Θα μπορούσαμε μια μέρα να μιλήσουμε στα φυτά και να τα προειδοποιήσουμε για επερχόμενες επιθέσεις παρασίτων ή ακραία καιρικά φαινόμενα; Μια ομάδα επιστημόνων φυτών στο Εργαστήριο Sainsbury του Πανεπιστημίου του Κέιμπριτζ (SLCU) θέλει να κάνει την πρωτότυπη αυτή ιδέα πραγματικότητα, χρησιμοποιώντας μηνύματα που βασίζονται στη χρήση φωτός.
Τα πρώιμα εργαστηριακά πειράματα με φυτά καπνού έδειξαν ότι ο φυσικός αμυντικός μηχανισμός ενός φυτού (ανοσολογική απόκριση) μπορεί να ενεργοποιηθεί χρησιμοποιώντας το φως ως ερέθισμα (αγγελιοφόρο). Χρησιμοποιώντας το φως ως αγγελιοφόρο, οι ερευνητές αναπτύσσουν εργαλεία που επιτρέπουν στα φυτά να επικοινωνούν με τους ανθρώπους και το αντίστροφο.
«Αν μπορούσαμε να προειδοποιήσουμε τα φυτά για μια επερχόμενη επιδημία ή επίθεση παρασίτων, τα φυτά θα μπορούσαν στη συνέχεια να ενεργοποιήσουν τους φυσικούς αμυντικούς μηχανισμούς τους για να αποτρέψουν εκτεταμένες ζημιές», δήλωσε ο επικεφαλής ερευνητής Δρ. Αλεξάντερ Τζόουνς.
«Θα μπορούσαμε επίσης να ενημερώνουμε τα φυτά για τα επερχόμενα ακραία καιρικά φαινόμενα, όπως καύσωνες και ξηρασία, επιτρέποντάς τους να προσαρμόζουν τα πρότυπα ανάπτυξής τους ή να εξοικονομούν νερό. Αυτό θα μπορούσε να οδηγήσει σε πιο αποτελεσματικές και βιώσιμες γεωργικές πρακτικές και να μειώσει την ανάγκη για χημικές ουσίες», συμπλήρωσε.
Οι ερευνητές του Κέιμπριτζ κατασκεύασαν μια σειρά βιοαισθητήρων – συσκευές που μετρούν βιολογικές ή χημικές αντιδράσεις – χρησιμοποιώντας φθορίζον φως για να επικοινωνούν οπτικά σε πραγματικό χρόνο τι συμβαίνει σε κυτταρικό επίπεδο στα φυτά. Αυτοί οι βιοαισθητήρες αποκαλύπτουν πώς αντιδρούν τα φυτά στις περιβαλλοντικές πιέσεις.
Το ένα εργαλείο που ονομάζεται Highlighter, χρησιμοποιεί συγκεκριμένες συνθήκες φωτός για να ενεργοποιήσει ένα γονίδιο στα φυτά το οποίο με τη σειρά του θα ενεργοποιήσει τους αμυντικούς τους μηχανισμούς τους. Πρόκειται για ένα σύστημα γονιδιακής έκφρασης ελεγχόμενου από το φως (σύστημα οπτογενετικής) που είναι προσαρμοσμένο για φυτά. Η οπτογενετική είναι μια επιστημονική τεχνική που χρησιμοποιεί το φως για να ενεργοποιήσει ή να απενεργοποιήσει μια συγκεκριμένη διαδικασία.
«Τα ερεθίσματα φωτός είναι φθηνά, αναστρέψιμα, μη τοξικά και μπορούν να παραδοθούν με υψηλή ανάλυση», δήλωσε ο Δρ. Τζόουνς.
Σύμφωνα με τη μελέτη, το Highlighter χρησιμοποιεί ελάχιστα επεμβατικά σήματα φωτός για την ενεργοποίηση και την απενεργοποίηση.
«Το Highlighter είναι ένα σημαντικό βήμα προς τα εμπρός στην ανάπτυξη εργαλείων οπτογενετικής στα φυτά και ο γονιδιακός έλεγχος υψηλής ανάλυσης θα μπορούσε να εφαρμοστεί για τη μελέτη ενός μεγάλου φάσματος θεμελιωδών ερωτημάτων της βιολογίας των φυτών», δήλωσε ο Μπο Λάρσεν, ο οποίος ανέπτυξε το εργαλείο.
«Μια εργαλειοθήκη για τα φυτά με ποικίλες οπτικές ιδιότητες, ανοίγει επίσης συναρπαστικές ευκαιρίες για τη βελτίωση των καλλιεργειών. Για παράδειγμα, στο μέλλον θα μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε ένα φως για να ενεργοποιήσουμε μια ανοσολογική απόκριση και στη συνέχεια ένα διαφορετικό για να χρονομετρήσουμε με ακρίβεια ένα συγκεκριμένο χαρακτηριστικό, όπως η ανθοφορία ή η ωρίμανση», σημείωσε ο ερευνητής.
Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό «Plos Biology».
