Российские ученые на порядок ускорили подбор удобрений
В лабораториях МФТИ разработали принципиально новый метод анализа влияния химических соединений на растения.
24.10.2016
Источник: http://izvestia.ru/
Фото: corbisimages.com
Ученые лаборатории разработки инновационных лекарственных средств МФТИ придумали технологию, ускоряющую урожайность сельхозкультур. С помощью специальной компьютерной программы специалисты за несколько часов определяют, какие химические вещества влияют на рост растений. Они апробировали свою разработку на табаке и за два часа выявили 65 соединений, которые ускоряют или замедляют рост растения. Раньше на подобный процесс пришлось бы затратить недели или даже месяцы.
Научный сотрудник лаборатории разработки инновационных лекарственных средств МФТИ Роман Чупров, принимавший участие в исследовании, рассказал «Известям», что результаты проведенного эксперимента позволят не только ускорить процесс роста, но и открывают большие перспективы для агрохимии.
— Наша методика позволяет тестировать большой объем химических соединений за короткое время. Мы адаптировали программу, работающую с микроскопом, который фиксирует изменения в процессе эксперимента. Спустя два часа компьютер выдает точный результат, — рассказывает Чупров. — В сельском хозяйство широко используются химические соединения. И агрохимия сейчас — востребованное направление, Эта технология повысит урожайность, позволит вывести новые сорта и уничтожить сорняки.
Для ускорения и замедления роста растений используются специальные химические соединения — удобрения или пестициды. Сейчас для выявления одного-двух химических соединений, способствующих росту, проверяют тысячи элементов. Это так называемый дачный метод, когда в лаборатории семена высаживают в питательную среду как на огородную грядку, и добавляют тестируемое вещество, наблюдая за эффектом. Такую процедуру проводят для тысячи исследуемых соединений, после чего определяют наиболее эффективное средство.
Ученые проводили исследование на пыльце растений, соединяя ее с различными микроэлементами. Такой способ позволяет значительно экономить время на анализ — всего два часа, в то время как эксперименты с семенами занимали недели.
Специалисты пояснили, что сначала готовится раствор из пыльцы растения и подготовленной питательной среды, который распределяется по ячейкам. Туда же добавляют разные вещества для тестирования. Микроскоп делает снимки каждой ячейки в самом начале процесса и в конце — спустя два часа. Снимки отправляются на компьютер, где обрабатываются в специальной программе, разработанной специалистами МФТИ и сотрудниками компании Molecular Devices. Программа рассчитывает начальную и конечную площадь, занимаемую пыльцой в ячейках с добавлением разных химических соединений. На основе полученных данных принимается решение о том, какие вещества стимулируют или замедляют рост. В ходе эксперимента ученые из лаборатории МФТИ за два часа «просеяли» 1040 соединений с раствором, содержащим Nicotiana tabacum (табак), и выявили 65 образцов, которые существенно повлияли на рост растения.
Руководитель направления биотехнологий в сельском хозяйстве фонда «Сколково» Роман Куликов считает, что результаты эксперимента ученых — это научный прорыв, который в дальнейшем позволит применять новую методику не только на пыльце.
— До сих пор проверки воздействия вещества на растения проходят долго, не меньше двух недель, с выращиванием растений в лаборатории или в поле, — рассказывает Куликов. — То, что сделали ученые из МФТИ, автоматизировав и ускорив процесс, по сути, революционно. В дальнейшем такие опыты, думаю, можно будет проводить не только на определенных растениях, имеющих пыльцу, но и, например, на стволовых клетках, отслеживая влияние химических соединений на них — еще одно перспективное направление в агрохимии.
Научный сотрудник лаборатории разработки инновационных лекарственных средств МФТИ Роман Чупров, принимавший участие в исследовании, рассказал «Известям», что результаты проведенного эксперимента позволят не только ускорить процесс роста, но и открывают большие перспективы для агрохимии.
— Наша методика позволяет тестировать большой объем химических соединений за короткое время. Мы адаптировали программу, работающую с микроскопом, который фиксирует изменения в процессе эксперимента. Спустя два часа компьютер выдает точный результат, — рассказывает Чупров. — В сельском хозяйство широко используются химические соединения. И агрохимия сейчас — востребованное направление, Эта технология повысит урожайность, позволит вывести новые сорта и уничтожить сорняки.
Для ускорения и замедления роста растений используются специальные химические соединения — удобрения или пестициды. Сейчас для выявления одного-двух химических соединений, способствующих росту, проверяют тысячи элементов. Это так называемый дачный метод, когда в лаборатории семена высаживают в питательную среду как на огородную грядку, и добавляют тестируемое вещество, наблюдая за эффектом. Такую процедуру проводят для тысячи исследуемых соединений, после чего определяют наиболее эффективное средство.
Ученые проводили исследование на пыльце растений, соединяя ее с различными микроэлементами. Такой способ позволяет значительно экономить время на анализ — всего два часа, в то время как эксперименты с семенами занимали недели.
Специалисты пояснили, что сначала готовится раствор из пыльцы растения и подготовленной питательной среды, который распределяется по ячейкам. Туда же добавляют разные вещества для тестирования. Микроскоп делает снимки каждой ячейки в самом начале процесса и в конце — спустя два часа. Снимки отправляются на компьютер, где обрабатываются в специальной программе, разработанной специалистами МФТИ и сотрудниками компании Molecular Devices. Программа рассчитывает начальную и конечную площадь, занимаемую пыльцой в ячейках с добавлением разных химических соединений. На основе полученных данных принимается решение о том, какие вещества стимулируют или замедляют рост. В ходе эксперимента ученые из лаборатории МФТИ за два часа «просеяли» 1040 соединений с раствором, содержащим Nicotiana tabacum (табак), и выявили 65 образцов, которые существенно повлияли на рост растения.
Руководитель направления биотехнологий в сельском хозяйстве фонда «Сколково» Роман Куликов считает, что результаты эксперимента ученых — это научный прорыв, который в дальнейшем позволит применять новую методику не только на пыльце.
— До сих пор проверки воздействия вещества на растения проходят долго, не меньше двух недель, с выращиванием растений в лаборатории или в поле, — рассказывает Куликов. — То, что сделали ученые из МФТИ, автоматизировав и ускорив процесс, по сути, революционно. В дальнейшем такие опыты, думаю, можно будет проводить не только на определенных растениях, имеющих пыльцу, но и, например, на стволовых клетках, отслеживая влияние химических соединений на них — еще одно перспективное направление в агрохимии.
Василиса Белокопытова
регион:
Россия
