Nowe badania pokazują, w jaki sposób nowy rodzaj genetycznie modyfikowanego pestycydu przenika i ulega degradacji w glebie.
Ta nowa generacja pestycydów może zwalczać szkodniki, osłabiając zdolność owadów do tworzenia niezbędnych białek. Te pestycydy wyciszające geny mogą być genetycznie modyfikowane w uprawach rolnych, tak że te uprawy mogą dosłownie wyhodować własną obronę.
Mimo że pestycyd istnieje wewnątrz rośliny, pytania dotyczące jego degradacji są podobne do pytań dotyczących konwencjonalnych pestycydów stosowanych na zewnątrz upraw: Czy rozkłada się? Jeśli tak, to na jakich warunkach? W glebie? W jeziorach i rzekach? Jakie jest ryzyko ekologiczne?
Jednak zanim naukowcy będą mogli znaleźć odpowiedzi na te pytania, musi istnieć sposób na śledzenie pestycydu i śledzenie jego przemieszczania się i degradacji w ekosystemie.
Kimberly Parker, adiunkt inżynierii energetycznej, środowiskowej i chemicznej w McKelvey School of Engineering na Washington University w St. Louis, wraz z zespołem współpracowników opracowała metodę śledzenia tego nowego pestycydu w glebie i zrozumienia, jakie procesy wpływają na jego żywotność.
Ten nowy pestycyd jest cząsteczką dwuniciowego kwasu rybonukleinowego lub RNA. Kiedy szkodnik zjada ten pestycyd, uniemożliwia to stworzeniu wytwarzanie niezbędnych białek, co prowadzi do zahamowania wzrostu lub śmierci.
RNA jest makrocząsteczką – co oznacza: jest duży – i ze względu na jego rozmiar naukowcy nie mogą go badać za pomocą typowych środków stosowanych w przypadku konwencjonalnych pestycydów.
Zespół badawczy opracował metodę oznaczania cząsteczki pestycydu radioaktywnym atomem, co pozwala im śledzić jej cykl w zamkniętych systemach glebowych reprezentujących różne scenariusze. Byli w stanie określić ilościowo pestycyd i jego składniki przy zaledwie kilku nanogramach na gram gleby.
Dzięki swojej metodzie pomiaru pestycydu zespół badawczy następnie zbadał, co dzieje się z pestycydem w kilku próbkach gleby. Odkryli, że enzymy w glebie mogą rozkładać pestycydy. Ponadto drobnoustroje w glebie „zjadają” pestycydy, a także fragmenty pozostawione przez reakcje enzymatyczne.
Jednak w niektórych glebach zachodzi inny proces: pestycyd przyczepia się do cząstek gleby, takich jak minerały i pozostałości organiczne. „W glebie rolnej” — mówi Parker — „występuje adsorpcja” — gdy cząsteczki przylegają do powierzchni. „Pestycyd przykleja się do cząsteczki gleby” – mówi.
„Odkryliśmy, że cząsteczki gleby mogą faktycznie działać ochronnie na pestycydy” — mówi Parker — „spowalniając tempo degradacji pestycydów”. Enzymy i drobnoustroje mają większe trudności z rozkładem pestycydów, które przyczepiły się do gleby, ale stopień, w jakim gleba chroni pestycyd, różnił się w zależności od badanej gleby.
„Obecnie naszą roboczą hipotezą jest to, że w drobniejszej glebie jest więcej cząstek dostępnych do adsorpcji” – mówi Parker. Im więcej cząstek gleby, tym więcej powierzchni przylegania pestycydu, wzmacniając ten efekt ochronny.
„Teraz, gdy zidentyfikowaliśmy główne procesy kontrolujące degradację pestycydów w glebie, będziemy szczegółowo badać zmienne, które kontrolują te procesy, aby umożliwić dokładną ocenę ryzyka ekologicznego pestycydów z dwuniciowym RNA”, mówi Parker. „Pozwoli nam to zrozumieć, czy te nowe pestycydy stanowią zagrożenie dla ekosystemów”.
O autorach
Badanie pojawia się w Nauka o środowisku i technologia.
Finansowanie pochodziło z unijnego programu badań i innowacji „Horyzont 2020”; wsparcie dla Parkera z Departamentu Rolnictwa USA; oraz wsparcie z grantu badawczego ETH Zürich dla współpracownika.
Źródło: Washington University w St. Louis
Powiązane książki
at Rynek wewnętrzny i Amazon
