Kutatók létrehoztak egy molekuláris „csalit”, amely megakadályozza, hogy a vírusok a levéltetvekhez tapadjanak, ezáltal gátolva a vírusok terjedését a különböző növénykultúrák között. Ez az új módszer 50%-kal csökkenti a mezőgazdasági vírusok átvitelét, és hatékonyabb védelmet nyújt a növényállományok számára e betegségekkel szemben.
A levéltetvek által terjesztett vírusok okozta növényi fertőzések jelentős termésveszteséget idéznek elő, mivel hagyományos módszerekkel rendkívül nehéz védekezni ellenük.
Számos növénykultúrát érintenek – a zöldségektől kezdve a gyümölcsfákig –, nagyrészt azért, mert nem léteznek olyan eljárások, amelyeket kifejezetten a vírusok átvitelének megakadályozására fejlesztettek volna ki.
Mivel a vírusok a szaporodáshoz a sejten belül élnek, nehéz olyan kémiai védekezési módszereket kidolgozni ellenük, amelyek nem károsítják a növény anyagcseréjét vagy azokat az alapvető sejtfolyamatokat, amelyeket a vírusok saját javukra használnak fel.
„A növények genetikai rezisztenciája hatékony eszköznek bizonyult a vírusok elleni védekezésben. Ugyanakkor a rezisztenciát kijátszani képes új vírus-patotípusok megjelenése korlátozza a hosszú távú rezisztencia tartósságát.” – fejezte ki aggodalmait Aranzazu Moreno, a Spanyol Nemzeti Kutatási Tanács (CSIC) kutatója
E vírusok többsége úgynevezett „nem perzisztens (NP)” módon terjed; ez azt jelenti, hogy a vírusoknak nem kell megfertőzniük magukat a levéltetveket – tehát azokat a vektorokat, amelyeket az egyik növényről a másikra való átjutáshoz használnak – ahhoz, hogy továbbterjedjenek.
A folyamat rendkívül gyors: a vírus a levéltetű szájszervéhez tapad, miközben a rovar egy fertőzött növényből táplálkozik, majd a vírus így a következő növényre kerül.
Mivel az átvitel igen gyorsan zajlik, a hagyományos kémiai vagy biológiai védekezési módszerek hatékonysága igencsak korlátozott – mire azok kifejtenék hatásukat, a fertőzés már átterjedt más növényekre is. A CSIC Mezőgazdasági Tudományok Intézetének (ICA-CSIC) „Növényi kórokozók rovarvektorai” kutatócsoportja – Alberto Fereres vezetésével –, a Növényi Biotechnológiai és Genomikai Központ (CBGP) Fernando Ponz által vezetett csoportjával együttműködve, egy alternatív stratégiát dolgozott ki.
Ehhez víruskomponensekből származó, vírushoz hasonló nanorészecskéket használtak fel. „Ezekből hiányzik a nukleinsav, ezért nem fertőzőek, ugyanakkor képesek hozzátapadni a levéltetvek szájszervéhez, ezáltal megakadályozva a valódi vírusok megtapadását.” – magyarázza Lucia Zurita, a tanulmány egyik szerzője.
Alternatíva a rovarölő szerekkel szemben
A kutatók által javasolt megoldás célja nem a levéltetvek elpusztítása, hanem annak megakadályozása, hogy a rovarok vírushordozóként (vektorként) működjenek.
Ezek a „csali” nanorészecskék ugyanazokhoz a pontokhoz kötődnek, mint a vírusok – pontosabban a táplálkozáshoz használt szájszervi képlethez, az úgynevezett szúrósertéhez (stylet-hez). A kötőhelyek elfoglalásával a nanorészecskék megnehezítik a vírusok számára, hogy a rovarhoz tapadjanak, és így egy másik növényre jussanak.
Ez a megközelítés a védekezés szempontjából legnehezebb fázist célozza meg: a vírus szinte azonnali átvitelét, amely már a levéltetű növénybe történő első „próbálkozó” szúrásai során bekövetkezik. Tehát sem a kémiai szerek – például rovarölő szerek vagy riasztószerek –, sem a fizikai módszerek (mint a kaolin részecskefilm-technológia), sem pedig a biológiai védekezési eljárások nem elég gyorsak ahhoz, hogy megakadályozzák az NP vírusok átvitelét.
„Ezidáig nem léteztek olyan stratégiák, amelyek a vírus–vektor molekuláris kölcsönhatásokra építve szakítanák meg a nem perzisztens vírusok átviteli folyamatát.” – hangsúlyozza Aranzazu Moreno, a tanulmány vezető szerzője.
Kutatásuk során egy potyvírusból származó, vírusszerű nanorészecskét (VLP) hoztak létre, amely képes megzavarni a potyvírusok – konkrétan a tarlórépa-mozaik vírus (TuMV) és a cukkini sárgamozaik vírus (ZYMV) – levéltetvek általi átvitelét. Mindkét vírus a növény növekedésbeli visszamaradását, csökkent terméshozamát, levelének deformálódását, valamint sárgás-zöldes foltok megjelenését okozza.
A kísérletek során, amikor a levéltetvek előzetesen felvették ezeket a nanorészecskéket, a tarlórépa-mozaikvírus és a cukkini sárgamozaik vírus átvitele körülbelül a felére csökkent. Emellett az uborka-mozaik vírus (CMV) átvitelét is mérsékelte. Továbbá az eredmények arra utalnak, hogy egy adott vírus alapján tervezett nanorészecske más, eltérő vírusok átvitelét is képes gátolni.
A kutatók szerint ez arra enged következtetni, hogy a különböző kórokozók a levéltetvek szájszervén egymáshoz közeli kötőhelyeket használhatnak, ami lehetőséget ad arra, hogy a stratégiát más, úgynevezett nem perzisztens módon terjedő vírusokra is kiterjesszék.
Ezek a nanorészecskék előállíthatók közvetlenül a növényekben, azaz alkalmasak arra, hogy stabilan beépüljenek transzgenikus növények genomjába – azaz olyan genetikailag módosított növényekbe, amelyek stabilan termelik azokat –, de megfelelő felületaktív anyagok, illetve nedvesítőszerek hozzáadásával közvetlenül a növényre történő permetezés útján is kijuttathatók a kezelendő területre.
Mindkét módszer célja, hogy gátolja a levéltetvek azon képességét, hogy a táplálkozás megkezdésekor vírusokat vigyenek át a növényekre.
Eddig az a rendkívüli sebesség, amellyel ezek a rovarok felveszik és továbbadják a vírusokat, megnehezítette a terjedésüket gátló hatékony módszerek kidolgozását. Ezen innovatív technológia a haszonnövényeket érintő vírusos betegségek elleni küzdelmet szolgálja, valamint alternatívát kínál anélkül, hogy rovarölő szerekre lenne szükség.
Borítókép: Oleander-levéltetű (Aphis nerii) - Lajtár Lili