Группа испанских исследователей создала растения, которые светятся в темноте и меняют цвет при заражении вирусами, что позволит с помощью обычных камер раньше выявлять болезни и вредителей сельхозкультур.
Технология, созданная испанскими исследователями, позволит на ранней стадии выявлять вредителей и болезни сельскохозяйственных культур благодаря растениям, которые светятся в темноте и меняют цвет при заражении вирусами.
РЕКЛАМА
РЕКЛАМА
Исследование, проведенное Институтом молекулярной и клеточной биологии растений (IBMCP), входящим в состав CSIC и Политехнического университета Валенсии (UPV), привело к созданию биологической системы обнаружения инфекций. Работа опубликована в журнале Nature Communications и открывает новый путь к выявлению заболеваний у сельхозкультур.
Разные световые сигналы в зависимости от состояния здоровья
Вдохновившись биолюминесценцией грибов, команда исследователей разработала систему, которая позволяет растениям излучать разные световые сигналы в зависимости от их состояния. Изменение свечения указывает на присутствие вируса еще до появления видимых симптомов и может фиксироваться обычными камерами.
В системе используются четыре фермента, которые модифицируют природное для растений соединение, кофейную кислоту, чтобы при окислении постоянно образовывалась молекула, способная излучать зеленый свет. Эта реакция превращает растения в световые датчики собственного состояния здоровья.
Генно-модифицированные растения с генами грибной биолюминесценции
Команда испытала систему на трансгенных растениях Nicotiana benthamiana, вида, родственного табаку и широко используемого в исследованиях. Для этого с помощью модифицированных вирусов были внедрены гены грибной биолюминесценции, что позволило наглядно отслеживать развитие инфекции и пораженные участки.
Затем исследователи создали сторожевую систему, способную выявлять заражение потивирусами по изменению цвета света, испускаемого растением. При отсутствии вируса растения сохраняют постоянный желтый сигнал, а при заражении фермент патогена запускает изменение цвета, заметное с помощью недорогих устройств, что облегчает раннее обнаружение.
Традиционные методы диагностики заболеваний растений, такие как ПЦР или ELISA, обеспечивают высокую точность при выявлении генетического материала или белков вирусов. Однако их применение требует времени, специализированного оборудования и квалифицированного лабораторного персонала.
Растения-«стражи», способные сигнализировать о первых вспышках
На первом этапе систему можно будет использовать для раннего мониторинга вирусных заболеваний в теплицах и других контролируемых посевах, задействуя растения-«стражи», которые способны предупреждать о первых вспышках инфекции.
В дальнейшем эту технологию можно будет адаптировать для других патогенов, таких как бактерии и грибы, и она может стать ключевым инструментом на фоне распространения новых сельскохозяйственных угроз, связанных с изменением климата.
В проекте также участвуют Центр биологических исследований Маргариты Салас (CIB-CSIC), Центральное исследовательское подразделение по медицине Валенсийского университета и лондонская лаборатория MRC Laboratory of Medical Sciences, которые внесли вклад в разработку этой технологии раннего обнаружения.