Kako globalna populacija prelazi 8 milijardi, izazov proizvodnje dovoljno hrane postaje sve hitniji. Holandija je drugi po veličini svetski izvoznik hrane, efikasno uzgajajući širok spektar useva. Međutim, biljne bolesti kao što je peronospora predstavljaju značajnu pretnju, potencijalno kvareći žetvu poljoprivrednika.
Holandski istraživači sa Tehnološkog univerziteta Delft razvili su prvi metod za praćenje infekcija u biljkama u realnom vremenu, bez potrebe za njihovim uništavanjem. Ovo znanje će pomoći u uzgoju novih, otpornih useva koji daju veće rezultate uz smanjenje upotrebe pesticida. Nalazi su sada objavljeni u Nature Communications.
Poljoprivrednici koji uzgajaju zelenu salatu preferiraju sorte koje su otporne na različite bolesti, uključujući plamenjaču, uobičajenu biljnu bolest koja uzrokuje žute ili smeđe mrlje na gornjim površinama listova. Naučnici iz Delfta istraživali su infekcije peronospore u zelenoj salati, biljnoj vrsti u kojoj su takve infekcije obično vidljive samo u kasnijim fazama.
„Zaista postoje sorte zelene salate koje su otporne na plamenjaču, ali slično kao kod koronavirusa, bolest neprestano evoluira u nove varijante koje još uvek mogu da zaraze otporne biljke. Ovo tera naučnike i uzgajivače u stalnu trku u razvoju novih otpornih useva kao odgovor na bolesti koje se razvijaju“, objašnjava fizičar Jos de Vit, koji je sarađivao sa biolozima sa Univerziteta u Utrehtu na svom doktorskom istraživanju.
Da bi uzgajali useve poput zelene salate koji mogu bolje da izdrže bolesti, istraživači sa Tehnološkog univerziteta Delft i Univerziteta u Utrehtu razvili su metod koji omogućava snimanje uobičajenih infekcija biljaka. Po prvi put, ovo se može uraditi bez ubijanja biljke i znatno brže od konvencionalne mikroskopije.
„Do sada su istraživači morali da ubiju biljku za svaki korak u procesu, da je boje, a zatim da je pregledaju pod mikroskopom“, kaže Jeroen Kalkman, vanredni profesor fizike snimanja. „Sada, sa ovom novom tehnikom snimanja, možemo pratiti kako se bolest razvija u živoj biljci u realnom vremenu.“
Naučnici o biljkama često ne znaju kako infekcija napreduje u biljci i šta čini određene useve neosetljivim na patogene. Ovaj novi instrument pruža uvid, pomažući u uzgoju useva sa većom otpornošću na različite bolesti.
„Ovi usevi zahtevaju manje pesticida, bolje su opremljeni da izdrže ekstremne vremenske uslove i na kraju daju mnogo veći prinos. To znači da se, dugoročno gledano, više ljudi na Zemlji može hraniti“, primećuje Kalkman.
„Tehnika koju smo koristili zove se dinamička optička koherentna tomografija (dOCT)“, kaže De Vit. „To uključuje emitovanje svetlosti i merenje vremena koje je potrebno da se to svetlo reflektuje nazad, slično ultrazvuku, ali sa svetlošću umesto zvuka. Za samo jednu i po sekundu možemo da snimimo oko 50 do 100 slika zaraženog lista zelene salate.“
„Možemo efikasno mapirati biljne bolesti pomoću dOCT-a jer se patogeni kreću više od biljnih ćelija. Dodeljivanjem boja područjima sa više kretanja, možemo stvoriti snažan kontrast između patogena i biljke. Bez dOCT-a, bolest bi bila samo vidljiva u mnogo kasnijoj fazi“.
Pored zelene salate, istraživači su pokazali da njihov instrument radi i za druge useve, kao što su rotkvice i paprike koje nose parazitske okrugle gliste. Međutim, potrebna su dalja istraživanja kako bi ova tehnika bila alatka za biologe bez tehničke pozadine. Kalkman je izjavio: „Želim da nastavim ovo istraživanje kako bih premostio jaz između tehnologije i biologije.“
