Біосенсори сповіщають нову еру захисту рослин
Діагностичний інструмент розміром із валізу, заснований на знаннях медичної промисловості, допомагає дослідникам сільськогосподарських культур боротися з патогенами, що викликають сіру гниль Botrytis на нуті та інших бобових культурах.
Нещодавно були розроблені біосенсори, в яких використовуються функціоналізовані магнітні наночастинки золота для виявлення біомаркерів раку з винятковою специфічністю, чутливістю та точністю. При адаптації до зернової промисловості ці біосенсори можуть точно діагностувати гриби, що викликають Botrytis, у посівах за 45 хвилин.
Професор Ребекка Форд та її команда з Університету Гріффіта об'єдналися з експертами, які розробляють діагностичний інструмент, також з Університету Гріффіта та частини Квінслендського центру мікро- та нанотехнологій, щоб розробити біосенсор Botrytis.
Ціль полягала в тому, щоб прийняти цей діагностичний підхід для виявлення та кількісного визначення патогенів рослин. Два види Botrytis spp. використовувалися як кейси.
В Австралії сіра гнилизна Botrytis на зернобобових культурах помірного поясу викликається в основному Botrytis cinerea і B. fabae, які вражають урожай або окремо, або в комплексі. Хвороба істотно знижує врожайність бобових в екологічно сприятливі сезони і може знищити цілі загони, якщо не вжити заходів.
Можливість швидкої, точної та економічної діагностики та кількісної оцінки патогену до появи симптомів на рослинах дасть виробникам величезну перевагу. Якщо використовується комплексний підхід до боротьби з хворобами, діагностика та своєчасне лікування можуть обмежити втрати врожаю та прибутку.
Двоетапний процес
Простіше кажучи, процес діагностики складається із двох етапів.
На першому етапі націлюються на Botrytis spp. ДНК магнітно ізолюють та очищають. На другому етапі цільова ДНК виявляється електрохімічно та визначається кількісно.
Двоетапний процес електрохімічного виявлення Botrytis spp. із зразків листя. (A) показує магнітне виділення та очищення цільових Botrytis spp. ДНК. (B) показує електрохімічне виявлення та кількісну оцінку адсорбованої одноланцюгової ДНК-мішені.
Інструмент був успішно протестований для діагностики B. cinerea у випробуваннях сочевиці на терасі Південно-Австралійського науково-дослідного інституту, у кампусі Вейта в Аделаїді та на зразках листя кінських бобів, взятих із посівів на чотирьох польових ділянках на південному сході Південної Австралії. (Міллісент, Бул-Лагун, Френсіс та Мундулла) у жовтні 2021 року.
Професор Форд каже, що були виявлені окремі суперечки B. cinerea та B. fabae на симптомному та безсимптомному листі. «Це демонструє його здатність виявляти та кількісно визначати збудників до появи видимих ознак хвороби на рослинах. Він виявився чутливішим, ніж інші опубліковані діагностичні методи для обох видів».
Він не тільки дуже чутливий, піддається кількісному визначенню і видоспецифічний для кожного з B. cinerea або B. fabae, але також є швидким та економічним. Процес від збору зразка до отримання результату займає близько 45 хвилин і коштує менше 2 доларів за зразок.
Розроблені інструменти та затверджені протоколи відкриті для комерціалізації.
Також читайте: