Nanotechnologie gebruiken om gewassen te richten op plakjes en reserve nuttige bugs

Een vloek van het bestaan ​​van boeren, naar schatting is plantenetende plagen verantwoordelijk voor het verlies van maximaal 40% van de opbrengsten van vóór de oogst wereldwijd. Maar een nieuwe generatie gewasbehandelingen die zich alleen richten op “slechte” bugs, kan grote winst betekenen voor de Canadese landbouwsector, waardoor de hulpmiddelen voor ongediertebestrijding worden verbeterd in een industrie die in 2024 meer dan $ 142 miljard genereerde.

Dr. Justin Pahara en zijn team van het Lethbridge Research and Development Center van Landbouw en Agri-Food Canada (AAFC) ontwerpen nieuwe screeningmethoden om te leren of de huidige gewasbehandelingen effectief zijn. Hun einddoel is echter om een ​​methode te ontwikkelen voor het gebruik van nanotechnologie om specifieke chemicaliën in ongedierte te leveren op basis van hun unieke DNA – zonder dat ze nuttige insecten schaden.

Bijvoorbeeld, via methoden ontwikkeld en getest op de Canadian Light Source (CLS) aan de Universiteit van Saskatchewan, ontdekten de onderzoekers dat Lygus -bugs regio’s van verrijkte mineralen bevatten die wijzen op bepaalde eiwitten die op een dag kunnen worden gericht op op maat gemaakte middelen om te voorkomen dat ze gewassen eten. De Lygus -bug is een veel voorkomende landbouwplaag die zich voedt met vele gewassen, waaronder canola. Pahara en de innovatieve methoden van zijn team zijn gepubliceerd in de Canadian Journal of Chemistry.

“We hebben allemaal voedsel nodig, en als boeren hun producten niet efficiënt kunnen laten groeien en er de kost van kunnen verdienen, is het een probleem”, zegt Pahara. “We hebben nieuwe hulpmiddelen nodig voor ongediertebestrijding. Insecten worden toleranter voor chemicaliën op dezelfde manier als antibioticaresistentie bij mensen.”

Het ontwikkelen van gerichte ongedierte -behandelingen zou ook “tapijtbombardementen” insecten maken met schadelijke pesticiden tot het verleden.

“De ‘spray-and-fray’-benadering wordt ook voor nuttige bugs zoals bestuivers, en roofzuchtige insecten zoals spinnen, wespen en kevers die helpen bij het behoud van een gezond ecosysteem,” zegt Pahara.

De eerste stap was om te bestuderen hoe pesticiden in de eerste plaats worden in ongedierte, hoe de nanomaterialen in hun lichaam komen en waar de stoffen zich ophopen, informatie die zal helpen betere oplossingen te ontwerpen.

Pahara en zijn team gebruikten de Bioxas-bundellijn bij de CLS om röntgenafbeeldingen van snijwormen en lygus-insecten te maken, waaruit blijkt welke chemicaliën aanwezig waren in de insecten en waar.

Vervolgens heeft de groep speciale software ontwikkeld om de bugafbeeldingen in 3D -modellen te verkennen met behulp van virtual reality, zodat ze een nog “naderer kijken” kunnen bekijken aan de binnenkant van de lichamen van de insecten.

“Het ontwerpen van nieuwe benaderingen is een zeer uitdagend probleem en mensen werken er al tientallen jaren aan, maar met weinig succes”, zegt Pahara. “Uiteindelijk is het onze taak bij Landbouw en Agri-Food Canada om door te geven wat we leren aan de Canadese industrie om belangrijke technische problemen op te lossen, zodat de industrie minder risico’s kan overnemen.”

Nu Pahara en collega’s hun screeningstestwerken kennen, breiden ze hun onderzoek uit naar onkruid en schimmels en zullen ze kunnen beginnen met het testen van de levering van nanomaterialen ontwikkeld door zowel AAFC als de NANO -divisie van de National Research Council of Canada in insecten.