Биосенсор обнаруживает ранние признаки стресса у растений для предотвращения потери урожая из-за климата
Исследователи из Факультета сельского хозяйства, продовольствия и окружающей среды им. Роберта Х. Смита Еврейского университета в Иерусалиме разработали метод обнаружения признаков стресса у растений до того, как им будет нанесён ущерб.
Растения подвергаются воздействию различных погодных условий и других внешних факторов, которые вредят им и влияют на их способность к фотосинтезу и плодоношению. Раннее предупреждение о стрессе позволило бы фермерам принять меры для защиты урожая, предотвратить значительные потери и обезопасить продовольственные ресурсы.
В новом исследовании, опубликованном в Plant Physiology, учёные представили молекулярные биосенсоры, встроенные в картофель, которые позволяют проводить мониторинг сигналов стресса в растениях в реальном времени.
Целью исследования была разработка инновационной методики для раннего обнаружения стресса и недостатка питания без повреждения самого растения. Исследователи сосредоточились на картофеле (Solanum tuberosum) как на важной продовольственной культуре, составляющей 40% экспорта Израиля и критически важной для глобальной продовольственной безопасности.
С помощью генной инженерии команда ввела ген, кодирующий флуоресцентный белок, который сообщает об уровне активных форм кислорода — высокореактивных молекул, накопление которых сигнализирует о стрессовых реакциях. Биосенсор был нацелен на хлоропласт — органеллу клетки, ответственную за фотосинтез. Учёные смогли отслеживать свет, излучаемый биосенсорами, и определять начальную фазу стрессовых реакций растения.
«Используя флуоресцентную камеру с чрезвычайно высокой чувствительностью, мы смогли отслеживать флуоресцентные сигналы, излучаемые биосенсорами, и заметили накопление активных форм кислорода на ранних этапах реакции на стрессовые условия, такие как засуха, экстремальная температура и высокая освещённость», — пояснил доктор Шило Розенвасер.
Исследователи полагают, что применение биосенсоров может быть расширено на другие ключевые культуры, что поможет остановить волну продовольственной нестабильности и неурожаев из-за изменений климата во всём мире.