Ομάδα Ισπανών ερευνητών ανέπτυξε φυτά που φωσφορίζουν και αλλάζουν χρώμα όταν μολύνονται από ιούς, επιτρέποντας έγκαιρη ανίχνευση ασθενειών στις καλλιέργειες με κοινές κάμερες
Μια τεχνολογία που ανέπτυξαν Ισπανοί ερευνητές θα επιτρέπει την έγκαιρη ανίχνευση παρασίτων και ασθενειών στις καλλιέργειες χάρη σε φυτά που φωσφορίζουν στο σκοτάδι και αλλάζουν χρώμα όταν μολύνονται από ιούς.
ΔΙΑΦΉΜΙΣΗ
ΔΙΑΦΉΜΙΣΗ
Η έρευνα που πραγματοποιήθηκε στο Ινστιτούτο Μοριακής και Κυτταρικής Βιολογίας Φυτών (IBMCP), το οποίο υπάγεται στο CSIC και στο Πολυτεχνικό Πανεπιστήμιο της Βαλένθια (UPV), οδήγησε στη δημιουργία ενός βιολογικού συστήματος ανίχνευσης λοιμώξεων. Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο «Nature Communications» και ανοίγει έναν νέο δρόμο για την αναγνώριση ασθενειών στις καλλιέργειες.
Εκπομπή διαφορετικών σημάτων φωτός ανάλογα με την κατάσταση υγείας
Εμπνευσμένη από τη βιοφωταύγεια των μυκήτων, η ερευνητική ομάδα ανέπτυξε ένα σύστημα που επιτρέπει στα φυτά να εκπέμπουν διαφορετικά σήματα φωτός ανάλογα με την κατάσταση της υγείας τους. Η μεταβολή του φωτισμού αποκαλύπτει την παρουσία ιών πριν εμφανιστούν ορατά συμπτώματα και μπορεί να εντοπιστεί με συμβατικές κάμερες.
Το σύστημα χρησιμοποιεί τέσσερα ένζυμα που τροποποιούν μια φυσική ένωση των φυτών, το καφεϊκό οξύ, ώστε να παράγεται ένα μόριο ικανό να εκπέμπει σταθερά πράσινο φως όταν οξειδώνεται. Αυτή η αντίδραση μετατρέπει τα φυτά σε φωτεινούς αισθητήρες της ίδιας τους της κατάστασης υγείας.
Γενετικά τροποποιημένα φυτά με γονίδια βιοφωταύγειας από μύκητες
Η ομάδα δοκίμασε το σύστημα σε γενετικά τροποποιημένα φυτά της 'Nicotiana benthamiana', ενός είδους συγγενικού με τον καπνό που χρησιμοποιείται συχνά στην έρευνα. Για τον σκοπό αυτό ενσωμάτωσαν γονίδια βιοφωταύγειας από μύκητες μέσω τροποποιημένων ιών, γεγονός που επέτρεψε την οπτική παρακολούθηση της εξέλιξης της λοίμωξης και των περιοχών που επηρεάζονται.
Στη συνέχεια, οι ερευνητές δημιούργησαν ένα σύστημα φρουρό ικανό να ανιχνεύει λοίμωξη από potyvirus μέσω μιας αλλαγής στο χρώμα του φωτός που εκπέμπει το φυτό. Ελλείψει ιού, τα φυτά διατηρούν ένα σταθερό κίτρινο σήμα, αλλά όταν μολυνθούν, ένα ένζυμο του παθογόνου ενεργοποιεί μια μεταβολή χρώματος που είναι ορατή με οικονομικές συσκευές, διευκολύνοντας την έγκαιρη ανίχνευση.
Οι παραδοσιακές τεχνικές για τη διάγνωση φυτικών ασθενειών, όπως η PCR ή το ELISA, προσφέρουν υψηλή ακρίβεια στον εντοπισμό του γενετικού υλικού ή των πρωτεϊνών των ιών. Ωστόσο, η χρήση τους απαιτεί χρόνο, εξειδικευμένο εξοπλισμό και ειδικά εκπαιδευμένο εργαστηριακό προσωπικό.
Φυτά φρουροί ικανά να προειδοποιούν για τα πρώτα κρούσματα
Το σύστημα θα μπορούσε αρχικά να εφαρμοστεί για την έγκαιρη επιτήρηση ιογενών ασθενειών σε θερμοκήπια και ελεγχόμενες καλλιέργειες, με τη χρήση φυτών φρουρών ικανών να προειδοποιούν για τα πρώτα κρούσματα.
Στο μέλλον, η τεχνολογία αυτή θα μπορούσε να προσαρμοστεί και σε άλλα παθογόνα, όπως βακτήρια και μύκητες, και να εξελιχθεί σε βασικό εργαλείο απέναντι στην εξάπλωση νέων αγροτικών απειλών που συνδέονται με την κλιματική αλλαγή.
Στο έργο συμμετέχουν επίσης το Κέντρο Βιολογικών Ερευνών Margarita Salas (CIB-CSIC), η Κεντρική Ερευνητική Μονάδα Ιατρικής του Πανεπιστημίου της Βαλένθια και το MRC Laboratory of Medical Sciences στο Λονδίνο, τα οποία συνέβαλαν στην ανάπτυξη αυτής της τεχνολογίας έγκαιρης ανίχνευσης.