La interferencia de ARN (ARNi para abreviar) se refiere a la degradación del ARNm causada por ARN bicatenario endógeno o exógeno, lo que resulta en una obstrucción específica de la expresión del gen objetivo, y se encuentra comúnmente en los organismos. Se informa que en la década de 1990, los investigadores científicos descubrieron gradualmente el fenómeno del silenciamiento del gen RNAi, y ahora se ha utilizado ampliamente en el campo de la investigación entomológica. Debido a que el silenciamiento de genes inducido por ARNi tiene las ventajas de una alta eficiencia, especificidad y simplicidad, esta tecnología también se ha utilizado en el desarrollo de nuevos pesticidas en los últimos años.
Cómo el ARNi controla las plagas
El ARNi interfiere con los procesos de transcripción y traducción de genes relacionados con el crecimiento y desarrollo de plagas, impidiendo la síntesis de proteínas, lo que lleva a una reducción de la adaptabilidad ambiental o la muerte de las plagas. Este tipo de método de control internaliza principalmente el ARN bicatenario del gen objetivo mediante la alimentación de la plaga. Después de que los insectos ingieren un ARN bicatenario que es altamente específico para el gen objetivo, el ARN bicatenario se absorbe en el intestino medio. Si el gen diana que se va a silenciar no está ubicado en el intestino medio, la señal de silenciamiento puede transmitirse a través de células o tejidos y alcanzar el sitio del gen diana interferido para el ARNi.
Los genes objetivo seleccionados para el control de plagas utilizando la tecnología RNAi se dividen aproximadamente en cinco tipos: genes letales de plagas, genes relacionados con la resistencia e inmunidad de las plagas (que reducen la resistencia de las plagas a los pesticidas químicos), genes relacionados con el crecimiento y desarrollo de las plagas, genes relacionados con los huevos de las plagas. puesta, y genes relacionados con el olfato (que interfieren con el reconocimiento del cultivo por parte de las plagas).
Actualmente, la forma más popular de introducir ARN bicatenario en insectos es mediante la alimentación. Este método es simple de operar y fácil de implementar. En la actualidad, este método se ha utilizado con éxito en el control de diversas plagas, como saltamontes pardos, termitas, chinches triatominos y escarabajos de la raíz del maíz. El método de alimentación no requiere equipo especial y también es más conveniente utilizar este método para realizar investigaciones sobre ARNi. Sin embargo, este método es de acción lenta y no puede ser utilizado por insectos en las etapas de huevo y pupa porque no pueden alimentarse.
Ventajas del ARNi en el control de plagas
(1) Debido a la alta especificidad del ARN bicatenario, dichos productos no afectarán a los organismos no objetivo.
(2) Los biopesticidas de ARN son sustancias que existen naturalmente en el medio ambiente o en los organismos, por lo que su daño potencial a los organismos no objetivo es menor que el de los pesticidas químicos. Estas sustancias también pueden degradarse por vías naturales.
(3) Estos productos pueden desarrollarse para todo tipo de plagas. Al comparar la tecnología Bt como ejemplo, los investigadores descubrieron que los cultivos transgénicos Bt resistentes a los insectos tienen un efecto muy limitado en el control de los insectos chupadores porque las toxinas Bt aún no han tenido efecto sobre dichas plagas. Este problema se resolvió utilizando ARNi mediado por plantas.
Retos y avances tecnológicos en la aplicación de RNAi
El potencial comercial del uso de la tecnología RNAi para controlar plagas depende principalmente de la eficiencia de la entrega de ARN bicatenario a la plaga objetivo, de si el ARN bicatenario puede existir de manera estable en el cuerpo del insecto y de la concentración del cebo insecticida. Todos estos factores afectan el costo del uso de productos de ARN bicatenario.
Para muchas empresas, resolver el problema de la fácil descomposición del ARN es una gran dificultad. Aunque la pulverización que contiene ARN bicatenario que coincide con una secuencia genética específica puede desactivar genes específicos de algunas plagas y lograr efectos de control de plagas, el ARN contenido en la pulverización se degrada fácilmente y el efecto no es duradero y debe usarse con frecuencia. entonces los agricultores gastan mucho dinero.
Desde el descubrimiento del fenómeno RNAi, los investigadores han logrado enormes avances en la promoción de la aplicación de esta tecnología. Según los informes, un equipo de investigación de la Universidad de Queensland en Australia ha desarrollado una tecnología que puede extender el período de protección de los aerosoles. El equipo combinó ARN con nanopartículas de arcilla, cuya producción es económica. Las nanopartículas de arcilla húmeda reaccionan con el dióxido de carbono del aire y se descomponen gradualmente, liberando lentamente el ARN para prolongar su eficacia. Esta tecnología hace que las plantas de tabaco sean resistentes al virus del moteado menor del pimiento durante hasta 20 días, estableciendo un récord sin precedentes. Al mismo tiempo, David Baulcombe, que lleva mucho tiempo investigando la tecnología de silenciamiento genético en la Universidad de Cambridge en el Reino Unido, también afirmó que la combinación de ARN y nanopartículas de arcilla no conlleva ningún riesgo para la seguridad.
En los últimos años han surgido en esta industria emergente empresas con tecnologías de vanguardia. Han seguido profundizando la investigación y el desarrollo a través de la financiación y la cooperación. Las nuevas tecnologías superan constantemente los desafíos que enfrenta la aplicación de RNAi. Incluyendo el desarrollo de tecnologías para reducir los costos de producción de productos, etc., estos son propicios para la aplicación de dichos productos en sistemas de control biológico. Conozcamos las nuevas tecnologías y productos de las empresas líderes en la industria a través de las tendencias más candentes de la industria en los últimos años.
Perspectivas del ARNi
En 2019, Bayer presentó a la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. un nuevo producto, BioDirect, para su registro con ARN bicatenario para el control de los ácaros Varroa, la plaga que representa la mayor amenaza para la industria apícola mundial. Esta es la primera presentación a la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. de un ingrediente activo biopesticida de ARN para aplicaciones exógenas en la industria.
Las investigaciones actuales muestran que es factible aplicar productos de ARNi mediante pulverización foliar, inyección en el tronco e irrigación. Otros métodos de aplicación, como el recubrimiento de semillas, requieren más investigación.
En el futuro, las mejoras continuas en la tecnología de preparación de ARN también mejorarán la eficacia y la estabilidad en el campo del ARNi, que puede reemplazar a los pesticidas químicos o usarse en combinación con pesticidas químicos para reducir la dependencia de la agricultura de pesticidas sintéticos dañinos.
Con el progreso de la investigación científica, se descubren constantemente secuencias genéticas de organismos nocivos, la gente comprende cada vez mejor el mecanismo del ARNi y el costo y la eficacia de la producción de ARNi han mejorado aún más. Estos nuevos biopesticidas con alta especificidad y respeto al medio ambiente desempeñarán un papel cada vez más importante en el campo del control de plagas.
Qiu Dewen, subdirector del Instituto de Protección Vegetal de la Academia de Ciencias Agrícolas, dijo una vez que la futura tendencia de desarrollo de los biopesticidas incluirá campos candentes de investigación y desarrollo como la tecnología de interferencia de ARN, la tecnología de restauración de la salud del suelo y la tecnología de inducción de inmunidad vegetal.
