Новый метод впервые позволил визуализировать патогены на листьях салата в реальном времени

Голландские исследователи из Делфтского технического университета разработали первый в мире метод мониторинга инфекций у растений в реальном времени без необходимости уничтожать их. Это поможет в селекции новых, устойчивых культур с более высокой урожайностью и снизит использование пестицидов. Результаты опубликованы в Nature Communications.

Устойчивые культуры

Учёные исследовали инфекцию ложной мучнистой росы на салате — заболевании, которое обычно становится видимым только на поздних стадиях.

«Существуют устойчивые к ложной мучнистой росе сорта салата, но, подобно коронавирусу, болезнь постоянно эволюционирует в новые варианты, которые всё ещё могут заражать устойчивые растения. Это заставляет учёных и селекционеров постоянно участвовать в гонке по выведению новых устойчивых культур», — объясняет физик Йос де Вит.

Отслеживание в реальном времени

Исследователи из Делфтского технического университета и Утрехтского университета разработали метод, позволяющий визуализировать распространённые инфекции растений. Впервые это можно делать, не убивая растение, и значительно быстрее, чем с помощью обычной микроскопии.

«До сих пор исследователям приходилось убивать растение на каждом этапе процесса, окрашивать его и затем изучать под микроскопом, — говорит доцент по физике визуализации Йерун Калкман. — Теперь с помощью этой новой техники визуализации мы можем отслеживать, как болезнь развивается в живом растении в реальном времени».

Повышение урожайности

Новый инструмент даёт представление о том, как инфекция прогрессирует внутри растения, что помогает в выращивании культур с более широкой устойчивостью к различным заболеваниям.

«Этим культурам требуется меньше пестицидов, они лучше переносят экстремальные погодные условия и в конечном итоге дают гораздо больший урожай. Это означает, что в долгосрочной перспективе можно будет прокормить больше людей на Земле», — отмечает Калкман.

Картирование болезней растений

«Использованная нами техника называется динамической оптической когерентной томографией (dOCT), — говорит Де Вит. — Она включает излучение света и измерение времени, за которое этот свет отражается обратно, подобно ультразвуку, но с использованием света вместо звука. Всего за полторы секунды мы можем получить около 50–100 изображений инфицированного листа салата».

Метод эффективно картирует болезни растений, потому что патогены двигаются больше, чем клетки растения. Присваивая цвет областям с большим движением, можно создать сильный контраст между патогеном и растением. Без dOCT болезнь была бы видна только на гораздо более поздней стадии.

Помимо салата, исследователи продемонстрировали, что их инструмент также работает для других культур, таких как редис и перец, заражённых паразитическими круглыми червями. Для превращения этой техники в удобный инструмент для биологов без технического образования необходимы дальнейшие исследования.