Что лучше молекулярной диагностики

Новый метод раннего обнаружения бактериальных инфекций

Еще недавно мы мечтали: «Был бы такой прибор, чтобы можно было быстро просканировать растение на наличие болезней!». Теперь это не фантазия. Ученые из междисциплинарной исследовательской группы DiSTAP открыли метод быстрого обнаружения и количественного определения ранней бактериальной инфекции в сельскохозяйственных культурах.

Не ждите развития болезни – лечите сейчас!

Метод основан на рамановской спектроскопии. Спектральные биомаркеры комбинационного рассеяния и диагностический алгоритм позволяют провести неинвазивную (без внешнего вмешательства) и раннюю диагностику инфекций. Обнаружить инфекцию теперь можно на более ранней стадии и с большей точностью, чем это было возможно прежде. – Это позволит быстро и избирательно удалять патогенную нагрузку и сдерживать распространение болезней на другие соседние культуры, – сказал соруководитель DiSTAP, профессор и соавтор исследования Чуа Нам Хай (Chua Nam Hai).

Традиционная диагностика болезней растений – это всего лишь визуальный осмотр на наличие уже проявившихся симптомов. Так можно выявить только степень тяжести заболевания. «Методы визуального осмотра часто малоэффективны, так как симптомы обычно проявляются на относительно поздних стадиях заражения, когда патогенная нагрузка уже велика, а круг восстановительных мероприятий ограничен», – отметил главный исследователь DiSTAP, профессор Массачусетского технологического института, соавтор, Раджив Рам (Rajeev Ram).

Вместо того, чтобы ждать, когда появятся симптомы, исследователи DiSTAP предлагают ликвидировать болезнь в зародыше.

Почему молекулярная диагностика уступает?

Существующие методы молекулярного обнаружения тоже могут выявить бактериальную инфекцию в растениях. Но их применение часто ограничено. В первую очередь это связано с тем, что проведение анализа неудобно в «полевых» условиях: из-за его высокой стоимости и громоздкости необходимого оборудования. Это делает метод непрактичным для профессиональных овощеводов. Кроме того, чтобы выявить инфекцию, нужно наличие последовательности генов и антител, специфичных для патогена.

Портативный спектрометр вместо лаборатории

Уже сейчас исследователи работают над созданием высокопроизводительных, портативных спектрометров для диагностики широкого круга болезней. С помощью этих приборов можно будет легко и быстро провести спектральный анализ, что может стать решающим для спасения культуры.

– Используя метод диагностического алгоритма, мы экспериментировали с несколькими съедобными растениями, такими, как Чой Сум, – сказал главный исследователь DiSTAP, соавтор исследования, доктор Раджани Сароджам (Rajani Sarojam). – Результаты показали, что метод может быстро обнаруживать и количественно оценивать реакцию врожденного иммунитета у растений, зараженных бактериальными патогенами.

Исследователи DiSTAP утверждают, что этот метод переломит ход борьбы с болезнями растений и увеличит рентабельность сельскохозяйственных предприятий в несколько раз. Эффект будет достигнут за счет роста производительности и значительного сокращения потерь урожая.

Какие болезни диагностируют уже сегодня

Портативный спектрометр способен обнаружить, к примеру, зарождение в растении «синдрома избегания тени» (shade avoidance syndrome (SAS). Благодаря этому овощеводы могут вовремя принять меры и спасти урожай.

SAS – это адаптивная реакция и необратимое явление, при котором растение тянется к большему количеству света, чтобы преодолеть затененные условия. Это приводит к ряду проблем: нарушение развития листьев, раннее цветение, ослабление структуры растения и иммунной системы. Спектрометр измеряет уровни каротиноидов, что может указать, есть ли у растения SAS. Раньше диагностировать SAS можно было только наблюдая за структурными изменениями.

Диагностика стресса растения

Дефицит питательных веществ тоже можно обнаружить до появления первых видимых симптомов и последующей потери урожая. Поможет портативный датчик комбинационного рассеяния света. Он крепится вокруг листа, чтобы в режиме реального времени с помощью спектрального анализа мониторить количество растительных метаболитов. В случае, если растение начнет испытывать нехватку веществ, овощевод может успеть исправить ситуацию, прежде чем дефицит отразится на развитии культуры.

Источник: www.hortidaily.com, www.agritechtomorrow.com, www.nature.com