Вчені будуть "спілкуватися" з рослинами за допомогою методів цифрової біології
Новий Центр досліджень програмованих систем рослин (CROPPS), що фінансується за рахунок п'ятирічного гранту Національного наукового фонду (NSF) у розмірі 25 мільйонів доларів, націлений на розвиток нової області, званої цифровою біологією.
Учасниками нового центру стали вчені коледжу обчислювальної техніки та інформатики Корнелла, університет Іллінойсу, Урбана-Шампейн( UIUC); Університет Арізони; і Інститут Бойса Томпсона в Корнеллі.
CROPPS буде розробляти технології на базі Інтернету речей і хмарних технологій для вивчення того, як рослини відчувають і реагують на навколишнє середовище. У міру розвитку цих інструментів вони будуть ставати все більш інтерактивними. Основне завдання проекту-двостороння комунікація, при якій вчені отримують інформацію і реагують на те, що потрібно рослині, або працюють з генетикою рослини, щоб вплинути на фізичні результати.
"Розуміння того, як рослина реагує на навколишнє середовище, допоможе нам зробити селекцію більш ефективною, ми зможемо більш адекватно реагувати на нові умови, в яких до цього рослини не еволюціонували», - сказала Сьюзан Маккоуч, доктор філософії 90-х років, директор CROPPS і професор Барбара Макклінток з селекції рослин і генетики в CALS. - "Нам потрібно прискорити природний процес еволюції, тому що зміна клімату порушила здатність рослин «читати» навколишнє середовище».
Інформація, яку збирають ці системи, допоможе дослідникам краще зрозуміти, як, наприклад, управляти поживними речовинами і водою і як мікроби взаємодіють з рослинами, допомагаючи їм рости. Зрештою, такі знання могли б допомогти дослідникам покращити управління рослинництвом.
У рамках проекту також буде вивчено, як передавати молекулярні сигнали, що спонукають рослини реагувати на різні екологічні стресори.
Спочатку центр працюватиме над розробкою цифрових засобів зондування рослин, підключених до хмари та мережі Інтернет. Деякі ранні приклади включають роботу Струка з розробки нанорозмірних датчиків і волоконної оптики для вимірювання стану води безпосередньо всередині поверхні листа, де найбільш активно управляється волога в рослинах. Такий інструмент був би мінімально інвазивним і не тільки просунув би розуміння основ біології рослин, але й надав би інформацію для розведення більш посухостійких культур.
Інший приклад роботи, яка допомогла визначити концепцію програмованих рослин, належить Маргарет Франк, доктору філософії, ще одній учасниці проекту учасниці CROPPS і доценту біології рослин в школі інтегративних наук про рослини в CALS. Франк вивчає, як рослини томатів ловлять природні сигнали в коренях, які взаємодіють з листям, щоб викликати біологічну реакцію. Крім того, ці сигнали від коренів, прихованої частини рослини, можуть відображатися за допомогою флуоресценції в листі і передаватися через Інтернет. В даний час Френк працює над проектом, в якому використовується обчислювальний аналіз для визначення ролі мРНК в передачі сигналів від кореня до втечі. Вона досліджує, чи можуть певні мобільні мРНК бути введені в трансплантати, де вони несуть генетичні коди для білків, які викликають реакцію на стрес навколишнього середовища, наприклад, викликаний змінами клімату.
"Науково-технічні центри NSF-це великомасштабні ініціативи, покликані привнести новий підхід до досліджень, що об'єднує кілька наукових дисциплін",-сказав Еммануель Джаннеліс, віце-президент з досліджень та інновацій. - "Завдяки створенню одного з цих центрів в Корнеллі буде вирішена проблема сталого розвитку, що має величезний вплив на суспільство, і я з нетерпінням чекаю науково-технічних досягнень, які, я впевнений, стануть результатом їх роботи».
Також читайте: