Ученые создали растения-сенсоры, сигнализирующие о болезнях с помощью свечения

Группа исследователей из Института молекулярной и клеточной биологии растений (IBMCP) в Испании разработала инновационный метод защиты урожая. Им удалось создать генетически модифицированные растения, которые начинают светиться или менять оттенок при контакте с патогенами. Эта технология позволяет выявлять инфекции на самых ранних стадиях, когда внешние признаки болезни еще не заметны человеческому глазу.

В основе разработки лежит механизм биолюминесценции, заимствованный у грибов. Ученые внедрили в геном растений систему из четырех ферментов, которые превращают обычную кофейную кислоту в молекулы, излучающие свет. В результате растение получает способность к постоянному мягкому свечению без использования внешних химикатов.

Особенность системы заключается в ее работе по принципу «контрольной лампы». В здоровом состоянии модифицированное растение (в экспериментах использовался родственный табаку вид Nicotiana benthamiana) излучает стабильный желтый свет. Однако при попадании вируса, например, из семейства потивирусов, цвет свечения меняется на зеленый. Это происходит благодаря специфическим ферментам вируса, которые активируют биохимический переключатель в клетках растения.

Разработчики называют свою систему «биологическим детектором дыма». Изменение цвета свечения фиксируется обычными цифровыми камерами. В ходе тестов ученые высаживали такие «растения-часовые» среди грядок с томатами. Сенсоры успешно сигнализировали о распространении вируса в теплице задолго до того, как основные посадки начали проявлять признаки увядания.

Преимущество метода перед традиционными лабораторными тестами (такими как ПЦР или ИФА) заключается в автономности. Растения-сенсоры проводят мониторинг непрерывно и не требуют забора проб или участия специалистов. Если свечение полностью прекращается или меняет цвет — это сигнал тревоги для фермера.

В будущем технологию планируют адаптировать для обнаружения не только вирусов, но и грибковых инфекций, а также бактерий. В условиях глобального изменения климата и появления новых вредителей, такие «живые датчики» могут стать ключевым инструментом для предотвращения массовой гибели посевов в теплицах и на фермах.