Новый метод для отбора отдельных фотосинтезирующих клеток

Новое исследование, опубликованное в журнале Science Advances, демонстрирует, как микрофлюидные технологии можно использовать для идентификации, изоляции и размножения отдельных фотосинтетически активных клеток. Это открывает возможности для фундаментальных исследований, промышленных применений и лучшего понимания экосистем.

В природе фотосинтезирующие организмы вынуждены адаптировать свою физиологию к динамичным условиям. Однако не все организмы одинаково эффективны в этой тонкой настройке. Селекция более устойчивых или продуктивных фенотипов в естественных популяциях растений тысячелетиями лежала в основе сельского хозяйства.

Микроводоросли и цианобактерии обладают схожим потенциалом для производства биоэнергии и биосинтеза пищевых продуктов и химикатов. Однако до сих пор инструменты для их отбора были грубыми и громоздкими, полагаясь на массовые культуры.

В новом исследовании международная команда учёных представила новую микрофлюидную технологию под названием «PhenoChip». Она позволяет идентифицировать и отбирать одноклеточные фототрофы в контролируемых условиях, релевантных для окружающей среды.

«Подобно нашим предкам, отбиравшим более засухоустойчивые растения, мы теперь можем выбирать и размножать отдельные фенотипы и задавать фундаментальные вопросы», — говорит первый автор Ларс Берендт.

В качестве первого доказательства концепции команда использовала PhenoChip на клетках симбионта кораллов Symbiodinium, важных для здоровья рифов. Клетки подвергали термической и химической обработке, что позволило идентифицировать отдельные клетки с повышенной устойчивостью к повышению температуры. Были отобраны клетки, сохранявшие специфические фенотипы в течение нескольких поколений.

Таким образом, технология может помочь в инициативах по смягчению угроз для коралловых рифов из-за прогнозируемых изменений температуры поверхности моря.

«Мы могли бы использовать PhenoChip для создания «библиотеки» желаемых фенотипов Symbiodinium и попытаться снабжать эти симбионты — которые не были генетически модифицированы, а отобраны за естественную устойчивость — обесцвеченным кораллам в лабораторных условиях», — отмечает Берендт.