Зерновые культуры превратили в живые биосенсоры

Учёные создали инструменты, позволяющие злаковым культурам, таким как кукуруза, работать в качестве живых биосенсоров, визуально сигнализирующих о наличии в окружающей среде определённых химических веществ.

Setaria viridis, вид травы, сходный с кукурузой и сорго, генетически модифицированный для производства природного пурпурного пигмента антоциана. Дикий тип (зелёные растения) — слева, модифицированные растения (пурпурные) — справа. Автор: Donald Danforth Plant Science Center

Исследователи из Научного центра Дональда Дэнфорта, Университета Флориды и Университета Айовы разработали генетические схемы, которые «включают» в травах выработку видимого пурпурного пигмента — антоциана — в ответ на специфические химические сигналы. При использовании вместе с системами гиперспектрального анализа и дистанционного зондирования эти растения могут сообщать о крайне низких уровнях химического загрязнения или других неблагоприятных условиях.

«Что, если растения могли бы предупреждать фермеров о неблагоприятных условиях или нежелательных химикатах?» — задались вопросом исследователи.

Ключевые достижения включают идентификацию факторов транскрипции для запуска производства антоциана, демонстрацию работы системы в целых растениях и разработку методов неразрушающего дистанционного обнаружения изменений пигментации.

«Зерновые культуры — основа глобальной продовольственной безопасности. Возможность использовать растения в качестве часовых в поле может повысить эту безопасность и улучшить устойчивость сельского хозяйства», — заявил ведущий исследователь Дмитрий Нусинов.

Все молекулярные инструменты и методы обнаружения были размещены в публичных репозиториях, чтобы другие учёные могли развивать эту технологию. Это важный шаг к созданию систем мониторинга на основе растений, способных обнаруживать загрязнение или химический дрейф, что может трансформировать управление сельским хозяйством.

Исследование опубликовано в журнале Plant Biotechnology Journal.