Новый метод лазерной технологии раскрывает взаимодействие корней с почвенными организмами

Новый метод использования специальной лазерной системы, разработанной в Колледже сельскохозяйственных наук Университета Пенсильвании восемь лет назад, позволяет исследователям увидеть, как почвенные организмы влияют на корни растений. Это открытие имеет значение для будущей селекции более устойчивых и продуктивных сельскохозяйственных культур.

"Это исследование показывает, как мы можем использовать лазерную абляционную томографию (laser ablation tomography, LAT) для визуализации анатомии корней нескольких видов сельскохозяйственных культур и наблюдения за тем, как почвенные организмы, такие как грибы, нематоды и насекомые, взаимодействуют с этими корнями в трёх измерениях", — сказал профессор Джонатан Линч.

Технология LAT позволяет измерять спектры света, излучаемые различными клетками, срезаемыми лазером, чтобы дифференцировать ткани на основе их химического состава.

"LAT не только даёт нам новую перспективу взаимодействия корней и почвенных организмов, но и позволяет обрабатывать множество образцов корней за короткое время", — отметил Линч. Эта высокая пропускная способность устраняет серьёзное ограничение для исследований, направленных на выведение культур, более устойчивых к почвенным патогенам.

В исследовании, опубликованном в Journal of Experimental Botany, учёные использовали LAT для анализа:

• Корней кукурузы, колонизированных арбускулярными микоризными грибами.
• Корней кукурузы, поврежденных западным кукурузным жуком.
• Корней ячменя, зараженных злаковой цистовой нематодой.
• Корней фасоли обыкновенной, поврежденных грибами Fusarium.

Ультрафиолетовое возбуждение поражённых тканей корня привело к различным сигналам естественной флуоресценции, что позволило классифицировать ткани и анатомические особенности. Система отображала образцы в 3D, позволяя количественно оценить объём и распределение грибковой колонизации, повреждений от насекомых, участков питания нематод и тканей, пораженных Fusarium.

"Благодаря возможности быстро обрабатывать множество образцов, LAT служит отличным инструментом для крупномасштабного скрининга и изучения генетического контроля анатомии корней и их взаимодействия с почвенными организмами", — заявил исследователь Кристофер Строк.

Лазерная абляционная томография проводится всего в двух других местах в мире: в компании Lasers for Innovative Solutions (L4IS) и в Ноттингемском университете (Великобритания), который сотрудничает с Университетом Пенсильвании.

"Конечная цель моей лаборатории — проводить исследования, которые приведут к созданию культур с лучшим ростом в условиях ограниченной доступности воды и питательных веществ, и LAT — важный инструмент для достижения этой цели", — заключил Линч.