Foto Matanel Hirsch Hebreeuwse Universiteit
In een poging om de landbouwproductiviteit te verhogen en verspilling te beperken, heeft een team van onderzoekers van de Robert H. Smith Faculty of Agriculture, Food and Environment van de Hebreeuwse Universiteit van Jeruzalem (HU) een methode ontwikkeld om tekenen van stress op te sporen voordat de plant wordt beschadigd.
Planten worden blootgesteld aan alle soorten weer en andere externe factoren die schade toebrengen en invloed hebben op het vermogen van planten om fotosynthese te ondergaan en fruit te produceren. Als boeren een vroegtijdig waarschuwingssignaal zouden krijgen dat hun planten het niet goed deden, zou dit hen helpen maatregelen te nemen om hun producten te beschermen, aanzienlijke verliezen te voorkomen en nationale voedselbronnen veilig te stellen.
In nieuw onderzoek gepubliceerd in Plant Physiology door Matanel Hipsch onder leiding van Dr. Shilo Rosenwaser van de HU's Department of Plant Sciences, hebben wetenschappers moleculaire biosensoren geïntroduceerd in aardappelen die real-time monitoring van stresssignalen in de planten mogelijk maken.
Dr. Shilo Rosenwaser . Foto HU
Het doel van het onderzoek was om een innovatieve techniek te ontwikkelen die het mogelijk maakte om vroegtijdig stress en ondervoeding op te sporen zonder de plant zelf te beschadigen. De onderzoekers kozen ervoor om zich te concentreren op de eenvoudige aardappel, als een belangrijk voedselgewas dat 40% van de export van Israël uitmaakt en cruciaal is voor de wereldwijde voedselzekerheid. Bekend onder de Latijnse naam, Solanum tuberosum, levert de aardappel essentiële voedingsstoffen zoals voedingsvezels, vitamines, mineralen, eiwitten en antioxidanten.
Stress response in aardappelplant. Foto Dr. Shilo Rosenwaser
Door genetische manipulatie toe te passen, introduceerde het team een nieuw gen dat is gecodeerd voor een fluorescerend eiwit dat het niveau van reactieve zuurstofspecies meldt - zeer reactieve moleculen waarvan de accumulatie stressreacties aangeeft. De biosensor was gericht op de chloroplast, het organel in de cel dat verantwoordelijk is voor fotosynthese, het chemische proces dat licht omzet in energie voor de groei van energiecentrales. De onderzoekers waren vervolgens in staat om het licht dat door de biosensoren werd uitgezonden, te volgen en de beginfase van stressreacties bij planten te bepalen.
“Door een fluorescerende camera te gebruiken met een extreem hoge gevoeligheid, waren we in staat om de fluorescentiesignalen van de biosensoren te volgen en merkten we de accumulatie van reactieve zuurstofsoorten op tijdens de vroege fase van reacties op stressomstandigheden zoals droogte, extreme temperaturen en veel licht, ”Legde Rosenwaser uit.
Onderzoekers geloven dat de toepassing van biosensoren kan worden uitgebreid naar andere belangrijke gewassen - een inspanning die zal helpen het tij van voedselonzekerheid en mislukte oogsten als gevolg van klimaatveranderingen wereldwijd te keren.
