مبارزه با بیماری های منتقله از شته در محصولات زراعی

استفاده نوآورانه از پروتئین های سنبله برای مبارزه با ویروس های زراعی

شته‌ها، حشرات کوچکی که به خاطر عادت‌های شیره‌خواری بدنام هستند، مدت‌هاست که تهدیدی قابل‌توجه برای محصولات در سراسر جهان محسوب می‌شوند. فراتر از آسیب مستقیم آنها، شته ها هستند vectorبرای بسیاری از ویروس های گیاهی ویرانگر. با این حال، تحقیقات پیشگامانه از خدمات تحقیقات کشاورزی USDA (ARS) آماده است تا با استفاده از یک متحد غیرمنتظره، این آفات را تغییر دهد: پروتئین سنبله.

پیشرفت‌های اخیر میشل هک، زیست‌شناس مولکولی پژوهشی در ARS، و تیمش رویکرد جدیدی را برای توقف بیماری‌های منتقله از شته نشان داده‌اند. آنها با استفاده از پروتئین سنبله، که معمولاً با انتقال ویروس مرتبط است، روشی را برای جلوگیری از اتصال این پروتئین‌ها به گیرنده‌های شته ایجاد کرده‌اند، بنابراین ویروس‌ها را از آلوده کردن حشرات مسدود می‌کند.

پروتئین سنبله که به دلیل نقشش در انتقال ویروس‌های کرونا شناخته می‌شود، در انتقال پولروویروس‌ها نیز حیاتی است که بر محصولات مهم اقتصادی مانند سویا و پنبه تأثیر می‌گذارد. با استفاده از کریستالوگرافی اشعه ایکس، تیم هک ساختار پروتئین سنبله را رمزگشایی کردند، نقطه عطفی که از دهه 1960 تاکنون محققین را دور زده است. این بینش ساختاری به دانشمندان این امکان را می‌دهد که بفهمند پروتئین به طور کامل چگونه عمل می‌کند، شبیه به نحوه عملکرد یک موتور با بررسی دست نخورده آن.

با این دانش، هک و دانشجوی فارغ التحصیل سابقش، جنیفر ویلسون، پروتئین های میخچه شناور آزاد را سنتز کردند که شبیه پروتئین های روی سطح ویروس ها هستند، اما فاقد محتوای واقعی ویروسی هستند. هنگامی که این پروتئین ها به شته ها داده شد، گیرنده های سلول های شته را اشغال کردند و از اتصال ویروس های واقعی و آلوده کردن حشرات جلوگیری کردند. این استراتژی نوآورانه به طور موثر انتقال ویروس ها توسط شته ها را متوقف می کند.

پیامدهای این کشف عمیق است. منتشر شده در طبیعت ارتباطات، این تحقیق گامی انقلابی در حفاظت از گیاهان است. برخلاف آفت کش های معمولی که می توانند عوارض جانبی مضری داشته باشند، پروتئین سنبله غیر سمی است و می تواند به طور ایمن در فعالیت های کشاورزی ادغام شود. علاوه بر این، تحقیقات نشان می دهد که این پروتئین های سنبله ممکن است با طیف وسیع تری از ویروس های مرتبط مبارزه کنند.

علاوه بر این، پروتئین های سنبله کشندگی بالایی برای شته ها نشان دادند که پتانسیل را به عنوان یک حشره کش جدید نشان می دهد. این اقدام دوگانه - مسدود کردن انتقال ویروس و کشتن آفات - می تواند یک تغییر بازی در حفاظت از محصولات باشد. روش ارجح تحویل از طریق گیاهان تراریخته است که پروتئین سنبله را بیان می کنند، استراتژی که در حال حاضر توسط دانشجویان فارغ التحصیل جدید در آزمایشگاه Heck، Stephanie Preising و Michael West-Ortiz مورد بررسی قرار گرفته است.

مانند تمام فناوری‌های جدید کشاورزی، پروتئین‌های سنبله آزاد تحت آزمایش‌های دقیق قرار می‌گیرند تا از ایمنی قبل از کاربرد مزرعه اطمینان حاصل شود. با این وجود، کار پیشگام هک نشان دهنده پیشرفت قابل توجهی در مبارزه با بیماری های منتقله از شته است و ابزار جدید و قدرتمندی را برای کشاورزان و محققان به طور یکسان ارائه می دهد.