Датчик, способный точно и в режиме реального времени измерять концентрацию гормонов в растениях с минимальным ущербом, может пролить свет на то, как гормоны влияют на реакцию растений на болезни и стресс. При дальнейшем развитии он может стать частью сельскохозяйственного инструментария для раннего выявления болезней или стресса, позволяя фермерам вмешиваться до значительного ущерба урожаю.
Статья, описывающая эту технологию, опубликована в журнале [Science Advances](https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ads8733).
Гормоны растений регулируют ключевые аспекты жизненного цикла растений
Гормоны растений регулируют ключевые аспекты жизненного цикла растений, включая рост и реакцию на окружающую среду. В этом исследовании учёные KAUST сосредоточились на двух гормонах, связанных с реакцией на стресс и болезни: салициловой кислоте и ауксине.
Существующие методы измерения концентрации гормонов
Существующие методы измерения концентрации этих и других гормонов основаны на генетической инженерии или деструктивном отборе проб и не могут быть легко использованы для немодельных растений. Хотя они эффективны для лабораторных исследований, они слишком трудоёмки и дороги для использования в сельском хозяйстве. Эти методы также предоставляют лишь один снимок во времени, а не возможность непрерывного мониторинга.
Новый датчик
Новый датчик преодолевает эти проблемы. Это электрохимический датчик, который определяет концентрацию ауксина и салициловой кислоты на основе изменений в электроокисляющем токе.
Электроды помещаются на поверхность листа, а микроиглы проникают через внешнюю поверхность листа. Платиновые микроиглы покрыты матрицей из углеродных нанотрубок и магнетита, образуя сложную поверхность, которая может связываться с ауксином и салициловой кислотой.
Когда напряжение прикладывается к электродам, электроны переносятся от гормонов к микроиглам. Датчик измеряет перенос электронов — электрический ток — для определения концентрации гормонов.
Исследователи показали, что датчик может измерять ауксин и салициловую кислоту по отдельности и вместе в растениях табака и Arabidopsis. В отличие от других методов обнаружения, датчик можно использовать и с немодельными растениями, что делает его перспективным инструментом для применения в сельском хозяйстве.
Измерение уровней салициловой кислоты и ауксина может показать, реагирует ли растение на стресс или борется с болезнью.
«Эту технологию можно объединить с другими элементами, такими как часовые растения, генетически модифицированные для большей восприимчивости к определённому типу стресса», — объясняет Абдулла Буххамсin, возглавлявший исследование.
«Это захватывающий шаг вперёд для науки о растениях и сельского хозяйства», — говорит Халед Салама, старший автор исследования. «Возможность отслеживать стресс растений в режиме реального времени, не повреждая растение, открывает окно в их реакцию на сложные условия».
«Это особенно важно для таких стран, как Саудовская Аравия, где экстремальная жара и ограниченное количество воды являются проблемами для фермеров. Такие инструменты могут помочь сделать сельское хозяйство более устойчивым и жизнеспособным здесь и во всём мире», — добавляет он.
Хотя остаются препятствия, которые необходимо преодолеть, прежде чем эта технология может быть использована в полевых условиях, исследователи продолжают работу над улучшением датчика. Необходимы повторные измерения для отслеживания уровней гормонов в течение времени, но эффективность датчика снижается по мере накопления материала на электродах. Был внедрён метод электрохимической очистки, чтобы значительно продлить срок службы датчика, но Буххамсin говорит, что он ещё не достаточен для использования в полевых условиях.
«Сейчас это отличный инструмент для исследований. Наша цель — адаптировать его для использования на фермах», — говорит Буххамсin. «Фермеры будут использовать его, обнаруживать стресс, понимать, что происходит, и вмешиваться на ранней стадии. Например, при болезни они смогут обнаружить её достаточно рано, чтобы действовать до распространения патогена. Это сократит площадь, требующую лечения, и поможет смягчить как коммерческие потери, так и потери урожая».
Предоставлено [King Abdullah University of Science and Technology](https://www.kaust.edu.sa/en)
Другие новости по теме
- Исследование обнаружило, что крабы-галл развили светящиеся узоры, чтобы прятаться в коралловых убежищах
- Исследование показывает, что пение самок птиц может помогать в поиске «хороших пап».
- Экосистема возрастом 300 миллионов лет в северном Иллинойсе включает три палеосреды
- Новый метод нацеливания на неупорядоченные белки может ознаменовать новую эру в медицине
- Генетические различия определяют порог размера для муравьиных маток и рабочих особей.
- Они пробурили Монблан… и обнаружили климатический секрет возрастом 12 000 лет
- Новое открытие раскрывает механизм взаимодействия двух белков при обнаружении повреждений ДНК, вызванных ультрафиолетом
- Скрытая история, стоящая за каждым цветком розы, распустившимся этим летом
- Микробы в глубоководных вулканах помогают учёным узнать о зарождении жизни на Земле и, возможно, о жизни за пределами нашей планеты.
- Греция создаст новые морские заповедники для защиты подводной дикой природы
Другие новости на сайте
- «Полые молекулы» выборочно извлекают циклогексан для более экологичного разделения углеводородов
- Новый генетический метод в криминалистике помогает раскрывать сложные дела о преступлениях против дикой природы
- Исследование обнаружило, что крабы-галл развили светящиеся узоры, чтобы прятаться в коралловых убежищах
- Исследование показывает, что пение самок птиц может помогать в поиске «хороших пап».
- Экосистема возрастом 300 миллионов лет в северном Иллинойсе включает три палеосреды
- Gamesquare увеличивает резервы в ETH и запускает стратегию доходности NFT
- Руководитель Shiba Inu описывает, как будет проходить сезон альткоинов и как будет вести себя токен SHIB
- Миссия TRACERS: два спутника исследуют магнитное пересоединение в земном куполе
- Новый метод нацеливания на неупорядоченные белки может ознаменовать новую эру в медицине
- MIT Learn открывает новые горизонты обучения