Stonka ziemniaczana jest jednym z najgroźniejszych szkodników ziemniaków. Jest wytrzymały i szybko staje się odporny na środki owadobójcze. Rosyjscy naukowcy zbadali bakterie wytwarzające specyficzną toksynę, na podstawie której tworzone są produkty biologiczne chroniące rośliny przed szkodnikami. Okazało się, że dodanie do środka owadobójczego zarodników (postaci uśpionych) drobnoustroju niszczy odporność jelitową larw stonki ziemniaczanej i czyni je bardziej podatnymi na działanie toksyny. Praca ta była wspierana przez Rosyjską Fundację Nauki (RSF) i opublikowana w czasopiśmie Toxins.
Bakterie Bacillus thuringiensis (BT) wytwarzają specyficzną toksynę Cry, która atakuje tylko szkodniki. Substancja zaczyna działać dopiero po interakcji z enzymami jelitowymi chrząszcza, zaburzając pracę jego układu pokarmowego i powodując głód.
Szkodnik wyginąłby dawno temu, gdyby nie jego mechanizmy adaptacyjne do leków opartych na BT. Poprawia się odporność jelitowa, w wyniku czego bakterie i ich toksyny nie mogą spełniać swojego przeznaczenia. Naukowcy z Nowosybirskiego Państwowego Uniwersytetu Rolniczego (Nowosybirsk) i Syberyjskiego Federalnego Centrum Naukowego Agrobiotechnologii Rosyjskiej Akademii Nauk (Krasnoobsk) odkryli, jak obejść te mechanizmy. Połączenie toksyn białkowych z zarodnikami (uśpioną formą bakterii, które mogą aktywować i namnażać się wewnątrz owadów) Bacillus thuringiensis pomaga skuteczniej zabijać stonki ziemniaczanej.
Kiedy mieszanina zarodników i toksyn bakteryjnych dostanie się do organizmu, owady uruchamiają system niszczenia i neutralizacji różnych substancji toksycznych (detoksykacja). Jednocześnie w jelicie aktywuje się odporność humoralna, która chroni organizm przed patogenami. Naukowcy odkryli jednak jeszcze jedną cechę - gdy toksyny łączą się z zarodnikami, larwy wykazują silną nierównowagę redoks i uruchamiany jest proces uszkadzania komórek jelitowych w wyniku utleniania. Podsumowując, prowadzi to do naruszenia obrony antyoksydacyjnej larw i pogorszenia ich ogólnego stanu zdrowia.
„Kiedy toksyny połączy się z zarodnikami bakterii Bacillus thuringiensis, owady giną szybciej, a 30% więcej chrząszczy Colorado ginie. Wprowadzenie opracowanych leków i technologii pozwoli na wypełnienie rynku bioracjonalnych insektycydów lekami domowymi, poprawę jakości produktów spożywczych, zmniejszenie obciążenia pestycydami środowiska i zmniejszenie negatywnego wpływu na zdrowie publiczne ”- powiedział Ivan Dubovsky, projekt kierownik stypendium Rosyjskiej Fundacji Nauki, doktor nauk biologicznych, kierownik laboratorium biologicznej ochrony roślin i biotechnologii Nowosybirskiego Państwowego Uniwersytetu Rolniczego.