В то время как человеческий мир сотрясается от одной пандемии, существует несколько продолжающихся эпидемий, которые затрагивают сельскохозяйственные культуры и ставят под угрозу глобальное производство продовольствия. Апельсины, оливки и бананы уже находятся под угрозой во многих районах из-за болезней, которые влияют на «кровеносную систему» растений и которые нельзя лечить с помощью пестицидов.
Новый метод
Новый метод, разработанный инженерами Массачусетского технологического института, может стать отправной точкой для проведения спасительных процедур для растений, пораженных такими болезнями.
Эти заболевания трудно обнаружить на ранней стадии и лечить, учитывая отсутствие точных инструментов для доступа к сосудистой системе растений для лечения патогенов и отбора проб биомаркеров. Команда Массачусетского технологического института решила взять некоторые принципы, связанные с прецизионной медициной для людей, и адаптировать их для разработки растительных биоматериалов и устройств доставки лекарств.
Биоматериалы на основе шелка
Этот метод использует массив микроигл, сделанных из биоматериала на основе шелка, для доставки питательных веществ, лекарств или других молекул к определенным частям растения. Результаты исследования описаны в журнале Advanced Science, в статье профессоров Массачусетского технологического института Бенедетто Марелли И Цзин-Кэ-Вэна, аспиранта Юньтэна ЦАО, постдока Юджина Лима из Массачусетского технологического института и постдока Менглонга Сюя из Института биомедицинских исследований Уайтхеда.
Микроиглы, которые исследователи называют фитоинжекторами, могут быть изготовлены в различных размерах и формах и способны доставлять материал непосредственно к корням, стеблям или листьям растения или в его ксилему (сосудистую ткань, участвующую в транспортировке воды от корней к кроне) или флоэму (сосудистую ткань, которая циркулирует метаболиты по всему растению).
— Регулярная проверка качества ссылок по более чем 100 показателям и ежедневный пересчет показателей качества проекта.
— Все известные форматы ссылок: арендные ссылки, вечные ссылки, публикации (упоминания, мнения, отзывы, статьи, пресс-релизы).
— SeoHammer покажет, где рост или падение, а также запросы, на которые нужно обратить внимание.
SeoHammer еще предоставляет технологию Буст, она ускоряет продвижение в десятки раз, а первые результаты появляются уже в течение первых 7 дней. Зарегистрироваться и Начать продвижение
В лабораторных испытаниях команда использовала растения томатов и табака, но система могла быть адаптирована практически к любой культуре, говорят они. Микроиглы могут не только доставлять целевую полезную нагрузку молекул в растение, но и использоваться для взятия проб для лабораторного анализа.
«Эта работа началась в ответ на запрос Министерства сельского хозяйства США о том, как справиться с кризисом озеленения цитрусовых, который угрожает крахом отрасли стоимостью 9 миллиардов долларов», — говорит Марелли. Болезнь распространяется насекомым под названием Азиатская цитрусовая псиллида, которая переносит бактерию в растение. Лекарства от него пока нет, и миллионы акров американских садов уже опустошены. В ответ на это лаборатория Марелли приступила к разработке новой технологии микроигл, возглавляемой ЦАО в качестве его дипломного проекта.
«Болезнь поражает флоэму всего растения, включая корни, до которых очень трудно добраться при любом обычном лечении», — объясняет Марелли. «Большинство пестицидов просто распыляются на листья или стебли растения, и почти ничего не проникает в корневую систему. Такое лечение может показаться эффективным в течение короткого времени, но затем бактерии возвращаются и наносят свой ущерб. Важно, чтобы лекарство было введено в флоэму, циркулирующую в тканях растения, которая может нести антибактериальное соединение вниз в корни. Это как раз то, что потенциально может сделать какая-то версия новых микроигл», — говорит он.
«Мы хотели решить техническую проблему, — добавляет ЦАО. — Это позволило бы исследователям вводить пестициды, например, которые будут транспортироваться между корневой системой и листьями. Современные подходы используют «иглы, которые очень большие и очень инвазивные, и это приводит к повреждению растения», — говорит он. Чтобы найти замену, они опирались на предыдущие работы, которые производили микроиглы, используя материал на основе шелка для инъекций человеческих вакцин.
Работа не была проста
«Мы обнаружили, что адаптация материала, предназначенного для доставки лекарств от человека к растениям, не была простой из-за различий не только в сосудистой структуре тканей, но и в составе жидкости», — говорит Лим. Микроиглы, предназначенные для использования человеком, предназначались для естественной биодеградации во влаге организма, но у растений было гораздо меньше доступной воды, поэтому материал не растворялся и не был полезен для доставки пестицида или других макромолекул во флоэму. Исследователи должны были разработать новый материал, но они решили придерживаться шелка в качестве его основы. Это связано с его прочностью, инертностью в растениях (предотвращая нежелательные побочные эффекты) и тем фактом, что он разлагается на крошечные частицы, которые не рискуют закупорить внутренние сосудистые системы растения.
— Разгрузит мастера, специалиста или компанию;
— Позволит гибко управлять расписанием и загрузкой;
— Разошлет оповещения о новых услугах или акциях;
— Позволит принять оплату на карту/кошелек/счет;
— Позволит записываться на групповые и персональные посещения;
— Поможет получить от клиента отзывы о визите к вам;
— Включает в себя сервис чаевых.
Для новых пользователей первый месяц бесплатно. Зарегистрироваться в сервисе
Они использовали биотехнологические инструменты для увеличения гидрофильности шелка (делая его притягивающим воду), сохраняя при этом материал достаточно прочным, чтобы проникнуть в эпидермис растения, и достаточно разлагаемым, чтобы затем выйти из него.
Конечно же, они проверили материал на своих лабораторных томатах и табачных растениях и смогли наблюдать, как вводимые материалы, в данном случае флуоресцентные молекулы, перемещаются по всему растению, от корней до листьев.
Лучшее понимание транспортных явлений в растениях
«Мы считаем, что это новый инструмент, который может быть использован биологами и биоинженерами для лучшего понимания транспортных явлений в растениях», — говорит ЦАО.
«Теперь интересы лаборатории для фитоинъекторов расширились за пределы доставки антибиотиков до генной инженерии и диагностики на месте оказания медицинской помощи», — добавляет Лим.
Например, в своих экспериментах с табачными растениями они смогли ввести организм под названием Agrobacterium, чтобы изменить ДНК растения — типичный биоинженерный инструмент, но поставляемый новым и точным способом.
Биоинженерия устойчивых к болезням сортов
До сих пор — это лабораторный метод с использованием прецизионного оборудования, поэтому в его нынешнем виде он не был бы полезен для применения в сельском хозяйстве, но есть надежда, что он может быть использован, например, для биоинженерии устойчивых к болезням сортов важных культурных растений. Команда также провела испытания с использованием модифицированного игрушечного дротика, установленного на небольшом дроне, который был способен стрелять микроиглами в растения в поле. В конечном счете такой процесс может быть автоматизирован с использованием транспортных средств.
Между тем, команда продолжает работать над адаптацией системы к различным потребностям и условиям различных видов растений и их тканей. «На самом деле между ними существует много вариаций, — говорит Марелли, — поэтому вам нужно подумать о том, чтобы иметь устройства, которые являются специфичными для растений. В будущем наши исследовательские интересы будут выходить за рамки доставки антибиотиков к генной инженерии и диагностике на месте оказания медицинской помощи на основе отбора проб метаболитов».
Нашли нарушение? Пожаловаться на содержание