Wirusy zwalczające choroby roślin uprawnych
Większość ludzi postrzega wirusy jako niebezpieczeństwo i zagrożenie. Wywołują przecież choroby, jak miało to miejsce w przypadku pandemii COVID-19. W rzeczywistości jednak znaczna większość gatunków wirusów jest całkowicie nieszkodliwa, a niektóre z nich mogą mieć nawet korzystny wpływ i pełnić ważną rolę w wielu ekosystemach. Jeden z wirusów zwalcza na przykład zgorzel kasztana, chorobę grzybiczą atakującą kasztanowce. Wirus ten, nieszkodliwy dla drzewa, działa jak rodzaj naturalnego środka biokontroli, zmniejszając zdolność grzyba do wywoływania choroby. „Z wykształcenia jestem wirusologiem roślin i chciałem ustalić, czy wirusy mogą być wykorzystywane w rolnictwie”, wyjaśnia Massimo Turina z włoskiej Narodowej Rady ds. Badań Naukowych, koordynator projektu VIROPLANT. „Wykorzystywanie substancji chemicznych w rolnictwie jest niezrównoważone, szczególnie na bardziej zurbanizowanych obszarach, a odporność bakterii na środki przeciwdrobnoustrojowe uniemożliwia stosowanie antybiotyków. UE chce ponadto stopniowo rezygnować z wykorzystywania miedzi. Dlatego tak ważne jest, abyśmy znaleźli nowe sposoby ochrony upraw”.
Analiza nisz ekologicznych
Celem zespołu projektu VIROPLANT było zatem zbadanie potencjału nowych biologicznych środków ochrony roślin opartych na wirusach, które atakują bakterie, grzyby i szkodniki owadzie. Turina dodaje, że obecnie na unijnym rynku dostępnych jest jedynie pięć produktów do ochrony biologicznej opartych na wirusach, które służą do eliminacji owadów. „Przeprowadzono już dokładne badania roli ekologicznej wirusów w środowisku morskim, do czego wykorzystano nowe wysokowydajne techniki sekwencjonowania”, mówi Turina. „Chcieliśmy zastosować tę strategię w innych niszach ekologicznych”. W tym celu Turina wraz z zespołem rozpoznał zmiany na porażonych liściach, skupiając się m.in. na chorobach bakteryjnych atakujących kiwi, fasolę, pomidory i ogórki. Uwzględniono także szkodniki owadzie, które przenoszą wirusy i fitoplazmy na takie ważne rośliny jak winogrona, papryka i cebula. Zespół zebrał także dane dotyczące mączniaka rzekomego i mączniaka prawdziwego. Zgromadzone próbki przewieziono do laboratorium i przeanalizowano z wykorzystaniem technologii sekwencjonowania genów. Pozwoliło to zespołowi scharakteryzować profil genetyczny konkretnych nisz ekologicznych oraz rozpoznać wirusy, które mogłyby zostać zastosowane w celu ochrony biologicznej roślin. Obiecujących kandydatów poddano następnie badaniom.
Nowa era w dziedzinie ochrony biologicznej
„Udało nam się szczegółowo opisać genomy tysięcy nowych wirusów dzięki zbadaniu bakterii, grzybów i owadów”, dodaje Turina. „Rozpoznaliśmy wiele wirusów, które potrafią zwalczać konkretne choroby. W przyszłości mogłyby zostać wykorzystane w biologicznych środkach ochrony roślin”. Ustalenia naukowców mogłyby znaleźć zastosowanie także w medycynie. Bakteriofagi, czyli wirusy atakujące bakterie, cieszą się coraz większym zainteresowaniem jako realne alternatywy dla antybiotyków. „Teraz planujemy zająć się kwestią akceptacji społecznej opartych na wirusach środków ochrony biologicznej”, zauważa badacz. „Musimy także ocenić potencjał komercyjny i opracować uproszczone ramy regulacyjne”. Turina podkreśla, że biologiczne środki ochrony roślin muszą spełniać te same wymagania, co pestycydy chemiczne. Naukowiec uważa, że kwestia ta wymaga zbadania. Zespołowi udało się także rozpoznać nowe typy wirusów. „Znaleźliśmy brakujące ogniwa w ewolucji wirusów”, mówi. „To niezwykle ciekawe z punktu widzenia nauk podstawowych. Dalsze badania pozwolą naukowcom lepiej zrozumieć pochodzenie i ewolucję wirusów”.
Słowa kluczowe
VIROPLANT, bakterie, biologiczna ochrona roślin, grzybiczy, wirus, choroba, przeciwdrobnoustrojowy, ekosystemy
