英国剑桥大学塞恩斯伯里实验室(Sainsbury Laboratory
Cambridge University,SLCU)的科学家希望利用基于光的信息与植物“对话”。早期对本生烟草(Nicotiana benthamiana)的实验表明,利用光作为刺激剂(信使)可以激活植物的自然防御机制(免疫反应)。Jones博士的研究团队利用光作为信使开发工具,将光敏蛋白质引入研究人员想要控制的细胞中,开发Highlighter使植物能够与人类交流。研究成果于2023年9月21日在线发表在《PLOS Biology》期刊上。
光遗传学一直难以应用于植物,这是因为植物已经含有大量的光感受器,需要宽光谱的光才能生长。Jones博士研究发现,可以在正常园艺光照条件下应用而不影响内源植物生理和发育的光遗传学基因表达开关。SLCU团队前期研究设计了新工具Highlighter,揭示关键植物激素的动态。这些生物传感器可以揭示植物对环境压力的反应——植物与人类“对话”。使用微创光信号进行激活和失活,并且不受生长室中明暗循环的影响。通过调节宽带可见光(白色)的光谱组成来证明光遗传学对植物免疫和色素产生的控制。Highlighter是植物光遗传学的进步,也是一种高分辨率基因诱导技术,它将推进基础植物生物学,并为作物改良提供新的机会。