_ Îmbunătățirea diagnosticului de sănătate a plantelor: zorii dispozitivelor microfluidice pentru detectarea rapidă a miARN

În mediile naturale, plantele se confruntă cu stres biotic și abiotic care le pot afecta semnificativ productivitatea și sănătatea. Recunoscând importanța diagnosticării în timp util a stresului, cercetătorii au dezvoltat diverși senzori și dispozitive pentru a detecta hormonii vegetali, răspunsurile la metale grele și invaziile patogenilor.

Cercetarea actuală se concentrează pe miR399, un microARN care este esențial pentru homeostazia fosfatului. în plante, care ar putea servi ca un biomarker general pentru detectarea înfometării cu fosfor. În ciuda disponibilității diferitelor metode de detectare a miARN, cum ar fi Northern blotting, microarray și PCR în timp real, aceste metode sunt adesea consumatoare de timp și complexe. Dezvoltarea tehnologiei microfluidice pentru aplicații la punctul de îngrijire (POC) arată promițătoare pentru detectarea miARN rapidă, simplă și sensibilă, revoluționând potențial diagnosticarea și gestionarea stresului plantelor.

Cu toate acestea, există încă provocări în adaptare. aceste tehnologii pentru utilizare agricolă pe scară largă, evidențiind necesitatea unor cercetări suplimentare pentru a face aceste instrumente de diagnosticare mai accesibile și mai eficiente pentru agricultura de precizie.

În martie 2024, Plant Phenomics a publicat un articol de cercetare intitulat „Dispozitiv microfluidic pentru diagnosticare simplă. a stării de creștere a plantelor prin detectarea miARN-urilor din extracte de plante filtrate.”

Pentru a aborda problema identificării microARN-urilor (miARN) în plante, a fost dezvoltat un nou sistem de dispozitive microfluidice. Sistemul se concentrează pe detectarea miR399, care este un biomarker pentru stresul cauzat de deficiența de fosfor. Dispozitivul a folosit canale de micro-flux pentru a imobiliza ADN-ul pe suprafețele de sticlă, facilitând crearea de zone sondate cu ADN pentru detectarea miARN prin hibridizare sandwich.

Metoda a detectat miR399c sintetizat artificial, demonstrând specificitatea ridicată a dispozitivului în identificarea prezența miARN, chiar și la concentrații scăzute. Experimente suplimentare au validat eficacitatea dispozitivului în detectarea miR399c în extractele de frunze de roșii. Îmbunătățirile au fost realizate prin utilizarea inhibitorilor de RNază, a tampoanelor DTT și a filtrării fracțiilor de dimensiune pentru a îmbunătăți sensibilitatea de detectare.

Studiile ulterioare au extins aplicația dispozitivului pentru a detecta miARN-urile endogene din tomate, dezvăluind o creștere a sly-miR399. expresie în condiţii de deficit de fosfor. Studiul a demonstrat potențialul dispozitivului pentru diagnosticarea rapidă și precisă a stresului în medii agricole, evidențiind ușurința sa de utilizare și posibilitatea de intervenție timpurie în managementul culturilor.

Capacitatea dispozitivului microfluidic de a diagnostica stresul prin deficit de fosfor la tomate prin detectarea expresiei sly-miR399 a fost demonstrată în continuare în experimentele de cultivare. Aceste experimente au arătat că dispozitivul ar putea identifica eficient deficiența de fosfor, permițând ajustări în timp util în furnizarea de nutrienți pentru a preveni eșecul creșterii.

În concluzie, dezvoltarea și aplicarea acestui dispozitiv microfluidic reprezintă un progres semnificativ în domeniul plantelor. phenomics. Oferă un instrument practic pentru diagnosticarea precoce a stresului cauzat de deficitul de nutrienți. Simplitatea, acuratețea și potențialul dispozitivului de diagnosticare la punctul de îngrijire subliniază valoarea acestuia în îmbunătățirea agriculturii durabile și a agriculturii de precizie, prin facilitarea intervenției timpurii și a deciziilor informate de gestionare a culturii.

(Fluierul)