artikel afdrukken
bionieuws 4, 28-02-2015

nieuws
Chloroplast levert rna-insecticide

Duitse onderzoekers claimen vraat door coloradokevers volledig te kunnen voorkomen door rna-interferentie via chloroplasten te organiseren.

Door Gert van Maanen
© bionieuws


Vraat door coloradokevers is goed te bestrijden door planten zodanig genetisch te veranderen dat zich in hun chloroplasten dubbelstrengs rna ophoopt, dat zich richt tegen essentiële kevergenen. ‘Het planteigen rna-interferentiesysteem voorkomt de accumulatie van voldoende dubbelstrengs-rna in het cytoplasma. Om dit probleem te omzeilen laten we chloroplasten het dubbelstrengs rna produceren’, zegt moleculair bioloog Ralph Bock van het Max Planck Instituut voor moleculaire plantenfysiologie in Potsdam. Hij is laatste auteur van een artikel in Science van 27 februari dat zogeheten transplastomische planten beschrijft. In zulke planten is het genoom van chloroplasten het doelwit van genetische modificatie, in plaats van het kerngenoom van de plant.

Uitgangspunt voor het onderzoek is rna-interferentie, een systeem van genregulatie waarvan alle eukaryote organismen gebruik maken. Planten beschermen zich hiermee tegen rna-virussen. Zulke virussen produceren tijdens een infectie dubbelstrengs rna in de gastheercellen. Het afweersysteem van de planten reageert hierop door dit rna in kleine fragmenten op te delen, de small interfering of si-rna’s. Die gebruikt de cel vervolgens om virus-rna te herkennen en vernietigen. Dit rna-interferentiesysteem kan ook ingezet worden om specifiek genen te blokkeren, door de dubbelstrengs rna’s zo te maken dat ze aangrijpen op het te betrokken messenger-rna.

De Duitse onderzoekers ontwikkelden transgene aardappelplanten die dubbelstrengs rna produceren dat de aanmaak van actine in de coloradokever stillegt. Dit is een essentieel eiwit voor dit hardnekkige aardappelplaaginsect, dat resistent is tegen veel insecticiden. Aardappelplanten met het transgen in hun chloroplasten doden al na vijf dagen 100 procent van de coloradokeverlarven die van de bladeren vreten. Zit het transgen in het kerngenoom van planten, dan komt veel minder dubbelstrengs rna tot expressie en is er slechts verminderde groei bij de kevers.

‘Door het doelwit van de transformatie te veranderen van het kerngenoom naar het chloroplastgenoom kan een belangrijke horde in de exploitatie van rna-interferentie voor gewasbescherming worden genomen’, stellen de onderzoekers in een persbericht. ‘Deze technologie maakt een doelgerichte bescherming mogelijk zonder chemicaliën en zonder productie van vreemde eiwitten in de plant.’

Volgens moleculair bioloog Ruud de Maagd van Plant Research International in Wageningen – niet direct betrokken bij de studie – is er sprake van een gedegen publicatie. ‘Het grotere succes is voor een belangrijk deel wel te verklaren. Chloroplasten hebben immers een bacteriële oorsprong en ontberen de genetische machinerie om dubbelstrengs rna op te knippen en af te breken. Dat het dubbelstrengs rna dus beter accumuleert in chloroplasten valt goed te begrijpen’, aldus De Maagd. ‘Een mogelijk voordeel van expressie in chloroplasten is dat die vooral in bladeren actief zijn, waar bij aardappelen de vraat door coloradokevers plaatsvindt. Wij consumeren alleen de knollen en de plastiden daarin zijn minder actief, claimen de auteurs. Toch blijft het voor de regelgeving natuurlijk gewoon genetische modificatie.’

Ook constateert De Maagd dat het blijkbaar ook mogelijk is via modificatie van het kerngenoom rna-interferentie tegen insecten te verkrijgen, en dat de afbraak van cytoplasmatisch dubbelstrengs rna mogelijk niet overal een bottleneck is. ‘Monsanto publiceerde al in 2007 een manier om larven van maďswortelboorder te bestrijden, die werkte. Ze zijn nu in verschillende landen bezig om aldus gemodificeerde maďs toegelaten te krijgen. Ik ken geen details over de werkzaamheid daarvan, maar als het niet werkte deden ze dat vast niet.’