موفقیت دانشمندان درزمینه استفاده از حشرات مهندسی‌شده برای کنترل آفات

ده‌ها سال است که صنعت کشاورزی در تلاش برای یافتن روش‌های بیولوژیکی و سازگار با محیط‌زیست به‌منظور مدیریت پروانه‌های پشت‌الماسی است که به‌طور گسترده‌ای دربرابر حشره‌کش‌ها مقاوم هستند. در تلاش برای مقابله‌ با این حشره، سویه‌ی جدیدا مهندسی‌شده‌ای از آن در آزمایش‌های میدانی دانشگاه کرنل آمریکا عملکرد خوبی از خود نشان داده است. پژوهشگران امیدوار هستند این روش درنهایت بتواند برای حفاظت از محصولات کشاورزی و مبارزه با آفتی به‌کار رود که برای بخش کشاورزی میلیاردهای دلار هزینه دارد.

پروانه‌ی پشت‌الماسی (Plutella xylostella) آسیب زیادی به محصولات زراعی جنس براسیکا مانند کلم‌ها، بروکلی، گل‌کلم و کانولا می‌زند. سویه‌ی جدید پروانه‌ی پشت‌الماسی که شرکت بیوتکنولوژی Oxitec توسعه داده، به‌منظور کنترل هدفمند این نوع آفت اصلاح شده است. طبق گزارش پژوهشگران، سویه‌ی مهندسی‌شده رفتارهای میدانی مشابه‌ با پروانه‌های پشت‌الماسی طبیعی دارد. نتایج این پژوهش در مجله‌ی Frontiers in Bioengineering and Biotechnology منتشر شده است.

پروانه‌ی پشت‌الماسی جدید با هدف کنترل همتای طبیعی‌اش اصلاح شده که آفتی کشاورزی است. پس از رهاسازی نرهای این سویه، آن‌ها پروانه‌های ماده را پیدا و با آن‌ها جفت‌گیری می‌کنند؛ اما ژن خودمحدودکننده‌ی همراهشان را به فرزندان خود منتقل می‌کنند و از بقای لاروهای ماده جلوگیری می‌کنند. با انتشار پایدار این حشرات، جمعیت آفات به‌شیوه‌ای هدفمند و پایدار ازنظر زیست‌محیطی سرکوب می‌شود. پس از توقف آزادسازی، جمعیت حشرات خودمحدودکننده در چند نسل کاهش می‌یابند و این حشرات از محیط ناپدید می‌شوند.

در پژوهش‌های ما برای مدیریت حشرات از تکنیک حشرات عقیم استفاده شده است که در دهه‌ی ۱۹۵۰ پایه‌گذاری شد و در کتاب « بهار خاموش» نیز به آن اشاره شده است. استفاده از مهندسی ژنتیک روشی کارآمدتر برای رسیدن به همین نتیجه است.

پروانه‌های نر؛ راه‌حل محافظت از محصولات زراعی

پژوهشگران با اجرای آزمایش‌های میدانی و آزمایشگاهی و مدل‌سازی ریاضی اطلاعات مرتبط با سویه‌ی مهندسی‌شده از پروانه‌ی پشت‌الماسی را جمع‌آوری کردند که همتایان وحشی آن‌ها میلیاردها دلار آسیب بر بخش کشاورزی وارد می‌کنند. این آزمایش اولین آزمایشی بود که در آن، حشرات خودمحدودکننده برای کنترل جمعیت آفات در زمینی باز رها می‌شدند. شلتون توضیح داد:

در مطالعه‌ی میدانی خود، از روش «علامت‌گذاری و آزادسازی و گرفتن مجدد» استفاده کردیم که دهه‌ها است برای مطالعه‌ی حرکت حشرات در مزارع استفاده می‌شود. برای علامت‌گذاری سویه‌ها از پودر فلورسنت و برای گرفتن حشرات نیز از تله‌های فرمونی بهره برده شد و حشرات به‌دام‌افتاده براساس رنگ پودر و مارکر مولکولی شناسایی می‌شدند که در حشرات مهندسی‌شده وجود داشت.

پژهشگران از نتایج مطالعه‌ی خود بسیار راضی بودند. شلتون گزارش داد:

وقتی حشرات اصلاح‌شده در مرزعه رها شدند، رفتار حشرات نر حامل ژن خودمحدودکنندگی ازنظر عواملی مانند بقا و مسافت طی‌شده همانند همتایان طبیعی بود که برای کاربرد آینده در حفاظت از محصولات زراعی مهم است. در مطالعات آزمایشگاهی، حشرات تغییریافته در رقابت برای جفت‌گیری با ماده‌ها مانند حشرات نر طبیعی بودند. همان‌طور که در مطالعات گلخانه‌ای خود نیز نشان دادیم، مدل‌های ریاضی ما نیز نشان می‌دهد آزادسازی این سویه‌ی تغییریافته بدون نیاز به استفاده از حشره‌کش اضافی موجب کنترل جمعیت آفت می‌شود.

دکتر نیل موریسون، نویسنده‌ی دیگر مقاله گفت:

این مطالعه نشان‌دهنده‌ی ظرفیت عظیم این فناوری هیجان‌انگیز به‌عنوان روشی بسیار مؤثر برای مدیریت آفات است که می‌تواند به شیوه‌های پایدار ازنظر محیطی از محصولات زراعی محافظت کند.