นักวิทยาศาสตร์จากเทคโนโลยีการทำลายล้างและยั่งยืนเพื่อความแม่นยำของกลุ่มวิจัยสหวิทยาการ (DISTAP) (IRG) ของสิงคโปร์-มิทสำหรับการวิจัยและเทคโนโลยี (SMART), MIT Enterprise ในสิงคโปร์โดยร่วมมือกับ Temasek Life Sciences Laboratory (TLL) Nanosensor สามารถตรวจจับได้ในเวลาจริง, กรด Indol-3-act (IAA) ที่ไม่ได้มีชีวิต
ออกซินโดยเฉพาะอย่างยิ่ง IAA มีบทบาทสำคัญในการควบคุมกระบวนการโรงงานสำคัญเช่นการแบ่งเซลล์การขยายการพัฒนารากและหน่อและปฏิกิริยาต่อเคล็ดลับสิ่งแวดล้อมเช่นแสงความร้อนและความแห้งแล้ง ปัจจัยภายนอกเช่นแสงส่งผลกระทบต่อการเคลื่อนที่ของออกซินในโรงงานอุณหภูมิมีผลต่อปริมาณการผลิตและการขาดน้ำสามารถรบกวนความสมดุลของฮอร์โมน เมื่อพืชไม่สามารถควบคุมการออกซินได้อย่างมีประสิทธิภาพพวกเขาอาจไม่เติบโตได้ดีปรับให้เข้ากับสภาพที่เปลี่ยนแปลงหรือผลิตอาหารได้มาก
วิธีการตรวจจับ IAA ที่มีอยู่เช่นโครมาโตกราฟีของเหลวต้องใช้ตัวอย่างพืชจากพืช – ซึ่งเป็นอันตรายต่อหรือกำจัดส่วนหนึ่งของมัน วิธีการทั่วไปยังวัดผลกระทบของ IAA แทนการตรวจจับโดยตรงและไม่สามารถใช้กันอย่างแพร่หลายในพืชชนิดต่าง ๆ นอกจากนี้เนื่องจาก IAA เป็นโมเลกุลขนาดเล็กที่ไม่สามารถติดตามได้อย่างง่ายดายในเวลาจริงชีวภาพที่มีโปรตีนเรืองแสงจะต้องแทรกลงในพืชจีโนมเพื่อวัดการออกซินซึ่งทำให้เป็นสัญญาณเรืองแสงสำหรับการถ่ายภาพ
Nanosensor Smart ที่พัฒนาขึ้นใหม่ช่วยให้สามารถติดตามระดับออกซินได้โดยตรงในพืชสดที่มีความแม่นยำสูง เซ็นเซอร์ใช้การถ่ายภาพ NIR เพื่อตรวจสอบความผันผวนของ IAA ที่ไม่เกิดขึ้นในเนื้อเยื่อเช่นใบรากและใบไม้และสามารถข้ามการรบกวนของคลอโรฟิลล์เพื่อให้แน่ใจว่าการอ่านที่เชื่อถือได้สูงแม้ในเนื้อเยื่อเม็ดสีหนาแน่น เทคโนโลยีไม่จำเป็นต้องมีการปรับเปลี่ยนทางพันธุกรรมและสามารถรวมเข้ากับระบบการเกษตรที่มีอยู่ – นำเสนอเครื่องมือที่แม่นยำที่ปรับขนาดได้สำหรับการพัฒนาทั้งการเพิ่มประสิทธิภาพการเพาะปลูกและการวิจัยทางสรีรวิทยาของพืชขั้นพื้นฐาน
ด้วยการรับรองการวัดที่แม่นยำของออกซินกลางสำหรับการเจริญเติบโตของพืชและปฏิกิริยาต่อความเครียด-มนุษย์มันอนุญาตให้มีความเข้าใจในสุขภาพของพืชก่อนหน้านี้และแม่นยำยิ่งขึ้น ด้วยการสังเกตเหล่านี้และการให้ความครอบคลุมเหล่านี้เกษตรกรสามารถทำให้ฉลาดขึ้นข้อมูลจากการชลประทานการให้สารอาหารและการตัดแต่งกิ่งปรับให้เข้ากับความต้องการที่แท้จริงของพืชที่ป้องกันการเจริญเติบโตของพืชเพิ่มการเติบโตของความเครียดและผลผลิตที่เพิ่มขึ้น
