Biolodzy z Uniwersytetu Warszawskiego odkryli innowacyjne pod względem struktury chemicznej związki wykazujące się bardzo wysoką skutecznością zwalczania chwastów. Dotychczasowe testy toksykologiczne dowodzą, że odkryte cząsteczki są również bezpieczne dla człowieka i środowiska.
Prowadząc badania, dr Rafał Archacki i dr Paweł Siedlecki z Instytutu Biologii Eksperymentalnej i Biotechnologii Roślin Wydziału Biologii poszukiwali substancji, które pomagałyby w zwiększaniu biomasy. Celem badań było znalezienie regulatorów białek stymulujących wzrost i rozwój roślin. Przetestowano działanie kilkudziesięciu wytypowanych związków chemicznych. Pośród nich udało się znaleźć kilka obiecujących cząsteczek, nad którymi będą trwały dalsze prace, jednak niektóre z testowanych substancji, wbrew oczekiwaniom badaczy, zamiast stymulować wzrost, hamowały go lub wręcz niszczyły rośliny.
Skuteczniejsze od preparatów rynkowych
Odkryte substancje chwastobójcze poddano testom skuteczności, które wypadły bardzo obiecująco. Porównywano działanie nowych cząsteczek ze związkiem referencyjnym – glufosynatem amonowym, który jest składnikiem dostępnego na rynku popularnego preparatu chwastobójczego.
– W trakcie testów wytypowaliśmy trzy cząsteczki chemiczne. Jedna z nich wykazywała wyższą skuteczność od związku referencyjnego i miała zarazem szerszy zakres działania. Efekty zastosowania dwóch pozostałych były porównywalne z glufosynatem – mówi dr Rafał Archacki.
Skuteczność cząsteczek otwiera perspektywę opracowania preparatów zawierających mniejsze ilości herbicydu, co może przełożyć się na mniejsze obciążenie środowiska. Jednocześnie znaczenie ma nie tylko odkrycie skuteczniejszej substancji. Cząsteczki o podobnej sile, ale innym mechanizmie działania, to również szansa na produkcję nowych preparatów. W obliczu rosnącej odporności chwastów na herbicydy i powszechnej praktyki oprysku kilkoma preparatami, nowe rozwiązania mogą być bardzo przydatne i mają szansę na komercjalizację.
Testy potwierdzają znaczenie odkrycia
Na razie nowe cząsteczki poddano testom w warunkach laboratoryjnych oraz przetestowano je na kilku gatunkach roślin w warunkach szklarniowych. Wstępne testy toksykologiczne dowiodły, że mają one niewielki wpływ na przeżywalność komórek ludzkich. Nie są także toksyczne dla żyjących w glebie nicieni. To na razie wstępne badania, jednak dają bardzo realną perspektywę, że nowe substancje będzie można ostatecznie wykorzystać w rolnictwie czy ogrodnictwie.
Dotychczas nie udało się przeprowadzić testów polowych w warunkach prawdziwych upraw. Wymaga to zaangażowania znacznie większych środków finansowych. Na obecnym etapie prac badacze uzyskali wsparcie Uniwersyteckiego Ośrodka Transferu Technologii na dalsze testy w postaci grantu realizowanego w ramach programu Inkubator Innowacyjności+.
– Nasze kolejne badania będą polegały na testowaniu siły działania nowych związków na chwasty w połączniu z dodatkowymi substancjami pomocniczymi, które są stosowane w preparatach dostępnych na rynku. Takie substancje pomocnicze mają za zadanie dodatkowo zwiększać skuteczność działania cząsteczek – mówi dr Rafał Archacki.
– Niezwykle ważne jest pogłębienie testów toksykologicznych, ponieważ jeszcze nie wszystkie odkryte cząsteczki zostały pod tym kątem w pełni zbadane. Przepisy regulujące kwestie bezpieczeństwa są bardzo restrykcyjne, musimy więc uzyskać pewność, że odkryte substancje nie mają negatywnego wpływu na ludzi i środowisko. Do zyskania kompletu danych potrzeba więcej informacji i testów. W najbliższym czasie będziemy prowadzić dalsze badania na komórkach ludzkich i nicieniach, stosując rozszerzone warianty testów – mówi dr Paweł Siedlecki.
Odkrycie o ogromnym potencjale rynkowym
Trzy odkryte cząsteczki to zaledwie pierwszy efekt prowadzonych prac. Są one nadal modyfikowane we współpracy z chemikami. Chodzi o znalezienie bardziej skutecznych i jednocześnie bezpiecznych związków. Nawet najmniejsza zmiana cząsteczki chemicznej może mieć duży efekt biologiczny. Nie da się z góry przewidzieć rezultatów wprowadzanych zmian. Trzeba intuicyjnie wybierać warianty i testować je, co wymaga czasu. Badacze z UW będą szukać potencjalnych inwestorów, którzy mogliby sfinansować ich działania. Potrzebne będą próby polowe oraz inne bardziej dokładne testy.
– Odkrycie trzech nowych cząsteczek to nie koniec prac w zakresie poszukiwań nowych substancji wykazujących określone właściwości. Jedną z głównych wartości odkrycia jest opracowanie metody produkowania nowych substancji. Na UW powstało know-how, które pozwala w stosunkowo krótkim czasie opracować i przetestować wiele nowych substancji. Branża agrochemiczna nieustannie poszukuje nowych substancji ze względu na rosnącą odporność roślin na dotychczas stosowane herbicydy, a także zmiany warunków środowiskowych i nowe regulacje prawne dotyczące ochrony zdrowia i środowiska naturalnego. Dla tych badaczy jest to atrakcyjna nisza rynkowa, która być może pozwoli im stworzyć spółkę spin-off – mówi dr Robert Dwiliński, dyrektor UOTT.
Źródło: UW
