Ученые из лаборатории Sainsbury Laboratory Кембриджского университета (SLCU) успешно создали технологию, позволяющую человеку общаться с растениями с помощью световых сообщений. Это выдающееся достижение открыло новую эру в науке о растениях, воплотив в реальность некогда вымышленную идею общения человека с растениями.
Эксперименты, проведенные исследовательской группой Александра Джонса в университете, включали использование света в качестве мессенджера для запуска защитных механизмов растений. Активируя естественные защитные механизмы растений табака, исследователи продемонстрировали, что свет может служить стимулом, запускающим иммунные реакции растений. Это открытие означает, что свет, который является универсальным средством коммуникации для человека, теперь может преодолеть разрыв между людьми и растениями, обеспечивая межвидовое взаимодействие.
До этого команда Кембриджского университета разработала флуоресцентные световые биосенсоры, которые позволяли растениям визуально сообщать человеку о клеточной активности в режиме реального времени. С помощью этих биосенсоров можно было наблюдать динамику важнейших гормонов растений и их реакцию на стрессовые воздействия окружающей среды. Последняя разработка, получившая название Highlighter, представляет собой инструмент, использующий определенные условия освещения для активации экспрессии целевых генов в растениях, что позволяет человеку запускать защитные механизмы в растениях.
Доктор Джонс объясняет потенциальные возможности применения этой технологии: "Если бы мы могли предупреждать растения о предстоящей вспышке болезни или нападении вредителей, то растения могли бы активизировать свои естественные защитные механизмы, чтобы предотвратить масштабный ущерб". Эта инновация способна произвести революцию в сельскохозяйственной практике, позволив предупреждать растения о приближающихся экстремальных погодных явлениях или атаках вредителей. В результате растения могут корректировать свои модели роста, экономить воду или активировать защитные механизмы, что приведет к более устойчивому и эффективному ведению сельского хозяйства, снижающему зависимость от химикатов.
В разработке Highlighter принимали участие такие специалисты, как Дж. Кларк Лагариас из Калифорнийского университета в Дэвисе и сотрудники Национальной физической лаборатории. Преодоление трудностей, связанных с применением оптогенетики - системы экспрессии генов, управляемой светом, - в растениях сыграло решающую роль в совершенствовании технологии. Оптогенетика, использующая световые стимулы для управления определенными процессами, произвела революцию в различных областях, включая нейронауку. Однако ее применение к растениям было затруднено из-за большого количества фоторецепторов у растений и их потребности в широком спектре света для роста.
Система Highlighter, разработанная исследователями, является минимально инвазивной и использует световые сигналы для активации и инактивации. На нее не влияет обычная цикличность света и тьмы в ростовых камерах, что делает ее практичным и эффективным инструментом для общения с растениями.
Доктор Сара О'Коннор, профессор Центра Джона Иннеса, ссылаясь на экспертов в этой области, подчеркивает значение этого прорыва:
"Эта технология открывает новые возможности для понимания биологии растений и разработки инновационных решений для решения сельскохозяйственных задач. Способность общаться с растениями может произвести революцию в сельскохозяйственной практике и привести к созданию более устойчивых и экологически безопасных подходов".
