Новый многопрофильный трансдисциплинарный центр будет разрабатывать системы для двусторонней связи с сельскохозяйственными культурами, позволяя ученым дистанционно определять биологию растения и его непосредственную экосистему в надежде использовать данную информацию для улучшения роста.

Новый Центр исследований программируемых систем растений (CROPPS), финансируемый грантом Национального научного фонда (NSF) на сумму $25 млн, направлен на развитие новой области под названием цифровая биология.

CROPPS возглавят исследователи из Колледжа сельского хозяйства и биологических наук, Инженерного колледжа, а также из Колледжа вычислительной техники и информатики им. Корнелл Энн С. Бауэрс. Партнерские учреждения включают в себя Университет Иллинойса, Урбана-Шампейн (UIUC), Университет Аризоны, а также Институт Бойса Томпсона в Корнелле.

CROPPS будет разрабатывать технологии, подключенные к Интернету и облаку, создавая Интернет живых существ, чтобы слушать и узнавать, как растения чувствуют окружающую среду и реагируют на нее. По мере развития этих инструментов они будут становиться более интерактивными. Конечная цель — двусторонняя коммуникация, при которой ученые будут получать информацию и реагировать на то, что нужно растению, или работать с его генетикой, чтобы повлиять на физические результаты.

«В основе этого проекта — растения, наделенные новыми способами выражения биологических процессов, включая скрытые процессы, происходящие внутри тканей или под землей. С помощью читаемого сигнала, мы можем разработать технологию захвата», — отметил соавтор CROPPS, директор и профессор в Школе химической и биомолекулярной инженерии им. Смита при Инженерном колледже, Абрахам Струк.

Информация, полученная у растений, поможет исследователям лучше понять, как управлять питательными веществами и водой, а также узнать, как микробы взаимодействуют с сельскохозяйственными культурами, помогая им расти. В конце концов, данные знания могут помочь ученым улучшить управление урожаем.

«Новое понимание того, как растение реагирует на окружающую среду, поможет нам вывести культуры, которые могут более адекватно реагировать на новую сильно изменчивую среду. Нам необходимо ускорить естественный процесс эволюции, потому что изменение климата нарушило способность растений «считывать» условия окружающей среды. Мы определим точное время добавления азота. Узнаем, сколько и почему. Важно отметить, что мы начнем узнавать, какая часть энергии, роста и репродуктивного потенциала растения лучше управляется микробами», — сказала доктор философии, директор CROPPS, Сьюзан Маккауч.

В рамках проекта также будет изучено, как подавать молекулярные сигналы, побуждающие растения реагировать на факторы стресса окружающей среды.

Сначала центр будет работать над разработкой цифровых инструментов для определения сельхозкультур, подключенных к облаку и Интернету. Такой инструмент был бы минимально инвазивным и не только улучшил бы понимание базовой биологии растений, но и предоставил бы информацию для селекции более засухоустойчивых культур.

Доктор философии, участница CROPPS и доцент кафедры биологии растений в Школе интегративных наук о растениях в CALS, Маргарет Фрэнк привела пример работы, которая помогла определить концепцию программируемых объектов. Исследовательница изучала то, каким образом томаты улавливают естественные сигналы в корнях, которые сообщаются с листьями, чтобы вызвать биологический ответ. Кроме того, эти сигналы от корней, скрытой части растения, могут отображаться с помощью флуоресценции в листьях и передаваться через Интернет. Госпожа Фрэнк в настоящее время работает над проектом, который использует вычислительный анализ для определения роли мРНК в передаче сигналов от корня к побегу. Она изучает, могут ли определенные мобильные мРНК быть введены в трансплантаты, где они несут генетические коды белков, которые вызывают реакцию на стрессы окружающей среды, например, вызванные климатическими изменениями.

 

*по информации из открытых источников

 

 

Читайте также:

Ученые открыли способ, как бактерии проникают в растения кукурузы

В Японии открыли ген-мутант, который защитит растения риса от засухи