Przechytrzyć szkodnika
Konsumenci, hodowcy i władze wzywają do ograniczenia stosowania pestycydów. Bardzo obiecującą alternatywą pozwalającą na zrównoważone zwalczanie szkodników w rolnictwie zdają się być feromony płciowe – substancje chemiczne wytwarzane naturalnie przez owady w celu zwabienia partnera. Ich korzystny efekt polega na zakłóceniu procesu reprodukcji: uwolnienie niewielkich ilości feromonu płciowego na polach lub w sadach powoduje, że szkodniki stają się zdezorientowane i nie mogą znaleźć siebie nawzajem w celu rozmnażania. Niestety, feromony płciowe to złożone cząsteczki, ich synteza chemiczna wymaga drogich substancji i przyczynia się do powstawania odpadów niebezpiecznych. W związku z tym twórcy finansowanego ze środków UE projektu EcoFRUIT postanowili znaleźć zrównoważoną i atrakcyjną cenowo metodę produkcji feromonów owadzich poprzez fermentację, która będzie stanowiła użyteczną alternatywę dla syntezy chemicznej. Projekt EcoFRUIT realizowano dzięki wsparciu z działań „Maria Skłodowska-Curie”. Badacze skupili się na feromonie owocówki jabłkóweczki, jako że owad ten jest głównym szkodnikiem żerującym na jabłkach, gruszkach, śliwkach i innych owocach. Wytwarzanie niedrogich feromonów pozwala na powszechne stosowanie przyjaznej dla środowiska metody zwalczania szkodników różnych upraw. Dodatkowo twórcy projektu zamierzali potwierdzić skuteczność sfermentowanego feromonu owocówki jabłkóweczki w porównaniu z syntetycznym feromonem w testach przeprowadzanych w laboratorium oraz w sadach z jabłoniami, a także zwiększyć świadomość na temat stosowania feromonów jako alternatyw dla środków owadobójczych.
Obserwowanie owadów
Wyjątkowe w projekcie EcoFRUIT jest to, że naukowcy starali się wzorować na naturze. Związki wytworzone przez zespół są już gotowe, syntetyzowane przez same owady. Każdy owad wykorzystuje określony feromon lub ich mieszankę, aby przyciągnąć partnerów reprodukcyjnych i wyróżnić się na tle innych osobników. Naukowcy zbadali owady, w tym ich genomy i transkryptomy, aby objaśnić szlaki syntezy feromonów w przypadku określonego owada i skopiować je do gatunku Yarrowia lipolytica – sztucznie wytworzonych drożdży oleistych. We współpracy z BioPhero, firmą biotechnologiczną specjalizującą się w fermentacji feromonów, zespół projektu EcoFRUIT zdołał opracować technologię wydajnej produkcji feromonów na dużą skalę. Y. lipolytica dobrze się sprawdza jako gospodarz, jako że naturalnie wytwarza duże ilości prekursorów potrzebnych do syntezy feromonów.
Rozwiązywanie zagadek w laboratorium
Sterując metabolizmem drożdży, badacze są w stanie budować platformowe szczepy drożdży, które można wykorzystać do syntezy szeregu różnych feromonów, z których wszystkie są przeznaczone dla różnych gatunków owadów. „Piękno projektu EcoFRUIT polega na tym, że po opracowaniu technologii produkcji jednego rodzaju feromonów dysponujemy platformą, którą można zmodyfikować, by produkować wiele innych feromonów”, wyjaśnia koordynator projektu, Leonie Wenning. Mimo że szlak produkcji feromonu owocówki jabłkóweczki jest dość dobrze poznany, okazało się, że doprowadzenie do jego biosyntezy w drożdżach Y. lipolytica jest zaskakująco trudne. Wynika to z ich odmiennego składu cząsteczkowego. Kolejnym wyzwaniem był fakt, że nie wszystkie enzymy szlaku produkcyjnego feromonu owocówki jabłkóweczki zostały poznane, co oznacza, że zespół musiał przeanalizować wiele różnych enzymów, aby ustalić, które z nich mają pożądane funkcje. „Obecnie wiemy, w jaki sposób przeprowadzać syntezę tego feromonu u drożdży Y. lipolytica”, podsumowuje Wenning. W dalszej kolejności zespół zajmie się dopracowaniem całego procesu od początku do końca i zwiększeniem skali produkcji. Kolejne kroki obejmują testy w terenie mające na celu potwierdzenie skuteczności feromonu oraz uzyskanie zgód organów regulacyjnych.
Słowa kluczowe
EcoFRUIT, feromony, feromon owocówki jabłkóweczki, pestycydy, zakłócenie procesu reprodukcji, feromony owadzie
