A Highlighter útján „beszélgetnek” a növényekkel

Képzeljük el, ha az ember „beszélgethetne” a növényekkel, és figyelmeztethetné őket a kártevők közelgő támadására vagy szélsőséges időjárásra. A Sainsbury Laboratory Cambridge-i Egyetem (SLCU) növénytudósokból álló csapata ezt a tudományos fikciót szeretné valósággá tenni, és fényalapú üzenetekkel „beszélgetni” a növényekkel. Az eszköz a Highlighter nevet kapta a keresztségben.

A dohánnyal (Nicotiana benthamiana) végzett korai laboratóriumi kísérletek bebizonyították, hogy a fény mint inger (hírvivő) segítségével aktiválni tudják a növény természetes védekező mechanizmusát (immunválasz). A fény a mindennapi emberi kommunikáció univerzális eszközeként szolgál, például a közlekedési lámpák jelzése, a gyalogátkelőhelyek vagy a boltok nyitva-zárva állapotának jelzése.

A módszer lényege, hogy fényérzékeny fehérjéket juttatnak a sejtekbe, amelyeket a kutatók irányítani akarnak. Így a fény segítségével számos folyamatot tudnak elindítani és kikapcsolni ezekben a sejtekben.

A Highlighter az új eszköz

A PLOS Biology című szaklapban megjelent legújabb kutatásuk egy új eszközt ír le, a Highlighter-t, amely meghatározott fényviszonyok segítségével aktiválja egy célgén kifejeződését a növényekben, például a védekező mechanizmusok beindítására – az ember „beszélget” a növényekkel.

Az elképzelés, hogy képesek lennének értelmes szinten kommunikálni a növényekkel, már régóta foglalkoztatja az emberek fantáziáját. Ha ez a képesség megvalósulna, az forradalmasíthatná a mezőgazdaságot és a növényekkel való kapcsolatunkat.

„Ha figyelmeztetni tudnánk a növényeket egy közelgő betegségkitörésre vagy kártevő támadására, akkor a növények aktiválhatnák természetes védekező mechanizmusaikat, hogy megakadályozzák a széles körű károkat” – mondta Dr. Alexander Jones. „A növényeket a közelgő szélsőséges időjárási eseményekről, például hőhullámokról vagy aszályról is tájékoztathatnánk, lehetővé téve számukra, hogy kiigazítsák növekedési mintáikat, vagy takarékoskodjanak a vízzel. Ez hatékonyabb és fenntarthatóbb gazdálkodási gyakorlatot eredményezhetne, és csökkenthetné a vegyszerek szükségességét.”

Bo Larsen, aki a Highlightert az SLCU-n végzett munkája során fejlesztette ki, egy nagy lépéssel közelebb került ehhez a célhoz, a növényekkel való „beszélgetéshez”, amikor egy fényvezérelt génexpressziós (optogenetikai) rendszert egy prokarióta rendszerből egy növényekre szabott eukarióta rendszerré alakított.

Optogenetikai eszköz növények számára

A Highlighter a növényekben alkalmazva minimálisan invazív fényjeleket használ az aktiváláshoz és inaktiváláshoz, és nem befolyásolja a növekedési kamrák fény-sötét ciklikussága.

A jelenlegi Highlighter rendszer kék fényviszonyok mellett inaktív, sötétben, fehér fény, zöld fény és – rejtélyes módon – vörös fényviszonyok mellett aktív. További munkát terveznek a Highlighter továbbfejlesztése érdekében, de a csapat már demonstrálta a növényi immunitás, a pigmenttermelés és egy sárga fluoreszcens fehérje optogenetikai szabályozását, ez utóbbit sejtfelbontásban.

„A Highlighter fontos előrelépés a növények optogenetikai eszközeinek fejlesztésében, és nagy felbontású génszabályozása alapvető növénybiológiai kérdések széles körének vizsgálatára alkalmazható” – tette hozzá Dr. Jones. „A növények egyre bővülő, változatos optikai tulajdonságokkal rendelkező eszköztára a növényfejlesztés számára is izgalmas lehetőségeket nyit. A jövőben például felhasználhatnánk egy fényállapotot egy immunválasz kiváltására, majd egy másik fényállapotot egy adott tulajdonság, például a virágzás vagy az érés pontos időzítésére.”

(Forrás: futurefarming.com)