Картофель и сою можно будет защищать инновационным зеленым пестицидов в недалеком будущем | ФНЦ агроэкологии РАН
Инновационный обзор

Картофель и сою можно будет защищать инновационным зеленым пестицидов в недалеком будущем

Прорыв в производстве зеленых пестицидов с ингибированием хитинсинтазы совершили китайские исследователи. Поскольку в растениях и млекопитающих нет хитина в отличие от вредителей и патогенов сельхозкультур, то пестициды, способные ингибировать хитинсинтазу, безвредны для растений и человека и являются безопасными и эффективными зелеными пестицидами

Группа ученых под руководством профессора Ян Цин из Китайской академии сельскохозяйственных наук в исследовании проанализировали структуру хитинсинтазы патогенного гриба Phytophthora sojae под криоэлектронным микроскопом, впервые выявив хитин. Таким образом, понимание полного процесса хитина, над которым исследователи трудились долгие годы, завершено и обеспечило основу для разработки безопасных и эффективных биологических пестицидов в будущем.

О том, почему открытие имеет такой большое значение, пишет репортер Beijing News Чжоу Хуайцзун.

«Хитин является наиболее распространенным аминогликаном на Земле и широко встречается у грибов, членистоногих, моллюсков, кольчатых червей, кишечнополостных и простейших и других различных видов организмов. Панцири креветок, крабов, насекомых и других членистоногих в основном состоят из хитина, некоторые клеточные стенки грибов также содержат большое количество количество хитина.

Хитин – это природный биополимер, состоящим из N-ацетилглюкозамина. Грибы, членистоногие и т. д. могут автоматически синтезировать это вещество в организме для их выживания и размножения.

У хитина, извлекаемого из панцирей креветок и используемого в промышленности и фармацевтике, есть и темная сторона. Возьмем в качестве примера Phytophthora sojae, выбранную в ходе исследования. Этот патоген вызывает корневую гниль сои и приводит к экономическим потерям в размере более 1 миллиарда долларов США каждый год и во многом зависит от синтеза хитина. То же самое относится к картофельной фитофторе, ежегодно наносящей ущерб урожаю.

«Если мы разработаем соответствующие активные низкомолекулярные пестициды, то сможем более эффективно ингибировать синтез хитина Phytophthora для защиты важных культур, такие как соя и картофель, – пояснил Ян Цин. – С 1970-х годов ученые последовательно разрабатывали активные низкомолекулярные соединения, способные ингибировать синтез хитина, которые показали широкое применение и перспективность на рынке в качестве фунгицидов и инсектицидов. Например, никомицин, открытый фирмой Bayer в 1976 году, показал хорошую бактерицидную активность в отношении различных сельскохозяйственных патогенов, в том числе против фитофторы картофеля, а в качестве противогрибного препарата для человека вошел в медицинскую практику. В 1978 год испытания синтетических соединений бензоилмочевины показали эффективное предотвращение синтеза хитина у насекомых. В настоящее время на эти соединения приходится 3% рынка пестицидов, годовой объем продаж которых достигает 441 млн долларов США.

За последние 50 лет исследователи всего мира вложили много рабочей силы, материальных ресурсов и энтузиазма в попытки разработать больше типов и более эффективных зеленых пестицидов, нацеленных на хитинсинтазу, но на самом деле эти исследования всегда продвигались медленно. Одной из важных причин является отсутствие точной информации о трехмерной структуре хитинсинтазы. Структурно-функциональная связь хитинсинтазы не была ясна, что серьезно препятствовало разработке новых разновидностей пестицидов, нацеленных на этот фермент.

В ходе работы команда выбрала хитинсинтазу Phytophthora sojae, названную PsChs1, и взяла ее в качестве объекта исследования с помощью передовых биологических методов, включая криоэлектронную микроскопию, сканирующую электронную микроскопию, рентгеновскую дифракцию и так далее. Удалось проанализировать трехмерную структуру PsChs1 в четырех различных состояниях каталитической реакции и выявить три важных процесса хитинсинтазы для достижения биосинтеза хитина. Это первый случай, когда на атомном уровне был продемонстрирован направленный многоступенчатый процесс биосинтеза хитина».


Читать полностью: https://www.agroxxi.ru/gazeta-zaschita-rastenii/novosti/kartofel-i-soyu-mozhno-budet-zaschischat-innovacionnym-zelenym-pesticidov-v-nedalekom-buduschem.html?yrwinfo=1664771548549184-8533151259118280336-sas3-0767-15b-sas-l7-balancer-8080-BAL-4648

Волгоградские ученые ФНЦ агроэкологии РАН провели исследования в дельте реки Меконг Социалистической Республики Вьетнам

Волгоградские ученые ФНЦ агроэкологии РАН провели исследования в дельте реки Меконг Социалистической Республики Вьетнам

В рамках научного сотрудничества в марте-апреле 2024 г. сотрудники лабораторий гидрологии, геоинформационного моделирования и картографирования агролесоландшафтов изучали процессы формирования и...

Инновационный совет молодых ученых ФНЦ агроэкологии РАН поздравил директора Александра Беляева с Днем рождения!

Инновационный совет молодых ученых ФНЦ агроэкологии РАН поздравил директора Александра Беляева с Днем рождения!

Работа с молодыми учеными – одно из стратегических направлений в деятельности Министерства науки и высшего образования Российской Федерации. Сегодня в...