Инженер создаёт прибор для изучения влияния генов и среды на признаки растений

Чтобы точно оценить производительность новых линий растений в разных условиях, нужен доступный инструмент с достаточным масштабом, гибкостью и разрешением. Такой прибор, «теплицу на чипе», разрабатывает команда под руководством Лян Донга, доцента электротехники и вычислительной техники в Университете штата Айова.

Суть разработки:

Прибор объединяет миниатюрные теплицы, микрофлюидные технологии для точного контроля условий роста и инструменты больших данных для анализа. Это «преобразующий скачок» в фенотипике — изучении наблюдаемых признаков растений.

Финансирование и статус:

Проект стартовал почти два года назад с гранта в $119 500 от Института наук о растениях Айовы. Сейчас он поддерживается трёхлетним грантом Национального научного фонда (NSF) в $697 550. Первая техническая статья опубликована в журнале Lab on a Chip (онлайн и в выпуске от 7 апреля).

Как это работает:

  1. Мини-теплицы точно контролируют интенсивность света, влажность, температуру, CO2, химические вещества и даже патогены.
  2. Вертикальные прозрачные чипы с семенами помещаются в теплицы. Сотни таких камер могут одновременно выращивать тысячи растений в разных условиях. Текущая цель — 128 независимых камер.
  3. Роботизированная система с камерой делает тысячи изображений клеток, семян, корней и побегов, фиксируя цвет листьев, развитие корней и размер побегов.
  4. Инструменты больших данных помогают хранить, управлять и анализировать все собранные фото.

Значение и применение:

Система позволит проводить эксперименты по фенотипированию, невозможные при текущих методиках. Отдельные компоненты уже используются в совместных проектах:

  • С агеномом Томасом Любберштедтом — изучение прорастания пыльцы при разных температурах.
  • С Маданом Бхаттачарджи — изучение взаимодействия грибковых патогенов с семенами сои при разном уровне влажности.

В перспективе инструментарий может быть расширен для исследований насекомых или мелких рыб, а в будущем — стать коммерческим прибором для биологов по всему миру.

2014-03-25