Proteinski kompleksi iz užitnih gob kot trajnostna zaščita krompirja pred škodljivci

Univerza v Ljubljani je v sklopu Tedna Univerze nagradila prof. dr. Kristino Sepčić iz Oddelkov za biologijo in biotehnologijo za njeno izjemno raziskovalno delo na področju razvoja trajnostnih rešitev v kmetijstvu. Njen nagrajeni projekt, ki je nastal v sodelovanju z Nacionalnim inštitutom za biologijo in Kmetijskim inštitutom Slovenije, prinaša inovativno uporabo proteinskih kompleksov iz užitnih gob kot trajnostno zaščito krompirja pred škodljivci.

"Prejeta nagrada je veliko priznanje kvalitete raziskovalnega dela Skupine za biokemijo Biotehniške fakultete, ki se že vrsto let ukvarja s preučevanjem proteinov, ki se vežejo z biološkimi ter umetnimi lipidnimi membranami. Pri tem prispevku smo združili moči s kolegi iz Nacionalnega inštituta za biologijo in Kmetijskega inštituta Slovenije ter skupaj pokazali, da takšni proteini lahko najdejo svojo potencialno uporabnost v biotehnologiji," je ob prejemu nagrade dejala prof. dr. Kristina Sepčić.

Povzetek raziskovalnega dosežka

Koloradski hrošč velja za enega najpomembnejših rastlinskih škodljivcev na svetu, saj povzročena škoda na pridelkih letno dosega več milijard ameriških dolarjev. Njegovo zatiranje temelji predvsem na uporabi kemičnih insekticidov, ki pa se kopičijo v okolju, lahko negativno vplivajo na netarčne organizme, vključno s človekom, ter povzročajo razvoj odpornosti pri škodljivcih.

Raziskava, izvedena v okviru projekta J4-1772 pod vodstvom prof. dr. Kristine Sepčić, prinaša inovativno rešitev za zaščito pridelka krompirja. Opisana strategija temelji na razvoju genetsko spremenjenih rastlin krompirja, ki izražajo insekticidne proteinske komplekse PlyA2/PlyB iz užitne gobe bukovega ostrigarja (Pleurotus ostreatus). Transformirane rastline so učinkovito zaščitene pred ličinkami koloradskega hrošča, pri čemer njihova rast, morfologija in pridelek gomoljev ostajajo nespremenjeni v primerjavi z netransformiranimi rastlinami.

Proteinski kompleksi PlyA2/PlyB imajo številne prednosti pred klasičnimi insekticidi. Delujejo specifično na žuželke, saj se vežejo na membranski lipid, ki ga najdemo samo pri njih, zato niso toksični za sesalce in druge netarčne členonožce. V okolju hitro razpadejo, prebavni encimi sesalcev pa jih takoj razgradijo. Poleg tega analiza preživelih hroščev, ki so se prehranjevali z dodatkom kompleksa PlyA2/PlyB, ni pokazala znakov razvoja odpornosti.

Rezultati raziskave so zaščiteni z mednarodno patentno prijavo in ponujajo nove priložnosti za razvoj okolju prijaznih bioinsekticidov, ki rešujejo ključne izzive sodobnega kmetijstva.

Poleg prof. dr. Kristine Sepčić, so avtorji nagrajenega znanstvenega članka še: dr. Anna Coll, prof. dr. Kristina Gruden, dr. Maja Grundner, doc. dr. Tjaša Lukan, dr. Anastasija Panevska, dr. Marko Petek, Karmen Pogačar, viš. znan. sod. dr. Jaka Razinger ter znan. sod. mag. Primož Žigon.

(FOTO: Primož Žigon)

Fenotip netransformiranih (levo) in s PlyA2/PlyB proteini transformiranih rastlin krompirja (desno) po 1-tedenski izpostavitvi ličinkam koloradskega hrošča (20 ličink/rastlina). 

Rektor Univerze v Ljubljani dr. Gregor Majdič je ob razglasitvi največjih raziskovalnih dosežkov UL poudaril pomen bazičnih raziskav v kontekstu znanstvenih inovacij: "Pomembno je poudarjati, da je tudi včasih tudi tako imenovana nekoristna znanost nujno potrebna. Največja odkritja so izšla ravno iz takšne, povsem bazične znanosti, saj največjih odkritij ne moremo predvideti ali jih načrtovati. Zato je še kako pomembno, da v akademskem okolju, kot je naša Univerza, aktivno delujemo na različnih področjih znanosti, saj nikoli ne vemo, kaj bo tisto novo veliko odkritje, ki bo spremenilo tok človeške zgodovine."