RNA girişimi (kısaca RNAi), endojen veya eksojen çift sarmallı RNA'nın neden olduğu mRNA'nın bozunmasını ifade eder, bu da hedef gen ekspresyonunun spesifik olarak engellenmesine neden olur ve organizmalarda yaygın olarak bulunur. 1990'lı yıllarda bilimsel araştırmacıların yavaş yavaş RNAi gen susturma olgusunu keşfettiği ve artık entomoloji araştırmaları alanında yaygın olarak kullanıldığı bildiriliyor. RNAi kaynaklı gen susturmanın yüksek verimlilik, özgüllük ve basitlik avantajlarına sahip olması nedeniyle, bu teknoloji son yıllarda yeni pestisitlerin geliştirilmesinde de kullanılmaktadır.
RNAi zararlıları nasıl kontrol eder?
RNAi, zararlıların büyümesi ve gelişmesiyle ilgili genlerin transkripsiyon ve translasyon süreçlerine müdahale ederek protein sentezini engeller ve zararlıların çevresel uyum yeteneğinin azalmasına veya ölümüne yol açar. Bu tür kontrol yöntemi esas olarak haşere besleme yoluyla hedef genin çift sarmallı RNA'sını içselleştirir. Böcekler, hedef gene oldukça spesifik olan çift sarmallı bir RNA'yı yedikten sonra, çift sarmallı RNA orta bağırsakta emilir. Susturulacak hedef gen orta bağırsakta bulunmuyorsa, susturma sinyali hücreler veya dokular yoluyla iletilebilir ve RNAi için müdahale edilen hedef genin bölgesine ulaşabilir.
RNAi teknolojisi kullanılarak haşere kontrolü için seçilen hedef genler kabaca beş türe ayrılır: Zararlı öldürücü genler, haşere direnci ve bağışıklığıyla ilgili genler (zararlıların kimyasal pestisitlere karşı direncini azaltır), haşere büyümesi ve gelişmesiyle ilgili genler, haşere yumurtasıyla ilgili genler döşeme ve kokuyla ilgili genler (zararlıların mahsulü tanımasına müdahale eder).
Şu anda çift sarmallı RNA'yı böceklere sokmanın en popüler yolu beslenmedir. Bu yöntemin kullanımı basit ve uygulanması kolaydır. Şu anda bu yöntem, kahverengi bitki zararlıları, termitler, Triatomin böcekleri ve mısır kökü böcekleri gibi çeşitli zararlıların kontrolünde başarıyla kullanılmaktadır. Besleme yöntemi özel ekipman gerektirmez, ayrıca RNAi üzerinde araştırma yapmak için bu yöntemin kullanılması daha uygundur. Ancak bu yöntem yavaş etki eder ve yumurta ve pupa aşamasındaki böcekler tarafından beslenemedikleri için kullanılamaz.
Zararlı kontrolünde RNAi'nin avantajları
(1) Çift sarmallı RNA'nın yüksek özgüllüğü nedeniyle bu tür ürünler hedef dışı organizmaları etkilemeyecektir.
(2) RNA biyopestisitler çevrede veya organizmalarda doğal olarak bulunan maddelerdir, dolayısıyla hedef dışı organizmalara olan potansiyel zararları kimyasal pestisitlerden daha düşüktür. Bu tür maddeler aynı zamanda doğal yollardan da parçalanabilir.
(3) Bu tür ürünler her türlü zararlıya karşı geliştirilebilir. Örnek olarak Bt teknolojisini karşılaştıran araştırmacılar, Bt böceklere dirençli transgenik mahsullerin emici böcekleri kontrol etmede çok sınırlı etkiye sahip olduğunu, çünkü Bt toksinlerinin bu tür zararlılar üzerinde henüz bir etkisi olmadığını buldu. Bu sorun bitki aracılı RNAi kullanılarak çözüldü.
RNAi'nin uygulanmasındaki zorluklar ve teknolojik atılımlar
Zararlıları kontrol etmek için RNAi teknolojisinin kullanılmasının ticari potansiyeli esas olarak çift sarmallı RNA'nın hedef zararlıya iletilmesinin verimliliğine, çift sarmallı RNA'nın böcek gövdesinde stabil olarak var olup olamayacağına ve böcek ilacı yeminin konsantrasyonuna bağlıdır. Bu faktörlerin tümü çift sarmallı RNA ürünlerinin kullanım maliyetini etkiler.
