Imaginați-vă că oamenii ar putea „vorbi” cu plantele și le-ar avertiza împotriva atacurilor dăunătorilor sau a vremii extreme. O echipă de oameni de știință în plante de la Sainsbury Laboratory Cambridge University (SLCU) ar dori să transforme această ficțiune științifico-fantastică în realitate folosind mesaje bazate pe lumină pentru a „vorbi” cu plantele, notează FutureFarming.

Evidențiatorul este un instrument nou

Experimentele timpurii de laborator cu tutun (Nicotiana benthamiana) au demonstrat că acestea pot activa mecanismul natural de apărare al plantei (răspunsul imun) folosind lumina ca stimul (mesager). Lumina servește ca mijloc universal de comunicare umană zilnică, de exemplu semnalizarea la semafoare, treceri de pietoni sau starea deschis-închis a unui magazin

Metoda implică introducerea de proteine sensibile la lumină în celule pe care cercetătorii doresc să le controleze. În acest fel, ei pot porni și opri numeroasele procese din acele celule cu ajutorul luminii.

Cea mai recentă cercetare publicată în PLOS Biology, descrie un nou instrument numit Highlighter, care utilizează condiții specifice de lumină pentru a activa expresia unei gene țintă în plante, de exemplu pentru a declanșa mecanismele lor de apărare – oamenii „vorbesc” cu plantele.

Conceptul că oamenii sunt capabili să comunice cu plantele la un nivel semnificativ a captat de multă vreme imaginația oamenilor. Dacă o astfel de capacitate ar fi posibilă, ar putea revoluționa agricultura și relația noastră cu plantele.

Să avertizăm plantele

„Dacă am putea avertiza plantele asupra unui focar de boală iminent sau a unui atac dăunător, plantele și-ar putea activa apoi mecanismele lor naturale de apărare pentru a preveni daunele pe scară largă”, a spus Dr. Alexander Jones.

 „De asemenea, am putea informa plantele despre apropierea de evenimente meteorologice extreme, cum ar fi valurile de căldură sau seceta, permițându-le să își ajusteze modelele de creștere sau să conserve apa. Acest lucru ar putea duce la practici agricole mai eficiente și durabile și ar putea reduce nevoia de substanțe chimice.”

Bo Larsen, care a proiectat Highlighter în timp ce era la SLCU, ne-a făcut un pas major mai aproape de acest obiectiv de a „vorbi” cu plantele prin proiectarea unui sistem de expresie genetică controlată de lumină (sistem optogenetic) dintr-un sistem procariot într-un sistem eucariotic care este adaptat. pentru plante.

Un instrument optogenetic pentru plante

Când este folosit în plante, Highlighter utilizează semnale luminoase minim invazive pentru activare și inactivare și nu este afectat de ciclul lumină-întuneric din camerele de creștere.

Actualul sistem Highlighter este inactiv în condiții de lumină albastră și activ în întuneric și în condiții de lumină albă, lumină verde și, în mod misterios, lumină roșie. Sunt planificate lucrări suplimentare pentru a progresa în dezvoltarea Highlighter, dar echipa a demonstrat deja controlul optogenetic asupra imunității plantelor, producția de pigment și o proteină fluorescentă galbenă, aceasta din urmă la rezoluție celulară.

„Evidențiatorul este un pas important înainte în dezvoltarea instrumentelor de optogenetică în plante, iar controlul său genic de înaltă rezoluție ar putea fi aplicat pentru a studia o gamă largă de întrebări fundamentale privind biologia plantelor”, a adăugat Dr. Jones.

„O cutie de instrumente în creștere pentru plante, cu proprietăți optice diverse, deschide, de asemenea, oportunități interesante pentru îmbunătățirea culturilor. De exemplu, în viitor, am putea folosi o condiție de lumină pentru a declanșa un răspuns imunitar și apoi o altă condiție de lumină pentru a cronometra exact o anumită trăsătură, cum ar fi înflorirea sau coacerea.