Ученые хотят «поговорить» с растениями с помощью нового инструмента

09.10.2023 5 109
Фермер на кукурузном поле

Представьте себе, если бы люди могли «разговаривать» с растениями и предупреждать их о приближающихся атаках вредителей или экстремальных погодных условиях. Команда ученых-растениеводов из лаборатории Сейнсбери Кембриджского университета (SLCU) хочет превратить эту научную фантастику в реальность, используя световые сообщения для «разговора» с растениями.

Ранние лабораторные эксперименты с табаком ( Nicotiana benthamiana ) продемонстрировали, что он может активировать естественный защитный механизм растения (иммунный ответ), используя свет в качестве стимула (посланника). Свет служит универсальным средством повседневного человеческого общения, например, сигнализацией на светофоре, пешеходном переходе или статусе магазина открыто-закрыто.

Метод предполагает введение светочувствительных белков в клетки, которыми исследователи хотят управлять. Таким образом, они могут запускать и выключать многие процессы в этих клетках с помощью света.

Последнее исследование ученых, опубликованное в журнале PLOS Biology, описывает новый инструмент под названием Highlighter, который использует определенные условия освещения для активации экспрессии целевого гена в растениях, например, для запуска их защитных механизмов – людей, «разговаривающих» с растениями.

Идея о том, что люди могут общаться с растениями на значимом уровне, уже давно захватила воображение общества. Если бы такая возможность была, она могла бы произвести революцию в сельском хозяйстве и наших отношениях с растениями.

«Если бы мы могли предупредить растения о надвигающейся вспышке болезни или нападении вредителей, растения могли бы затем активировать свои естественные защитные механизмы, чтобы предотвратить широкомасштабный ущерб», — сказал доктор Александр Джонс. «Мы также могли бы информировать растения о приближающихся экстремальных погодных явлениях, таких как периоды жары или засухи, позволяя им корректировать характер своего роста или экономить воду. Это может привести к более эффективным и устойчивым методам ведения сельского хозяйства и снизить потребность в химикатах».

Бо Ларсен, который разработал Highlighter во время работы в SLCU, приблизил нас на важный шаг к цели «разговора» с растениями, создав управляемую светом систему экспрессии генов (систему оптогенетики) из прокариотической системы в эукариотическую систему, адаптированную для растений.

При применении на растениях Highlighter использует минимально инвазивные световые сигналы для активации и инактивации, и на него не влияет цикличность света и темноты в камерах роста.

Текущая система Highlighter неактивна в условиях синего света и активна в темноте, а также в условиях белого, зеленого света и, что загадочно, красного света. Планируется дальнейшая работа по развитию Highlighter, но команда уже продемонстрировала оптогенетический контроль над иммунитетом растений, производством пигментов и желтым флуоресцентным белком, причем последний на клеточном уровне.

«Highlighter — это важный шаг вперед в разработке инструментов оптогенетики растений, и его генный контроль с высоким разрешением может быть применен для изучения широкого спектра фундаментальных вопросов биологии растений», — добавил доктор Джонс. «Набор инструментов для выращивания растений с разнообразными оптическими свойствами также открывает захватывающие возможности для улучшения урожая. Например, в будущем мы могли бы использовать один режим освещения, чтобы вызвать иммунный ответ, а затем другой режим освещения, чтобы точно определить время определенного признака, например, цветения или созревания».

Источник: www.futurefarming.com

Поделиться:

Похожие статьи