En ny generation av genljudande "RNAi-bekämpningsmedel" håller på att ta sig igenom regleringssystemet och kommer snart att finnas tillgängliga för jordbruksbruk.

Dessa RNAi-bekämpningsmedel, som fungerar genom att störa funktionen hos RNA-växtdödande skadedjur, är genetiskt modifierade till jordbruksgrödor, ger växterna ett eget försvar mot skadedjur. Tills nyligen, det fanns ingen metod för att mäta mängden bekämpningsmedel som fanns i den dynamiska miljön i jordbruksmark.

Förra månaden, dock, forskare vid McKelvey School of Engineering vid Washington University i St. Louis publicerade sin teknik för att mäta hur mycket RNAi-bekämpningsmedel som finns i några gram jord. Deras forskning publicerades i den 21 april upplagan av Miljövetenskap och teknik .

Kimberly Parker, biträdande professor i energi, miljö- och kemiteknik, ledde forskningen som kulminerade i tidningen. För att förstå hur dessa RNAi-bekämpningsmedel beter sig i den verkliga världen, Parker sa, "Vi behövde kunna avgöra vad som händer med dem i miljön."

Förra året, Parker publicerade sina upptäckter om krafterna som verkar på RNAi-bekämpningsmedel när de rörde sig genom marken i ett labb. Labbbaserad forskning hade varit möjlig eftersom forskarna hade byggt in en radioaktiv atom i bekämpningsmedelsmolekylen. Den fungerade som en liten ljusfyr som gjorde det möjligt att följa molekylens rörelse.

Dessa metoder var informativa, "men de kan inte användas för fältbedömningar, ", sa Parker. "Detta är den första metoden vi kan använda i ett riktigt fält av jordbruksgrödor, där du inte har en kontrollerad labbmiljö."

För att kvantifiera mängden RNAi-bekämpningsmedel i ett prov, Parker och hennes team har nu utvecklat en tvåstegsmetod för extraktion och rengöring. De började med att lyfta molekyler av bekämpningsmedlet - försiktigt - från en jordpartikel och sedan överföra den till en lösning. "Vi behövde extrahera dem effektivt utan att skada strukturen, " Hon sa.

De använde slutligen en "konkurrent"-molekyl - i det här fallet, fosfat — med en struktur som liknar ryggraden i bekämpningsmedelsmolekylen. När det tillsätts i lösningen med bekämpningsmedlet, konkurrenten adsorberas, eller fäste sig vid, jordpartiklarna. Utan utrymme kvar på materialet, bekämpningsmedlet hade inget att fästa på och blev kvar i lösningen.

Oundvikligen, lite organiskt material från jorden följer med på åkturen. Att överskottsmaterial skulle göra det svårt att begränsa RNAi-bekämpningsmedlet när det är dags för analys.

Det var där det andra steget kom in:saneringsfasen. De var sedan tvungna att utveckla en metod med ett material som skulle isolera RNAi-bekämpningsmedlet.

När molekylen väl har isolerats, laget kunde använda kvantitativ omvänd transkription-polymeraskedjereaktion (RT-qPCR), en metod för att mäta mängden av ett specifikt RNA, inklusive RNAi-bekämpningsmedel.

Detta är den första metoden som kan kvantifiera RNAi-bekämpningsmedlen vid miljörelevanta koncentrationer. Sedan denna nya metod utvecklades, Parker och hennes team har validerat dess användning för att mäta RNAi-bekämpningsmedel i autentisk jordbruksjord.

Nästa steg i denna forskning kommer att innebära att metoden fungerar, ta en titt på hur dessa nya genundertryckande bekämpningsmedel faktiskt kvarstår eller bryts ned i miljön. Det som redan är klart, dock, är behovet av att noggrant mäta bekämpningsmedlet i jorden för att förstå hur det kommer att bete sig i jordbruksmiljöer.

"I detta skede, vi har funnit att nedbrytningshastigheten kommer att bero på koncentrationen av molekylen, " sa Parker.

"Så det är viktigt att vår metod kan upptäcka koncentrationer på de nivåer vi förväntar oss i miljön, " Hon sa, "och därför kan vi genomföra experiment i koncentrationer som är realistiska och representativa för vad du skulle se i miljön."