Три патента на биосинтез пиретринов

Учёные из Вагенингена раскрыли сложный механизм, которым пиретрум защищает свои проростки от насекомых, грибков и конкуренции с другими растениями. Они выделили различные гены, отвечающие за производство натуральных пиретринов — наиболее известных и широко используемых биопестицидов (в том числе в органическом сельском хозяйстве). Результатом исследования стали три патента, которые в основном доступны по лицензии для селекционеров, компаний по обработке семян и производителей биопестицидов.

«Ежегодно в мире на пиретрины тратится около полумиллиарда долларов, — говорит Маартен Йонгсма, старший научный сотрудник Wageningen UR. — После Второй мировой войны натуральные пиретрины были заменены синтетическими, но сейчас мы всё больше осознаём плохую разлагаемость и риски синтетических пестицидов. В результате натуральные пиретрины переживают впечатляющее возвращение. Используя наши новые патенты, селекционеры смогут оптимизировать биосинтез пиретринов, увеличивая урожай и направляя производство в нужное русло, поскольку некоторые пиретрины эффективнее других».

Селекционеры также могут встроить механизм производства пиретрина в другие растения — для производства пиретринов и/или для самостоятельной защиты растений от грибков и насекомых — или в микроорганизмы, которые затем будут производить биопестициды. Производители биопестицидов могут зарегистрировать пиретрины как органические фунгициды, уже зарегистрированные для использования в качестве инсектицидов.

Естественная защита через «иммунизацию»

Учёные расшифровали сложный механизм естественного «семенного покрытия», с помощью которого растения пиретрума используют пиретрины для защиты проростков от грибков и насекомых, и опубликовали свои выводы в Plant Cell. По словам Йонгсмы, естественное семенное покрытие может быть полезно и для других культур.

Проростки пиретрума фактически получают от материнских растений двойную защиту: помимо пиретринов для отпугивания микроорганизмов и насекомых, они также получают так называемые сесквитерпеновые лактоны — соединение, которое, как и пиретрины, относится к группе терпеноидов. Терпеноиды содержатся в почве непосредственно вокруг семени, где они замедляют рост грибков и корней конкурирующих проростков. «Примечательно, что один из строительных блоков пиретринов, монотерпен, производится не в тегументе (семенной кожуре), а в железистых трихомах на тегументе и оттуда направляется в тегумент. Только после этерификации в пиретрин и высыхания семени зародыш извлекает эти вещества из ткани, произведённой вокруг него материнским растением. Это своего рода иммунизация, которая помогает молодому растению выжить, и она включает очень сложный путь, который теперь раскрыт. Обнаружение того, что железистые трихомы могут направлять различные произведённые вещества в растение, стало совершенно новым научным открытием».

Три доступных патента

Исследование является частью проекта TTI Green Genetics, софинансируемого двумя голландскими селекционными компаниями. На сегодняшний день оно привело к двум диссертациям, трём патентам и шести опубликованным статьям, в то время как ещё четыре статьи находятся в стадии подготовки. Три патента в основном доступны для использования третьими сторонами по лицензиям. Учёные выделили гены для производства натуральных пиретринов и сесквитерпеновых лактонов. На основе этого Йонгсма ожидает интересных новых применений этих соединений в качестве фунгицидов или в органическом покрытии семян. «Возьмём, к примеру, томатное растение, которое также содержит бесчисленные железистые трихомы. Возможно, удастся вывести томатные растения, которые также производят пиретрины в этих железистых трихомах, что поможет им более эффективно защищаться от атак».