Ученые из Института молекулярной и клеточной биологии растений (IBMCP) в Испании создали генетически модифицированные растения, которые начинают менять цвет свечения при заражении вирусами. Разработка позволяет выявлять инфекцию еще до появления видимых симптомов. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications (NatCom).
Новая технология основана на механизме биолюминесценции грибов. Исследователи встроили в растения набор генов, благодаря которым они постоянно светятся в темноте. Для работы системы используется кофейная кислота — природное соединение, присутствующее в тканях растений. Под действием специальных ферментов она превращается в молекулу, способную излучать свет.
В обычном состоянии растения испускают желтое свечение. Однако при заражении вирусами из группы потивирусов — одной из наиболее распространенных причин болезней сельскохозяйственных культур — цвет сигнала меняется на зеленый. Такое изменение можно зафиксировать с помощью обычной цифровой камеры без сложного лабораторного оборудования.
Технологию протестировали на растениях Nicotiana benthamiana, близком «родственнике» табака, который широко используется в биологических исследованиях. В ходе экспериментов «сторожевые» растения размещали рядом с зараженными томатами. Система смогла обнаружить инфекцию еще до того, как на томатах появились внешние признаки заболевания.
По словам авторов работы, новый подход может стать альтернативой традиционным методам диагностики, таким как иммуноферментный анализ, которые требуют отбора образцов и лабораторных исследований. В отличие от них, биолюминесцентные растения способны непрерывно контролировать наличие вирусов в автономном режиме.
Ученые считают, что разработка может использоваться для раннего мониторинга заболеваний в теплицах и на сельскохозяйственных плантациях. Для этого достаточно разместить небольшое количество растений-детекторов среди основной культуры, чтобы своевременно выявлять вспышки инфекции и предотвращать их распространение.
Ранее ученые выяснили, что пчелы выбирают цветы так же, как люди выбирают рестораны.