Ученые находят фитопатогены с помощью оптической когерентной томографии

По мере того как растет население планеты, проблема производства достаточного количества продовольствия становится все более актуальной. Однако болезни растений, например, такие как ложная мучнистая роса, представляют собой серьезную угрозу для биобезопасности.

Исследователи из Делфтского технологического университета разработали метод мониторинга патогенов в растениях в режиме реального времени, позволяющий получать изображения распространенных инфекций, без необходимости уничтожения самого растений, что сокращает время проведения анализа.

Производители, выращивающие салат-латук, предпочитают сорта, устойчивые к различным болезням, включая ложную мучнистую росу, которая вызывает появление желтых или коричневых пятен на верхней поверхности листьев.

Существуют сорта латука, устойчивые к ложной мучнистой росе, но возбудитель болезни постоянно эволюционирует, образуя новые варианты, которые могут заражать устойчивые растения. Это заставляет ученых и селекционеров участвовать в постоянной гонке по созданию новых устойчивых культур в ответ на появление новых вариантов, типов и штаммов возбудителей.

Производители часто не знают, как инфекция развивается в растении и, что делает некоторые культуры невосприимчивыми к патогенам. Новый метод позволяет понять это, помогая выращивать культуры с более высокой устойчивостью к различным возбудителям болезней. Такие культуры требуют меньше пестицидов, лучше противостоят экстремальным погодным условиям и в конечном итоге дают гораздо больший урожай.

Технология, разработанная исследователями, называется динамической оптической когерентной томографией. Она измеряет излучение света и времени, необходимое для отражения света обратно. За полторы секунды можно получить от 50 до 100 изображений зараженного листа салата.

Таким образом, с помощью новой технологии появляется возможность эффективно сканировать болезни растений, поскольку патогены движутся быстрее, чем клетки растений. Отмечая цветами участки с большей подвижностью патогенов, создается контраст между зараженными участками и здоровыми клетками растением. Без новой технологии болезнь видна только на более поздней стадии своего развития.

Помимо салата, исследователи испытывали технологию на таких культурах как, редис и перец.

Результаты применения новой технологии помогут в выведении новых устойчивых сельскохозяйственных культур, которые будут давать более высокий урожай и сократят использование пестицидов.

Применение нестандартных подходов и технологий для научных разработок позволяет решить многие вопросы, а также оптимизировать процессы. Во Всероссийском центре карантина растений Россельхознадзора (ФГБУ «ВНИИКР») при разработке методов диагностики регулируемых вредных организмов используются как традиционные, так и прорывные технологии, позволяющие диагностировать фитопатогены даже в латентной форме в максимально короткие сроки.

Источник: Jos de Wit et al, Revealing real-time 3D in vivo pathogen dynamics in plants by label-free optical coherence tomography, Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-52594-x