Hiszpańscy naukowcy opracowali rośliny, które świecą w ciemności i zmieniają kolor po zakażeniu wirusem, co umożliwi wczesne wykrywanie chorób upraw.
Technologia opracowana przez hiszpańskich naukowców pozwoli wcześnie wykrywać szkodniki i choroby upraw dzięki roślinom, które świecą w ciemności i zmieniają kolor po zakażeniu wirusem.
REKLAMA
REKLAMA
Badania prowadzone w Instytucie Biologii Molekularnej i Komórkowej Roślin (IBMCP), jednostce CSIC i Politechniki w Walencji (UPV), doprowadziły do powstania biologicznego systemu wykrywania infekcji. Wyniki opublikowano w „Nature Communications” i otwierają nową drogę do identyfikowania chorób w uprawach.
Różne sygnały świetlne w zależności od stanu zdrowia roślin
Zainspirowani bioluminescencją grzybów badacze opracowali system, który pozwala roślinom wysyłać różne sygnały świetlne w zależności od ich kondycji. Zmiana emisji światła ujawnia obecność wirusów jeszcze zanim pojawią się widoczne objawy i może być rejestrowana zwykłymi kamerami.
System wykorzystuje cztery enzymy, które modyfikują naturalny związek obecny w roślinach, kwas kawowy, i wytwarzają cząsteczkę zdolną do stałej emisji zielonego światła podczas utleniania. Dzięki tej reakcji rośliny stają się świecącymi sensorami własnego stanu zdrowia.
Rośliny transgeniczne z genami bioluminescencji grzybów
Zespół przetestował system na roślinach transgenicznych 'Nicotiana benthamiana', gatunku spokrewnionego z tytoniem, powszechnie wykorzystywanego w badaniach. Do roślin wprowadzono geny bioluminescencji grzybów za pomocą zmodyfikowanych wirusów, co umożliwiło obserwowanie gołym okiem rozwoju infekcji i obszarów porażonych.
Naukowcy stworzyli następnie system strażniczy, zdolny wykrywać infekcję potywirusami poprzez zmianę koloru światła emitowanego przez roślinę. Gdy wirusa nie ma, rośliny wysyłają stały żółty sygnał, a po zakażeniu enzym patogenu uruchamia zmianę barwy, widoczną przy użyciu niedrogich urządzeń, co ułatwia wczesne wykrywanie.
Tradycyjne techniki diagnostyki chorób roślin, takie jak PCR czy ELISA, bardzo precyzyjnie identyfikują materiał genetyczny lub białka wirusów. Wymagają jednak czasu, specjalistycznej aparatury i wykwalifikowanego personelu laboratoryjnego.
Rośliny–strażnicy sygnalizujące pierwsze ogniska
System można by początkowo wykorzystywać do wczesnego monitorowania chorób wirusowych w szklarniach i uprawach kontrolowanych, z użyciem roślin–strażników zdolnych do sygnalizowania pierwszych ognisk zakażeń.
W przyszłości tę technologię będzie można dostosować także do innych patogenów, takich jak bakterie i grzyby, i uczynić z niej kluczowe narzędzie w obliczu rozprzestrzeniania się nowych zagrożeń dla rolnictwa związanych ze zmianą klimatu.
W projekcie uczestniczą także Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas (CIB-CSIC), Centralna Jednostka Badawcza w Dziedzinie Medycyny Uniwersytetu w Walencji oraz MRC Laboratory of Medical Sciences w Londynie, które wniosły wkład w rozwój tej technologii wczesnego wykrywania.