Een nieuwe generatie gen-uitschakeling "RNAi-pesticiden" baant zich een weg door het regelgevende systeem en zal binnenkort beschikbaar zijn voor gebruik in de landbouw.

Deze RNAi-pesticiden, die werken door te interfereren met de werking van RNA-gewasdodende plagen, genetisch gemanipuleerd in landbouwgewassen, geven de planten hun eigen verdediging tegen ongedierte. Tot voor kort, er was geen methode om de hoeveelheid bestrijdingsmiddel in de dynamische omgeving van landbouwgrond te meten.

Vorige maand, echter, onderzoekers van de McKelvey School of Engineering aan de Washington University in St. Louis publiceerden hun techniek om te meten hoeveel RNAi-pesticide aanwezig is in een paar gram grond. Hun onderzoek werd gepubliceerd in de editie van 21 april van: Milieuwetenschap en -technologie .

Kimberly Parker, assistent-professor energie, milieu- en chemische technologie, leidde het onderzoek dat culmineerde in het artikel. Om te begrijpen hoe deze RNAi-pesticiden zich in de echte wereld gedragen, Parker zei, "We moesten kunnen bepalen wat er in de omgeving met ze gebeurt."

Vorig jaar, Parker publiceerde haar bevindingen over de krachten die inwerken op RNAi-pesticiden terwijl ze door de grond in een laboratorium bewogen. Laboratoriumonderzoek was mogelijk omdat de onderzoekers een radioactief atoom in het pesticidemolecuul hadden ingebouwd. Het werkte als een klein lichtbaken dat het mogelijk maakte om de beweging van het molecuul te volgen.

Die methoden waren informatief, "maar ze kunnen niet worden gebruikt voor veldbeoordelingen, "Zei Parker. "Dit is de eerste methode die we kunnen gebruiken in een echt veld van landbouwgewassen, waar je geen gecontroleerde labomgeving hebt."

Om de hoeveelheid RNAi-pesticide in een monster te kwantificeren, Parker en haar team hebben nu een tweestapsmethode voor extractie en reiniging ontwikkeld. Ze begonnen met het optillen van moleculen van het bestrijdingsmiddel - voorzichtig - uit een gronddeeltje en brachten het vervolgens over in een oplossing. "We moesten ze efficiënt verwijderen zonder de structuur te beschadigen, " ze zei.

Ze gebruikten uiteindelijk een 'concurrent'-molecuul - in dit geval fosfaat - met een structuur die lijkt op de ruggengraat van het pesticidemolecuul. Wanneer toegevoegd aan de oplossing met het pesticide, de concurrent geadsorbeerd, of zich hecht aan, de bodemdeeltjes. Zonder ruimte over op het materiaal, het bestrijdingsmiddel had niets om zich aan te hechten en bleef in de oplossing.

onvermijdelijk, wat organisch materiaal uit de bodem komt mee voor de rit. Dat overtollige materiaal zou het moeilijk maken om het RNAi-pesticide te vinden als het tijd is voor analyse.

Daar kwam de tweede stap om de hoek kijken:de opruimfase. Vervolgens moesten ze een methode ontwikkelen met een materiaal dat het RNAi-pesticide zou isoleren.

Zodra het molecuul is geïsoleerd, het team zou kwantitatieve reverse transcriptie-polymerase kettingreactie (RT-qPCR) kunnen gebruiken, een methode om de hoeveelheid van een specifiek RNA te meten, inclusief RNAi-pesticiden.

Dit is de eerste methode die de RNAi-pesticiden kan kwantificeren bij milieurelevante concentraties. Sinds de ontwikkeling van deze nieuwe methode, Parker en haar team hebben het gebruik ervan gevalideerd om RNAi-pesticiden in authentieke landbouwgrond te meten.

De volgende stap in dit onderzoek is het toepassen van de methode, kijken naar hoe deze nieuwe genonderdrukkende pesticiden daadwerkelijk in het milieu blijven bestaan ​​of worden afgebroken. Wat al duidelijk is, echter, is de noodzaak om het pesticide in de bodem nauwkeurig te meten om te begrijpen hoe het zich zal gedragen in landbouwomgevingen.

"In dit stadium we hebben ontdekt dat de afbraaksnelheid zal afhangen van de concentratie van het molecuul, ' zei Parker.

"Het is dus belangrijk dat onze methode concentraties kan detecteren op de niveaus die we in de omgeving verwachten, " ze zei, "en daarom kunnen we experimenten uitvoeren bij concentraties die realistisch en representatief zijn voor wat je in de omgeving zou zien."