Универсальный наносенсор позволяет отслеживать гормон роста растений в реальном времени
Исследователи создали первый в мире флуоресцентный наносенсор ближнего инфракрасного (NIR) диапазона, способный к универсальному, неразрушающему и прямому детектированию индол-3-уксусной кислоты (IAA) — основного биологически активного ауксина, контролирующего развитие, рост и реакцию растений на стресс.
Ауксины, особенно IAA, играют центральную роль в регуляции ключевых процессов: деления и удлинения клеток, развития корней и побегов, реакции на свет, тепло и засуху.
Существующие методы детекции IAA, например, жидкостная хроматография, требуют отбора образцов ткани, что вредит растению. Они часто измеряют эффекты IAA, а не сам гормон, и не являются универсальными для разных видов. Существующие биосенсоры требуют генетической модификации растения.
Новый наносенсор от SMART позволяет напрямую и в реальном времени отслеживать уровень ауксина в живых растениях с высокой точностью. Он использует NIR-визуализацию для неинвазивного мониторинга колебаний IAA в тканях (листьях, корнях, семядолях) и способен обходить интерференцию хлорофилла для надежных измерений даже в плотно пигментированных тканях.
Технология не требует генетической модификации и может быть интегрирована в существующие сельскохозяйственные системы.
Сенсор состоит из однослойных углеродных нанотрубок (SWNTs), обернутых специально разработанным полимером, что позволяет детектировать IAA через изменения интенсивности NIR-флуоресценции.
Он успешно протестирован на нескольких видах (Arabidopsis, Nicotiana benthamiana, чой-сам, шпинат) и может картировать реакцию IAA на различные условия: затенение, слабое освещение, тепловой стресс.
«Ауксин — это центральный сигнал роста живых растений, и эта работа дает нам способ использовать его, чтобы предоставить новую информацию фермерам и исследователям», — сказал профессор Майкл Страно, соавтор статьи.
В перспективе команда планирует:
- Комбинировать несколько сенсорных платформ для одновременного детектирования IAA и связанных метаболитов.
- Использовать микронити для высоколокализованного, тканеспецифического зондирования.
- Сотрудничать с промышленными партнерами для внедрения технологии в практику.
Исследование опубликовано в журнале ACS Nano в статье «A Near-Infrared Fluorescent Nanosensor for Direct and Real-Time Measurement of Indole-3-Acetic Acid in Plants».