Дослідники використовують метод молекулярного моделювання, щоб створити принципово нові фунгіциди для картоплі

Сьогодні, 19:00

111

Фото: SuperAgronom.com

Поле картоплі

Дослідницька група Університету Айдахо є піонером у використанні комп'ютерного молекулярного моделювання для розробки нових сільськогосподарських фунгіцидів, зокрема тих, що атакуватимуть патогени сільськогосподарських культур новими способами.

Про це повідомляє Potato News Today.

Цей підхід схожий на методи, що використовуються в розробці фармацевтичних препаратів для здоров'я людини — розробка фунгіцидів шляхом проведення експериментів, комп'ютерного моделювання та поєднання хімічних речовин для утворення нових сполук.

Науковці визначили кілька сполук, які довели свою високу ефективність проти основних грибкових хвороб картоплі, і очікують, що їхня співпраця призведе до появи нових фунгіцидів, виробництво яких Університет Айдахо ліцензуватиме для хімічних компаній.

«Ми мали високий рівень успіху. Ми перевірили менше 60 сполук і вже маємо 15, які мають певну дію. Якщо дивитися на ширшу картину, цей підхід певним чином можна адаптувати до всіх груп патогенів. Після того, як система буде впроваджена, це можна буде поширити не лише на грибки», — сказала Бренда Шредер, дослідниця CALS з кафедри ентомології, фітопатології та нематології.

Ключовою перевагою проєкту є відкриття сполук, що належать до абсолютно нових класів фунгіцидів з унікальними механізмами дії — спрямованими на певні аспекти грибкової біології для пригнічення росту патогенів.

Існує 17 груп фунгіцидів. Надмірне використання продуктів з однієї групи без чергування механізмів дії може призвести до появи хімічно стійких грибів.

«Коли виникає стійкість, варіантів не так багато», — сказав Марті Ітреберг, професор кафедри фізики та директор Інституту моделювання співпраці та інновацій.

Дослідники розробляють сполуки, спрямовані на грибкові білки, що не використовуються в існуючих фунгіцидах, прагнучи забезпечити виробників новими механізмами дії. Ітреберг очікує, що з перевірених препаратів 3-5 зрештою будуть комерціалізовані, а на ринок будуть виведені 2-3 нові групи фунгіцидів.

Команда надала пріоритет впливу на грибкові білки, відмінні від білків рослин і тварин, щоб уникнути непередбачуваного впливу на сільськогосподарські культури, здоров'я людини чи навколишнє середовище.

«Ми справді зосередилися лише на мінімальній кількості білків, які ми визначили в грибах як важливі У нас є велика кількість білків, які ми визначили як важливі, на які ми потенційно могли б впливати, тому це лише закладає основу», — сказав Шредер, чия лабораторія тестує сполуки у виробництві картоплі в теплицях.

Команда визначила 80 додаткових сполук, які виглядають багатообіцяючими на основі моделювання та очікують лабораторних випробувань.

Після того, як ефективність продуктів буде доведена, науковці-хіміки досліджують хімічні модифікації для подальшого покращення ефективності потенційного фунгіциду. Потім Шредер та викладачі кафедри біологічних наук знову оцінюють їх у випробуваннях, а далі досліджують методи застосування.

Основною проблемою є відсутність повних геномних послідовностей для більшості комерційних культур. Геномне секвенування — розшифровка ДНК організму для виявлення генетичної інформації, необхідної для біологічних функцій — має вирішальне значення для ідентифікації цільових білків для розробки пестицидів.

«У сільськогосподарських даних бракує важливих фрагментів, і коли ви переходите від картоплі до кукурудзи, пшениці та цибулі, всі вони мають дуже різні геноми», — сказав Шредер.

Спочатку дослідники зосередилися на чотирьох основних хворобах картоплі: фітофторозі, вертицильозному в'яненні, фузаріозній сухій гнилі та пітіуму. Вони розпочали проєкт з однорічного гранту IGEM у розмірі 100 000 доларів США від Ради досліджень вищої освіти штату, а восени 2025 року отримали дворічний грант на спеціальні блоки культур (SCBG) у розмірі 120 000 доларів США від Служби сільськогосподарського маркетингу Міністерства сільського господарства США, що адмініструється Міністерством сільського господарства штату Айдахо.

Команда використовуватиме фінансування SCBG для скринінгу сполук проти ранньої фітофтори, чорної точковості, срібної парші, ризоктоніозу, рожевої гнилі та борошнистої парші — хвороб, від яких виробники наразі мають мало варіантів контролю.