微流體設(shè)備技術(shù)助力通過檢測植物中miRNAs來簡易診斷植物生長狀況

Plant Phenomics | 通過檢測過濾植物提取物中的miRNAs來簡易診斷植物生長狀況的微流體設(shè)備

植物在自然環(huán)境中面臨多種生物和非生物環(huán)境壓力，這些壓力可能對其生產(chǎn)力和健康造成不可逆轉(zhuǎn)的損害。因此，及時診斷和應對植物壓力對于維持植物健康、實現(xiàn)精確農(nóng)業(yè)和作物管理至關(guān)重要。在此研究中，研究人員特別關(guān)注了磷酸鹽（Pi）的缺乏，這是作物生產(chǎn)中的一個主要限制因素。由于磷酸鹽易于沉淀且植物難以利用，因此，對于缺磷應答的早期診斷顯得尤為重要。

2024年4月，Plant Phenomics 在線發(fā)表了日本名古屋大學題為Microfluidic Device for Simple Diagnosis of Plant Growth Condition by Detecting miRNAs from Filtered Plant Extracts 的研究論文。

在這項研究中，研究人員開發(fā)了一種微流體裝置，旨在通過檢測植物提取物中的微小RNA（miRNA）來簡化植物生長狀況的診斷。該裝置利用微流體技術(shù)，優(yōu)點包括操作簡便、反應時間短和對樣本量要求低，非常適合田間等現(xiàn)場應用。裝置由聚二甲基硅氧烷（PDMS）制成，設(shè)計包括樣本引入?yún)^(qū)、DNA探針固定區(qū)和信號檢測區(qū)。核心檢測技術(shù)是熒光三明治雜交法，利用固定和游離的DNA探針通過特定的miRNA形成復合體，從而在微流體通道內(nèi)實現(xiàn)目標miRNA的有效捕捉和檢測。

圖1 微流控微RNA檢測系統(tǒng)

為了提高檢測效率和精確性，研究團隊還對樣本進行了適當處理，包括過濾技術(shù)以去除干擾物質(zhì)，并探索了使用生物素-鏈霉親和素系統(tǒng)對信號進行放大的方法。這使得即使是極低濃度的miRNA也能產(chǎn)生足夠的熒光信號進行檢測。這種微流體裝置的開發(fā)不僅為植物生理狀態(tài)提供了快速現(xiàn)場檢測的新工具，還為精確農(nóng)業(yè)和持續(xù)性作物生產(chǎn)管理提供了寶貴的技術(shù)支持。通過早期診斷植物營養(yǎng)缺乏或環(huán)境壓力，有望優(yōu)化植物健康管理和資源使用，推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者、研究人員和技術(shù)人員在實際應用中的廣泛應用。

論文鏈接：

https://doi.org/10.34133/plantphenomics.0162

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《植物表型組學》（Plant Phenomics）是由南京農(nóng)業(yè)大學和美國科學促進會（AAAS）合作創(chuàng)辦的英文學術(shù)期刊，于2019年1月正式上線發(fā)行。采用開放獲取形式，刊載植物表型組學交叉學科熱點領(lǐng)域具有突破性科研進展的原創(chuàng)性研究論文、綜述、數(shù)據(jù)集和觀點。具體范圍涵蓋高通量表型分析的最新技術(shù)，基于圖像分析和機器學習的表型分析研究，提取表型信息的新算法，作物栽培、植物育種和農(nóng)業(yè)實踐中的表型組學新應用，與植物表型相結(jié)合的分子生物學、植物生理學、統(tǒng)計學、作物模型和其他組學研究，表型組學相關(guān)的植物生物學等。期刊已被DOAJ、Scopus、PMC、EI和SCIE等數(shù)據(jù)庫收錄�？祁Ｎò睯CR2022影響因子為6.5，位于農(nóng)藝學、植物科學、遙感一區(qū)。2023年中科院期刊分區(qū)位于農(nóng)林科學大類一區(qū)。2020年入選中國科技期刊卓越行動計劃高起點新刊項目。

說明：本文由《植物表型組學》編輯部負責組稿。
中文內(nèi)容僅供參考，一切內(nèi)容以英文原版為準。
撰稿：章?lián)P（南京農(nóng)業(yè)大學）
排版：許怡瑤（南京農(nóng)業(yè)大學）
審核：孔敏、王平