米マサチューセッツ工科大学 (MIT) のエンジニアたちが、植物が受けたダメージ、感染症や光害などのストレス要因に対し、どのように反応するかをトラッキングできる方法を開発しました。植物が受けたダメージに対して、カーボンナノチューブで作られたセンサーを使って追跡することが出来ます。小さなセンサーを植物の葉に埋め込んで、過酸化水素のシグナル伝達波を手元の端末に送信することが出来るようになります。
植物が受けたストレスを端末へ送信
研究者たちによると、植物は過酸化水素を使って葉の中で情報を伝達し、葉の細胞を刺激してダメージを修復したり、昆虫のような捕食者を撃退したりする化合物を生成させるストレスのシグナルを送っているということです。MITのセンサーは、この過酸化水素のシグナルを使って、様々なタイプのストレスや、植物の違う種類も区別することができます。
このセンサーは、植物がさまざまな種類のストレスに対し、どのように反応するかを研究し、農業従事者が作物の収穫量を上げるための戦略を開発するのに役立つ可能性があると、技術者たちは述べている。これまでに、研究者たちは8つの異なる植物を使ったアプローチを実証してきました。この実験では、ホウレンソウ、イチゴ、ルッコラなどを使いました。
1人の技術者のミスがこの画期的な成功につながる
研究チームは、このセンサーが他の植物でも応用できる可能性があると考えています。チームは、脂質交換エンベロープ浸透法と呼ばれる方法を用いて、植物の葉にセンサーを組み込む事に成功しました。この成功の陰には、植物の葉にセンサーを埋め込む方法を模索していた際、科学者の1人が誤って植物を損傷し、その傷口を観察したところ過酸化水素が放出されるのを確認したということです。
研究チームによると、植物細胞が過酸化水素を放出すると、隣接する細胞内でカルシウムの放出が誘発され、それらの細胞を刺激して過酸化水素をさらに放出させるといいます。過酸化水素の流入は植物細胞を刺激し、損傷の修復を助ける二次代謝産物と呼ばれる分子を産生させます。ある植物は捕食者を撃退するために他の二次代謝産物を分泌します。この技術の用途には、さまざまな植物の受けたダメージに対する抵抗力や、その植物が病原体に対し、どのように反応するかをスクリーニングすることなどがあるということです。