Nieuw onderzoek laat zien hoe een nieuw soort genetisch gemanipuleerd pesticide zich door de bodem heen verplaatst en degradeert.
Deze nieuwe generatie pesticiden kan plaaginsecten bestrijden door het vermogen van de bug om essentiële eiwitten te creëren, in gevaar te brengen. Deze genverzeggende pesticiden kunnen genetisch gemanipuleerd worden tot landbouwgewassen, zodat deze gewassen letterlijk hun eigen verdediging kunnen laten groeien.
Hoewel het pesticide in de fabriek bestaat, zijn de vragen over de afbraak ervan vergelijkbaar met conventionele pesticiden die op de buitenkant van de gewassen worden toegepast: breekt deze af? Zo ja, onder welke voorwaarden? In de grond? In meren en rivieren? Wat is het ecologische risico?
Voordat onderzoekers antwoorden op deze vragen kunnen vinden, moet er echter een manier zijn om het pesticide te traceren en te volgen wanneer het beweegt en degradeert in het ecosysteem.
Kimberly Parker, assistent-professor energie, milieu en chemische technologie aan de McKelvey School of Engineering aan de Washington University in St. Louis, en een team van medewerkers bedachten een methode om dit nieuwe pesticide in de bodem te volgen en om te begrijpen welke processen van invloed zijn zijn levensduur.
Dit nieuwe pesticide is een molecuul van dubbelstrengig ribonucleïnezuur of RNA. Wanneer een plaag dit pesticide eet, voorkomt het dat de critter essentiële eiwitten maakt, die ofwel tot groeiachterstand ofwel tot de dood leiden.
RNA is een macromolecuul-betekenis: het is groot - en vanwege zijn grootte kunnen onderzoekers het niet bestuderen met de gebruikelijke middelen die worden gebruikt voor conventionele pesticiden.
Het onderzoeksteam bedacht een methode om een pesticidemolecule te labelen met een radioactief atoom, waardoor ze het konden volgen terwijl het door gesloten bodemsystemen fietste die verschillende scenario's representeerden. Ze waren in staat om het pesticide en zijn componenten te kwantificeren op slechts enkele nanogrammen per gram grond.
Met hun methode om het pesticide te meten, onderzocht het onderzoeksteam vervolgens wat er met het pesticide in verschillende bodemmonsters gebeurt. Ze ontdekten dat de enzymen in de bodem het pesticide kunnen afbreken. Bovendien "eten" de microben in de bodem zowel het pesticide als de fragmenten die enzymreacties achterlaten.
Op sommige bodems vond echter een ander proces plaats: het pesticide hecht zich vast aan de bodemdeeltjes, zoals mineralen en organisch afval. "In landbouwgrond", zegt Parker, "er is adsorptie", wanneer moleculen zich aan een oppervlak hechten. "Het bestrijdingsmiddel kleeft aan het bodemdeeltje," zegt ze.
"We hebben ontdekt dat de bodemdeeltjes een beschermend effect op het pesticide kunnen hebben", zegt Parker, "waardoor het tempo van de afbraak van pesticiden wordt vertraagd." De enzymen en microben hebben het moeilijker om pesticiden af te breken die zich in de bodem bevinden , maar de mate waarin de bodem het pesticide beschermt, varieerde tussen de geteste grond.
"Momenteel is onze werkhypothese dat er in fijnere bodem meer deeltjes beschikbaar zijn voor adsorptie", zegt Parker. Hoe meer bodemdeeltjes, hoe meer oppervlakken het bestrijdingsmiddel kan vasthouden en dat beschermende effect wordt versterkt.
"Nu we de belangrijkste processen hebben geïdentificeerd die de afbraak van pesticiden in de bodem tegengaan, zullen we vervolgens in detail de variabelen onderzoeken die deze processen controleren om een nauwkeurige ecologische risicobeoordeling van dubbelstrengs RNA-pesticiden mogelijk te maken," zegt Parker. "Dit zal ons in staat stellen om te begrijpen of deze nieuwe pesticiden een risico vormen voor ecosystemen."
Over de auteurs
Het onderzoek verschijnt in Milieuwetenschappen en -technologie.
Financiering kwam uit het Horizon 2020 onderzoeks- en innovatieprogramma van de Europese Unie; steun aan Parker van het Amerikaanse ministerie van landbouw; en ondersteuning van een ETH Zürich Research Grant aan een medewerker.
Bron: Universiteit van Washington in St. Louis
Verwante Boeken
at InnerSelf Market en Amazon