Birçok şirket için RNA'nın kolayca parçalanması sorununu çözmek büyük bir zorluktur. Spesifik bir gen dizisine uygun çift sarmallı RNA içeren ilaçlama, bazı zararlıların spesifik genlerini kapatarak haşere kontrol etkisi sağlayabilse de, sprey içerisindeki RNA kolaylıkla bozunur ve etkisi uzun süreli değildir ve sık kullanılması gerekir. bu yüzden çiftçiler çok para harcıyor.
RNAi fenomeninin keşfinden bu yana araştırmacılar bu teknolojinin uygulanmasını teşvik etme konusunda büyük ilerleme kaydetti. Edinilen bilgilere göre Avustralya'nın Queensland Üniversitesi'nden bir araştırma ekibi, spreylerin koruma süresini uzatabilecek bir teknoloji geliştirdi. Ekip, RNA'yı üretimi ucuz olan kil nanopartikülleriyle birleştirdi. Nemli kil nanopartikülleri havadaki karbondioksit ile reaksiyona girer ve yavaş yavaş parçalanır, etkinliğini uzatmak için yavaşça RNA'yı serbest bırakır. Bu teknoloji, tütün bitkilerini biber minör benek virüsüne karşı 20 güne kadar dirençli hale getirerek benzeri görülmemiş bir rekora imza atıyor. Aynı zamanda İngiltere'deki Cambridge Üniversitesi'nde uzun süredir gen susturma teknolojisi araştırmaları yapan David Baulcombe, RNA ve kil nanopartiküllerinin kombinasyonunun herhangi bir güvenlik riski getirmediğini de söyledi.
Son yıllarda gelişen bu sektörde ileri teknolojiye sahip şirketler ortaya çıktı. Finansman ve işbirliği yoluyla araştırma ve geliştirmeyi derinleştirmeye devam ettiler. Yeni teknolojiler, RNAi'nin uygulanmasında karşılaşılan zorlukların sürekli olarak üstesinden gelmektedir. Ürün üretim maliyetlerini vb. azaltacak teknolojilerin geliştirilmesi de dahil olmak üzere bunlar, bu tür ürünlerin biyolojik kontrol sistemlerinde uygulanmasına yardımcı olur. Sektörün son yıllardaki sıcak trendleri üzerinden sektörün önde gelen firmalarının yeni teknolojilerini ve ürünlerini öğrenelim.
RNAi umutları
Bayer, 2019 yılında, dünya arıcılık endüstrisine en büyük tehdidi oluşturan Varroa akarlarının kontrolü için çift sarmallı RNA ile tescil edilmek üzere yeni bir ürün olan BioDirect'i ABD Çevre Koruma Ajansı'na sundu. Bu, endüstrideki eksojen uygulamalara yönelik bir RNA biyopestisit aktif maddesi için ABD Çevre Koruma Ajansı'na yapılan ilk başvurudur.
Mevcut araştırmalar, RNAi ürünlerinin yapraktan püskürtme, gövde enjeksiyonu ve sulama yoluyla uygulanmasının mümkün olduğunu göstermektedir. Tohum kaplama gibi diğer uygulama yöntemleri daha fazla araştırma gerektirir.
Gelecekte, RNA hazırlama teknolojisindeki sürekli gelişmeler, kimyasal pestisitlerin yerini alabilecek veya tarımın zararlı sentetik pestisitlere bağımlılığını azaltmak için kimyasal pestisitlerle kombinasyon halinde kullanılabilecek RNAi'nin etkinliğini ve saha stabilitesini de artıracaktır.
Bilimsel araştırmaların ilerlemesiyle birlikte, zararlı organizmaların gen dizileri sürekli keşfedilmekte, insanlar RNAi'nin mekanizması hakkında giderek daha fazla bilgi sahibi olmakta ve RNAi üretiminin maliyeti ve etkinliği daha da iyileştirilmektedir. Yüksek özgüllüğe ve çevre dostuluğa sahip bu tür yeni biyopestisitler, haşere kontrolü alanında giderek daha önemli bir rol oynayacaktır.
Tarım Bilimleri Akademisi Bitki Koruma Enstitüsü müdür yardımcısı Qiu Dewen, biyopestisitlerin gelecekteki gelişme eğiliminin RNA girişim teknolojisi, toprak sağlığı restorasyon teknolojisi ve bitki bağışıklığı indüksiyon teknolojisi gibi sıcak araştırma ve geliştirme alanlarını içereceğini söyledi.
