på RNA, går det relativt snabbt och lätt att göra små justeringar i produkten när det kommer nya raser av en skadegörare som den gamla produkten inte längre är verksam mot. Vid plötsliga utbrott av nya sjukdomar skulle sprutinducerad gensläckningsteknik snabbt kunna tas fram. Med traditionell växtförädling eller GMO-grödor skulle det ta många år att få fram en säljbar produkt.
– Jag och mina kollegor har fått 8 miljoner kronor i forskningsmedel från olika finansiärer för att utveckla en grundläggande förståelse för hur sprut-inducerad gensläckningsteknik fungerar och för metodutveckling. Vi jobbar med flera olika sjukdomar i potatis, jordgubbar, vete och korn. Vi försöker också förstå hur små RNA transporteras från planta till patogen, berättar Ramesh.
Miljövänlig teknik
Sprutinducerad gensläckningsteknik skulle kunna bli ett bra alternativ till kemisk bekämpning. Den är GMO-fri och eftersom dsRNA är naturligt förekommande så finns inget problem med resthalter såsom vid kemisk bekämpning. Dessutom bryts RNA snabbt ner i naturliga miljöer. Detta gör användningen till ett miljövänligt alternativ, vilket är viktigt för ett hållbart jordbruk. Dessutom har den ingen effekt på andra organismer eftersom den är helt genspecifik.
– Innan vår upptäckt kan kommersialiseras behöver vi forska på hur vårt dsRNA kan massproduceras. Sedan behövs riskanalyser och registrering, precis som för andra bekämpningsmedel.
I USA finns redan ett par produkter på marknaden med sprutinducerad gensläckningsteknik mot andra sjukdomar.
Kontaktperson
Ramesh Vetukuri, docent
Institutionen för växtförädling
Sveriges lantbruksuniversitet, Alnarp
Ramesh.Vetukuri@slu.se, 073-926 23 63
https://www.slu.se/en/ew-cv/vetukuri-ramesh/
Ramesh Vetukuri besvarar frågor på engelska.
Vetenskaplig artikel
Kalyandurg PB, Sundararajan P, Dubey M, Ghadamgahi F, Zahid AM, Whisson SC, Vetukuri RR. (2021) Spray-induced gene silencing as a potential tool to control potato late blight disease. Phytopathology. https://doi.org/10.1094/PHYTO-02-21-0054-SC
Pressbild
(Får publiceras fritt i anslutning till artiklar om detta pressmeddelande. Klicka för högupplöst bild. Fotograf ska anges.)
