Маленькая молекула для большой продовольственной безопасности

Исследователи из Университета Аризоны нашли перспективный способ предотвратить ежегодную потерю миллионов тонн урожая из-за грибка. Их подход использует трансгенную кукурузу, которая производит малые молекулы РНК, препятствующие образованию афлатоксина — высокотоксичного вещества, способного сделать весь урожай непригодным для человека даже в малых количествах.

Результаты исследования, опубликованные в Science Advances, показали, что у заражённой грибком трансгенной кукурузы уровень токсина подавляется ниже порога обнаружения.

• Проблема: Грибы рода Aspergillus, производящие афлатоксины, поражают культуры по всему миру. Эти соединения замедляют рост детей, повышают риск рака печени и увеличивают восприимчивость к таким болезням, как ВИЧ и малярия.
• Масштаб: В развивающихся регионах, особенно в Африке, где нет тестирования, уровень токсина может достигать 100 000 частей на миллиард (ppb). Для сравнения, в США урожай уничтожают при приближении к 20 ppb.
• Решение — HIGS: Метод «РНК-интерференции, индуцированной хозяином» (Host-Induced Gene Silencing, HIGS). В съедобные зёрна кукурузы встроена конструкция, заставляющая их постоянно производить специфические малые РНК (длиной около 20 пар оснований).
• Механизм: При заражении грибком эти РНК проникают в его клетки. Там они связываются с РНК гриба, кодирующей фермент для производства токсина, и «выключают» его синтез через механизм РНК-интерференции. Сам гриб при этом продолжает расти на растении, но безвредно.
• Преимущество: HIGS предотвращает образование токсина прямо на поле, в отличие от методов защиты уже собранного урожая (вентиляция, герметичные мешки) или попыток вывести устойчивые сорта.
• Результаты: В эксперименте через месяц после заражения в контрольных растениях уровень токсина составил 1 000–10 000 ppb, а в трансгенных — был необнаружим.
• Безопасность: Анализ тысяч РНК-транскриптов не выявил значимых различий в экспрессии генов между трансгенными и обычными зёрнами. «Единственное отличие этой кукурузы — способность отключать выработку токсина», — пояснила руководитель исследования Моника Шмидт.

Перед широким применением в сельском хозяйстве необходимы обширные полевые испытания. Работа опубликована в открытом доступе, чтобы её результаты были доступны всем, особенно в Африке, где афлатоксин представляет серьёзную угрозу продовольственной безопасности.