Nieuwe spray kan olijfbomen beschermen tegen Xylella

Samenvatting

Onderzoekers hebben een baanbrekende technologie ontwikkeld voor nauwkeurige gen-inactivatie in planten met behulp van een enkele spraytoepassing, gedetailleerd beschreven in Nucleic Acids Research. Deze innovatieve aanpak gebruikt goedaardige virussen om op maat ontworpen kleine RNA-moleculen vrij te geven die selectief doelgenen tot zwijgen brengen, met potentiële toepassingen in het verbeteren van de gewasproductiviteit en ziekteresistentie.

Een onderzoeksteam van het Institute of Plant Molecular and Cellular Biology heeft een baanbrekende technologie ontwikkeld voor nauwkeurige en langdurige inactivatie van plantengenen met behulp van een enkele spraytoepassing.

De bevindingen, gepubliceerd in Nucleic Acids Research, beschrijft een innovatieve aanpak waarbij gebruik wordt gemaakt van een goedaardig virus dat op maat ontworpen kleine RNA-moleculen vrijgeeft om doelgenen selectief tot zwijgen te brengen zonder de genetische samenstelling van de plant te veranderen.

Dit kenmerk is van groot belang binnen de Europese Unie, waar regelgeving rond genetisch gemodificeerde organismen (GGO's) is streng. Daarom heeft het onderzoeksteam een ​​Europese patentaanvraag ingediend om deze technologie te beschermen, die gezamenlijk eigendom is van de Spaanse Nationale Onderzoeksraad (CSIC) en de Technische Universiteit van Valencia.

De technologie is gebaseerd op het gebruik van kunstmatige microRNA’s (amiRNA’s) – minuscule RNA-moleculen die DNA-achtige kenmerken vertonen, maar aanzienlijk kleiner zijn.

Deze amiRNA's zijn zorgvuldig ontworpen om een ​​hoge specificiteit te garanderen en onbedoelde geninactivatie te voorkomen. Ze zijn afgeleid van grotere precursormoleculen waarvan de grootte is geoptimaliseerd met behulp van Arabidopsis thaliana, een veelgebruikte kruidachtige plant in onderzoek in de moleculaire biologie en plantengenetica.

Deze methode opent mogelijkheden voor brede acceptatie in de markt. Het heeft toepassingen bij het verbeteren van de productiviteit van gewassen, het beschermen van planten tegen ziekten en het versterken van hun veerkracht tegen veranderingen in het milieu.

De spray, die een onschadelijk virus bevat, wordt op de doelplant aangebracht. Eenmaal in de plant vermenigvuldigt het virus zich en loost het de kunstmatige RNA-moleculen die nodig zijn voor het inactiveren van het gewenste gen.

"Aan de ene kant zijn we erin geslaagd de omvang van de precursormoleculen van de kunstmatige microRNA’s aanzienlijk te verkleinen zonder hun activiteit te beïnvloeden”, zegt Alberto Carbonell, onderzoeker bij CSIC.

"Aan de andere kant hebben we bewezen dat we plantengenen kunnen inactiveren door plantenextracten te spuiten die onschadelijke virale vectoren bevatten die amiRNA’s produceren uit minimale precursormoleculen”, voegde hij eraan toe.

Deze technologie biedt een scala aan voordelen. Ten eerste kan een enkele spraytoepassing het onschadelijke virus introduceren en amiRNA's produceren in de beoogde plantenweefsels, waardoor de noodzaak van meerdere behandelingen wordt geëlimineerd en de toepassingskosten worden verlaagd.

Onderzoekers hebben bijvoorbeeld de inactivatie aangetoond van genen die verband houden met de biosynthese van chlorofyl met behulp van een enkele spray, wat leidt tot vergeling van aangetaste weefsels.

Carbonell zei dat deze aanpak potentieel een revolutie teweeg zou kunnen brengen in de landbouw door het selectief inactiveren van genexpressie, het verbeteren van de gewasopbrengst en het versterken van hun veerkracht tegen veranderende omgevingsomstandigheden.

Bovendien zou de technologie kunnen worden gebruikt om gewassen te immuniseren tegen verschillende ziekteverwekkers, waaronder virussen.

Het tot zwijgen brengen van specifieke genen in olijfbomen kan hun weerstand tegen Olive Quick Decline Syndrome (OQDS) vergroten, een verwoestende ziekte veroorzaakt door de bacterie Xylella fastidiosa. Onderzoekers hebben sleutelgenen in olijfbomen geïdentificeerd die, wanneer ze tot zwijgen worden gebracht, hun vermogen om OQDS af te weren kunnen versterken.

Olijfbomen hebben verdedigingsmechanismen en onderzoekers onderzoeken manieren om deze natuurlijke bescherming te versterken. Door zich te richten op specifieke genen in de olijfbomen zelf, willen onderzoekers hun resistentie tegen OQDS vergroten.

De precieze genen die zijn geïdentificeerd voor uitschakeling spelen een cruciale rol in de interactie van de boom met Xylella fastidiosa. Sommige van deze genen zijn betrokken bij de reactie van de boom op de bacterie, waardoor de ernst van de OQDS-symptomen wordt beïnvloed. Door deze specifieke genen uit te schakelen hopen onderzoekers de reactie van de olijfboom op Xylella fastidiosa te veranderen, waardoor deze beter bestand wordt tegen de ziekte.

Het tot zwijgen brengen van deze genen in de olijfboom biedt een mogelijke oplossing om OQDS te bestrijden en tegelijkertijd de behoefte aan breedspectrumbestrijdingsmiddelen te minimaliseren. Deze aanpak zou niet alleen de weerstand van de boom tegen de ziekte vergroten, maar ook bijdragen aan duurzame en milieuvriendelijke landbouwpraktijken.