مكافحة مرض المن الذي ينقله المن في المحاصيل

الاستخدام المبتكر للبروتينات سبايك لمكافحة فيروسات المحاصيل

حشرات المن، وهي حشرات صغيرة تشتهر بعاداتها في امتصاص النسغ، شكلت منذ فترة طويلة تهديدا كبيرا للمحاصيل في جميع أنحاء العالم. بالإضافة إلى أضرارها المباشرة، هناك حشرات المن vectorللعديد من الفيروسات النباتية المدمرة. ومع ذلك، فإن الأبحاث الرائدة التي أجرتها خدمة البحوث الزراعية التابعة لوزارة الزراعة الأمريكية (ARS) تستعد لقلب الطاولة على هذه الآفات باستخدام حليف غير متوقع: بروتين السنبلة.

كشفت التطورات الأخيرة التي حققتها ميشيل هيك، عالمة الأحياء الجزيئية البحثية في ARS، وفريقها عن نهج جديد لوقف الأمراض التي ينقلها المن. ومن خلال الاستفادة من بروتين السنبلة، المرتبط عادة بانتقال الفيروس، فقد طوروا طريقة لمنع هذه البروتينات من الارتباط بمستقبلات المن، وبالتالي منع الفيروسات من إصابة الحشرات.

يعد بروتين السنبلة، المعروف بدوره في نقل فيروسات كورونا، أمرًا بالغ الأهمية أيضًا في انتقال فيروسات بوليرو، التي تؤثر على المحاصيل ذات الأهمية الاقتصادية مثل فول الصويا والقطن. وباستخدام علم البلورات بالأشعة السينية، تمكن فريق هيك من فك شفرة بنية بروتين السنبلة، وهو إنجاز كبير استعصى على الباحثين منذ الستينيات. تسمح هذه الرؤية الهيكلية للعلماء بفهم كيفية عمل البروتين في مجمله، على غرار رؤية كيفية عمل المحرك من خلال فحصه سليمًا.

بهذه المعرفة، قامت هيك وطالبتها السابقة في الدراسات العليا، جنيفر ويلسون، بتجميع بروتينات شائكة عائمة حرة تحاكي تلك الموجودة على سطح الفيروسات ولكنها تفتقر إلى المحتوى الفيروسي الفعلي. عندما يتم تغذية هذه البروتينات لحشرات المن، فإنها تشغل المستقبلات الموجودة في خلايا حشرات المن، مما يمنع الفيروسات الحقيقية من الارتباط بالحشرات وإصابتها بالعدوى. تعمل هذه الإستراتيجية المبتكرة على إيقاف انتقال الفيروسات بواسطة حشرات المن بشكل فعال.

الآثار المترتبة على هذا الاكتشاف عميقة. نشرت في طبيعة الاتصالاتويمثل هذا البحث خطوة ثورية في مجال وقاية النبات. وعلى عكس المبيدات الحشرية التقليدية، التي يمكن أن يكون لها آثار جانبية ضارة، فإن بروتين السنبلة غير سام ويمكن دمجه بأمان في الممارسات الزراعية. بالإضافة إلى ذلك، يشير البحث إلى أن هذه البروتينات الشوكية قد تقاوم مجموعة واسعة من الفيروسات ذات الصلة.

علاوة على ذلك، أظهرت البروتينات الشوكية قدرة عالية على الفتك بحشرات المن، مما يشير إلى إمكانية استخدامها كمبيد حشري جديد. وهذا الإجراء المزدوج – منع انتقال الفيروس وقتل الآفات – يمكن أن يغير قواعد اللعبة في حماية المحاصيل. ستكون الطريقة المفضلة للتوصيل هي من خلال النباتات المعدلة وراثيا التي تعبر عن بروتين السنبلة، وهي استراتيجية يتم استكشافها حاليا من قبل طلاب الدراسات العليا الجدد في مختبر هيك، ستيفاني بريسينج ومايكل ويست أورتيز.

كما هو الحال مع جميع التقنيات الزراعية الجديدة، ستخضع بروتينات السنبلة الحرة لاختبارات صارمة لضمان السلامة قبل التطبيق الميداني. ومع ذلك، فإن عمل هيك الرائد يمثل تقدمًا كبيرًا في مكافحة الأمراض التي ينقلها حشرة المن، ويقدم أداة جديدة فعالة للمزارعين والباحثين على حد سواء.