“เราต้องการเทคโนโลยีใหม่ ๆ เพื่อแก้ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการขาดความปลอดภัยของอาหารและการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศการเพิ่มประสิทธิภาพประสิทธิภาพและการพัฒนาที่ยั่งยืน” ศาสตราจารย์ Michael Strano นักวิจัยหลักที่ Distap และ Carbon P. Dubbs ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเคมีใน MIT และผู้เขียนร่วมของบทความนี้
ทีมวิจัยบันทึกการพัฒนาของ Nanosensor ในบทความที่มีชื่อว่า “nanosensor ฟลูออเรสเซนต์ในอินฟราเรดอย่างใกล้ชิดเพื่อการวัดโดยตรงและเรียลไทม์ของกรด Indol-3-act ในพืช”ตีพิมพ์ในวารสาร ACS Nano เซ็นเซอร์มีนาโนคาร์บอนที่มีผนังเดี่ยว (SWNT) ห่อหุ้มด้วยพอลิเมอร์ที่ออกแบบมาเป็นพิเศษซึ่งช่วยให้สามารถตรวจจับ IAA ได้โดยการเปลี่ยนความเข้มของการเรืองแสง NIR ประสบความสำเร็จในการทดสอบในหลายสายพันธุ์รวมถึง Arabidopsis, Nicotian Benthamian, Choy Sum และผักโขม, Nanosensor สามารถแมปคำตอบของ IAA ในสภาพแวดล้อมที่หลากหลายเช่นเงาแสงต่ำและความร้อน
“เซ็นเซอร์นี้มีพื้นฐานมาจากการทำงานของการบิดเบือนอย่างต่อเนื่องในสาขาของนาโนเทคโนโลยีและเทคนิค Cophore ซึ่งได้ถูกนำมาใช้ในการพัฒนาเซ็นเซอร์อื่น ๆ ที่สามารถตรวจจับสารประกอบพืชที่สำคัญเช่นกัญชาและไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ด้วยการปรับใช้เครื่องมือในการตรวจสอบ Spetrim, Spetrim, Spetrim, Spetrim, เพื่อรับสเปกตรัมในสนาม -พูดถึง Duc Thinh Khong นักวิทยาศาสตร์ที่ Dimp และผู้เขียนบทความแรก
“nanosensor ขนาดเล็ก แต่ทรงพลังนี้ได้ต่อสู้มาเป็นเวลานานในด้านการเกษตร: ความต้องการสากลในเครื่องมือที่แท้จริงและไม่รุกรานสำหรับการตรวจสอบสุขภาพของพืชในสายพันธุ์ต่าง ๆ ทั่วไปและพืชของเราไม่เพียง แต่ช่วยให้ฮอร์โมนและปฏิสัมพันธ์ระหว่างพืชไม่เพียง แต่จะเพิ่มประสิทธิภาพการเจริญเติบโตและการปรับปรุง Dr. In-Cheol Jang นักวิจัยหลักใน TLL และนักวิจัยหลักใน Distap และผู้เขียนร่วมของบทความนี้
เมื่อมองถึงอนาคตทีมวิจัยต้องการเชื่อมต่อแพลตฟอร์มการตรวจจับจำนวนมากเพื่อตรวจจับ IAA และเชื่อมโยงกับสารในเวลาเดียวกันเพื่อสร้างโปรไฟล์การส่งสัญญาณฮอร์โมนที่ครอบคลุมซึ่งนำเสนอข้อมูลเชิงลึกที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นเกี่ยวกับการตอบสนองต่อความเครียดของพืชและปรับปรุงการเกษตรที่แม่นยำ พวกเขายังทำงานเกี่ยวกับการใช้ microedyls สำหรับพื้นที่สูงโดยเฉพาะกับเนื้อเยื่อและความร่วมมือกับพันธมิตรทางการเกษตรอุตสาหกรรมของเมืองเพื่อแปลเทคโนโลยีนี้เป็นโซลูชั่นที่ใช้งานได้จริงพร้อมสำหรับพื้นที่
การวิจัยดำเนินการโดย SMART และได้รับการสนับสนุนจากมูลนิธิวิจัยแห่งชาติภายใต้ความเป็นเลิศและองค์กรเทคโนโลยี (CREATE)
แหล่งที่มา:
Singapore-Mit Alliance for Research and Technology (SMART)