Eine von spanischen Forschern entwickelte Technologie wird es ermöglichen, Schädlinge und Krankheiten in Nutzpflanzen frühzeitig zu erkennen Pflanzen, die im Dunkeln leuchten und bei einer Infektion mit Viren ihre Farbe ändern.
Die Forschung des Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas (IBMCP), das Teil des CSIC und der Universitat Politècnica de València (UPV) ist, hat zur Gründung eines geführt biologisches Infektionserkennungssystem. Die Studie wurde in „Nature Communications“ veröffentlicht und eröffnet eine neue Möglichkeit, Krankheiten in Nutzpflanzen zu identifizieren.
Je nach Gesundheitszustand der Pflanze werden unterschiedliche Lichtsignale ausgesendet
Inspiriert von der Biolumineszenz von PilzenDas Forscherteam hat ein System entwickelt, das es Pflanzen ermöglicht, je nach Gesundheitszustand unterschiedliche Lichtsignale auszusenden. Die Veränderung der Beleuchtung macht das Vorhandensein von Viren sichtbar, bevor sichtbare Symptome auftreten und mit herkömmlichen Kameras erkannt werden können.
Das System verwendet vier Enzyme, die eine natürliche Pflanzenverbindung, Kaffeesäure, modifizieren, um sie zu erzeugen ein Molekül, das ständig grünes Licht aussenden kann da es oxidiert. Diese Reaktion ermöglicht es, Pflanzen zu leuchtenden Sensoren ihres eigenen Gesundheitszustands zu machen.
Transgene Pflanzen mit Pilz-Biolumineszenz-Genen
Das Team testete das System transgene Pflanzen von „Nicotiana benthamiana“, einer mit dem Tabak verwandten Art, die häufig in der Forschung verwendet wird. Dazu führten sie mithilfe modifizierter Viren Biolumineszenzgene von Pilzen ein, die es ermöglichten, visuell zu verfolgen, wie sich die Infektion entwickelte und welche Bereiche betroffen waren.
Anschließend entwickelten die Forscher ein Sentinel-System, das in der Lage ist, Potyvirus-Infektionen zu erkennen eine Veränderung der Lichtfarbe von der Pflanze abgegeben. In Abwesenheit von Viren behalten die Pflanzen ein konstantes gelbes Signal bei, doch wenn sie infiziert sind, löst ein Enzym des Erregers eine Farbveränderung aus, die mit kostengünstigen Geräten sichtbar ist und so die Früherkennung erleichtert.
Traditionelle Techniken für Pflanzenkrankheiten diagnostizierenB. PCR oder ELISA, bieten eine hohe Genauigkeit bei der Identifizierung des genetischen Materials oder der Proteine von Viren. Ihr Einsatz erfordert jedoch Zeit, spezielle Ausrüstung und spezialisiertes Laborpersonal.
Sentinel-Anlagen können vor den ersten Ausbrüchen warnen
Das System konnte zunächst auf die angewendet werden Frühzeitige Überwachung viraler Erkrankungen in Gewächshäusern und kontrollierten Kulturen mit Sentinel-Pflanzen, die vor den ersten Ausbrüchen warnen können.
In Zukunft könnte diese Technologie an andere Krankheitserreger wie Bakterien und Pilze angepasst werden und zu einem Schlüsselinstrument angesichts der Ausbreitung neuer Krankheitserreger werden Landwirtschaftliche Bedrohungen im Zusammenhang mit dem Klimawandel.
An dem Projekt sind auch das Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas (CIB-CSIC), die Central Research Unit in Medicine der Universitat de València und das MRC Laboratory of Medical Sciences in London beteiligt, die zur Entwicklung dieses Projekts beigetragen haben Früherkennungstechnologie.
