Российские ученые на порядок ускорили подбор удобрений
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.