ARS News Service
Agricultural Research Service, USDA
Luis Pons, (301) 504-1628, lpons@ars.usda.gov
November 17, 2004

Precisely how genes in fungi and weeds respond to natural pesticides, and cataloguing these responses, is the focus of cutting-edge studies by Agricultural Research Service scientists in Oxford, Miss.

Plant physiologist Stephen O. Duke, molecular biologist Scott Baerson and plant molecular geneticist Zhiqiang Pan at the ARS Natural Products Utilization Research Unit are using gene microarray technology to study how natural fungicides and herbicides affect a genetic process called transcription.

Most genes are expressed as proteins. Transcription is the first of two stages most genes undergo during this process. During transcription, genetic information from DNA is transferred to messenger RNA (mRNA). The second step, in which mRNA data is transferred to the protein, is called translation.

The researchers are currently cataloguing the effects, called "modes of action" or MOAs, of natural fungicides and herbicides on genes. This information will be gathered in a gene transcription library for fungicides.. A similar library for herbicides will eventually be assembled, according to Duke.

Over time, plants and fungi have developed resistance to many agricultural pesticides, creating a need for the discovery of biologically based compounds, or biocides, with new modes of action.

Organisms treated with pesticides respond by altering the transcription of their genes, and different pesticides cause different transcription patterns. The results are "transcription fingerprints" that can be documented and catalogued.

According to Duke, libraries of these "fingerprints" will make it possible to screen new biocides whose MOAs are unknown, to see if their fingerprints are similar to those of other known MOAs and thus warrant further testing. Also, the approach can help researchers identify previously unknown targets of novel biocides, based on which genes are affected by the compound.

DNA microarray technology helps to identify MOAs because it simultaneously provides transcription data for every gene in an organism.

Any libraries developed will be publicly available once they are considered reliable. But Duke stressed that much work still needs to be done.

ARS is the U.S. Department of Agriculture's chief scientific research agency.

Catalogando los modos de acción de los pesticidas naturales

Servicio Noticiero del Servicio de Investigación Agrícola (ARS siglas en inglés)
Departamento de Agricultura (USDA siglas en inglés)
Luis Pons, (301) 504-1628, lpons@ars.usda.gov
17 de noviembre 2004

Precisamente cómo responden los genes en hongos y malas hierbas a los pesticidas naturales, y catalogar estas respuestas, es el foco de estudios innovadores por científicos del Servicio de Investigación Agrícola (ARS) en Oxford, Misisipí.

El fisiólogo de plantas Stephen O. Duke, el biólogo molecular Scott Baerson y el genetista molecular de plantas Zhiqiang Pan trabajan en la Unidad de Investigación de Utilización de Productos Naturales, mantenida por el ARS en Oxford. Allí, ellos están usando la tecnología de microarreglo de genes para estudiar cómo los fungicidas y herbicidas naturales afectan un proceso genético llamado transcripción.

La mayoría de genes se expresan como proteínas. La transcripción es la primera de dos etapas por las cuales los genes pasan en este proceso. Durante la transcripción, la información genética del ADN se pasa al ARN mensajero. La segunda etapa, cuando los datos del ARN mensajero se transfieren a la proteína, se llama la traducción.

Los investigadores actualmente están catalogando los efectos, llamados "modos de acción" (MOAs por sus siglas en inglés) de los fungicidas y herbicidas naturales en los genes. Esta información será colectada en una "biblioteca" de transcripción de genes para los fungicidas. Una "biblioteca" semejante será recopilada eventualmente, según Duke.

Poco a poco, las plantas y los hongos han desarrollado resistencia a muchos pesticidas agrícolas. Esto causa la necesidad de descubrir compuestos biológicos, o biocidas, con nuevos modos de acción.

Los organismos tratados con pesticidas responden alterando las transcripciones de sus genes, y diferentes pesticidas causan diferentes patrones de transcripción. Las "huellas digitales" resultantes pueden ser documentadas y catalogadas.

Según Duke, las "bibliotecas" de estas "huellas digitales" harán posible la investigación de nuevos biocidas con modos de acción desconocidos, para verificar si sus "huellas digitales" son semejantes a otros MOAs y, por consiguiente, justifican ensayos adicionales. También, este enfoque puede ayudar a los investigadores a identificar los blancos anteriormente desconocidos de biocidas novedosos, basado en cuales de los genes son afectados por el compuesto.

La tecnología de microarreglo del ADN ayuda a identificar los MOAs porque simultáneamente provee los datos por cada uno de los genes en un microorganismo.

Cualesquier bibliotecas desarrolladas serán disponible al público después de la verificación de su fiabilidad. Pero Duke dijo todavía hay mucho trabajo que hacer.

ARS es la agencia principal de investigaciones científicas del Departamento de Agricultura de EE.UU.