14. maj 2024

Håbet er lysegrønt, men gælder det også fremtidens insekticider?

Skadedyrsbekæmpelse/grøn teknologi

Det synes ubegribeligt, at op mod halvdelen af verdens fødevareafgrøder går tabt på grund af insekter – enten direkte eller indirekte via insektbårne plantesygdomme. Omvendt er det nemt at forstå, at vi derfor har et stort behov for effektiv insektbekæmpelse. En forskningsgruppe, ledet af Kenneth Veland Halberg, der er lektor på Biologisk Institut ved Københavns Universitet, har sat sig for at udvikle en ny type af ”grønne” insektbekæmpelsesmidler.

mark

Insektgifte har revolutioneret og øget produktionen i vores landbrug siden 60’erne. Men desværre har disse kemiske bekæmpelsesmidler også vist sig at være utroligt skadelige – både for mennesker, men i høj grad også for biodiversitet og miljø.
Det er alarmerende, at over halvdelen af de danske drikkevandsboringer nu er forurenede med pesticider, hvilket truer vores drikkevandsforsyning.

Hvis fremtidens fødevareproduktion skal være både bæredygtig og effektiv, er det nødvendigt at udvikle nye, innovative og mere målrettede løsninger for skadedyrsbekæmpelse. Dog står firmaerne, indtil videre, ikke i kø med miljøvenlige alternativer til de traditionelle insektgifte.

Kenneth Halbergs forskergruppe har, sammen med kolleger fra Lund og Gent, sat sig for at ændre dette. Og de har netop modtaget fem millioner i en Synergy-bevilling fra Novo Nordisk Fonden til at støtte deres projekt: ”Nature Inspired Green Insecticides for Sustainable Crop Protection: Exploring Programmable Nano-injectors for Targeted Delivery of Insect Biocides”, Bevillingen løber i første omgang i 3 år.

 

Det er nemt at slå ihjel, men svært at gøre det målrettet

Kenneth Halberg og forskergruppen drømmer om at revolutionere insektbekæmpelsen ved at udnytte ”nanokanyler” fra bakterier til specifikt at ramme de insekter, man ønsker at begrænse, mens hverken vores drikkevand, mennesker, miljø, eller godartede insekter, som bier, påvirkes.

Nanokanylerne, bedre kendt som ”Contractile Injection Systems”, benyttes af mange bakterier, bl.a. til at levere særlige stoffer til omgivelserne eller til specifikke celler i en given værtsorganismes, eller som forsvarsvåben mod andre bakterier.

Nanokanyle
Såkaldte ’Contractile Injection Systems’ er små nanokanyler, der naturligt produceres og udskilles af bakterier. Ved rationelt design kan nanokanylerne omprogrammeres til f.eks. at levere et toksin til den specifikke insektart, man ønsker at ramme. Denne teknologi har således potentialet til præcist at kunne målrettes de skadelige insekter, uden samtidig at ramme godartede organismer eller mennesker. Copyright Eva Rebrova    

- Kenneth Halberg forklarer: ”Vi har udviklet en metode til at ”hijacke” systemet og genetisk omprogrammere bakterierne til at producere nanokanyler, som indeholder lige netop de stoffer, vi ønsker. Det er et optimalt system, da kanylerne udelukkende injicerer deres indhold, når de genkender og binder til specifikke overfladeproteiner på specifikke celler. Eva Rebrova, der er adjunkt i min forskningsgruppe, har udviklet en metode, hvormed vi kan modificere genkendelsesmekanismen, og dermed fuldkommen målrette kanylerne mod helt essentielle processer i de skadevoldende insekter. Denne metode er nu patenteret, og vi håber at kunne udvikle de første prototyper, der kan testes på marken indenfor den nærmeste fremtid”.

Hvis projektet går som håbet, vil forskerne ende med et biokontrolsystem, hvor nanokanyler med høj specificitet, lastet med et insekticid, kan oprenses fra bakterier i stor skala og testes på forskellige skadevoldere, under forskellige betingelser.

I første omgang skal systemet testes på biller, da Kenneth Halbergs gruppe gennem en årrække har arbejdet med bl.a. den røde melbille som modelorganisme, og derved har opnået stor viden om billernes anatomi og fysiologi. Sidste år klarlagde forskerne bl.a. hvordan billen er i stand til at suge vand fra luften gennem deres rektum.

Melbiller
Røde melbiller set for oven. Copyright Kenneth Halberg.

Der er flere aspekter, som underbygger projektets store potentiale:

  • Nanokanylerne er stabile proteinstrukturer. De er varmebestandige og kræver ingen særlig opbevaring. Aktiviteten bibeholdes længe og man vil kunne sprede dem alle de steder, hvor de skadevoldende insekter findes; jorden, marker, fødevarelagre, mm.
  • Systemet kan nemt omstilles til at bekæmpe alle de forskellige insektarter, vi ønsker at kontrollere. Og netop teknologiens alsidighed vil blive helt afgørende for systemets anvendelighed, da klimaforandringer og varmere temperaturer hvert år skaber grundlag for nye invasive arter, der truer vores fødevareforsyning.

Tilbage står der blot for forskerne at gennemteste de omprogrammerede nanokanyler under forskellige betingelser i væksthuse og mark-lignende tilstande, før de endelig er klar til at bidrage med at løse en at dette århundredes største udfordringer, nemlig at sikre den globale fødevaresikkerhed.

 

 

Kontakt

Lektor Kenneth V. Halberg
Sektion for Celle- og Neurobiologi, Biologisk Institut
Tlf. 3533 1155
Mail: kahalberg@bio.ku.dk

Sidsel Kretzschmer Henriksen
Kommunikation og administration, Biologisk Institut
Tlf. 3533 4147
Mail: sidsel.henriksen@bio.ku.dk

Emner