Los investigadores han desarrollado una nueva técnica que utiliza parches de microagujas para recolectar ADN de los tejidos vegetales en un minuto, en lugar de las horas necesarias para las técnicas convencionales. La extracción de ADN es el primer paso para identificar enfermedades de las plantas, y el nuevo método es prometedor para eldesarrollo de herramientas de detección de enfermedades de plantas en el sitio.
"Cuando los agricultores detectan una posible enfermedad de las plantas en el campo, como el tizón tardío de la papa, quieren saber qué es de inmediato; la detección rápida puede ser importante para abordar las enfermedades de las plantas que se propagan rápidamente", dice Qingshan Wei, un asistenteprofesor de ingeniería química y biomolecular en la Universidad Estatal de Carolina del Norte y co-autor correspondiente de un artículo sobre el trabajo.
"Uno de los obstáculos para la detección rápida es la cantidad de tiempo que lleva extraer el ADN de una muestra de planta, y nuestra técnica proporciona una solución rápida y simple a ese problema", dice Wei.
"Algunas enfermedades de las plantas tienen síntomas similares en las hojas, como el tizón tardío causado por el famoso patógeno de la hambruna irlandesa Phytophthora infestans y Phytophthora tizón causado por una especie hermana P. nicotianae ", dice Jean Ristaino, profesor distinguido William Neal Reynolds de fitopatología en NC State y co-autor correspondiente del artículo." El estándar de oro para la identificación de enfermedades es un ensayo molecular. Nuestra nueva técnica es importante porque no se puedeejecutar un ensayo de amplificación o genotipado en cepas de P. infestans , o cualquier otra enfermedad de la planta, hasta que haya extraído el ADN de la muestra "
Por lo general, el ADN se extrae de una muestra de planta utilizando un método llamado extracción de CTAB, que debe realizarse en un laboratorio, requiere una gran cantidad de equipo y toma al menos 3 a 4 horas. La extracción de CTAB es un proceso de varios pasosinvolucrando todo, desde molienda de tejidos hasta solventes orgánicos y centrifugadoras.
Por el contrario, la nueva técnica de extracción de ADN involucra solo un parche de microagujas y una solución tampón acuosa. El parche es aproximadamente del tamaño de un sello postal y está hecho de un polímero económico. La superficie en un lado del parche está compuestade cientos de agujas que tienen solo 0.8 milímetros de largo.
Un agricultor o investigador puede aplicar el parche de microagujas a una planta que sospeche que está enferma, mantener el parche en su lugar durante unos segundos, luego despegarlo. El parche se enjuaga con la solución tampón, eliminando el material genético delmicroagujas y en un recipiente estéril. Todo el proceso dura aproximadamente un minuto.
"Es emocionante ver la nueva aplicación de la tecnología de parches de microagujas en la agricultura y la ciencia de las plantas", dice Zhen Gu, profesor de bioingeniería en la Universidad de California, Los Ángeles y coautor del artículo, quien desarrolló variossistemas de suministro de medicamentos basados en microagujas para la salud humana.
"En las pruebas experimentales, encontramos que la técnica de microagujas produce niveles ligeramente más altos de impurezas en la muestra, en comparación con CTAB", dice Wei. "Sin embargo, los niveles de pureza de la técnica de microagujas eran comparables a otros métodos de laboratorio validadosde extracción de ADN. Lo más importante, descubrimos que la ligera diferencia en los niveles de pureza entre las muestras de microagujas y CTAB no interfiere con la capacidad de analizar con precisión las muestras mediante un ensayo de PCR o LAMP ".
"El hecho de que las microagujas extraigan un volumen de muestreo más pequeño no parece ser un problema", dice Rajesh Paul, estudiante de doctorado en NC State y primer autor del artículo. "La técnica de microagujas extrajo con éxito el ADN del patógeno de todoshojas de tomate infectadas recolectadas en el campo en una prueba ciega reciente "
"La extracción de ADN ha sido un obstáculo significativo para el desarrollo de herramientas de prueba en el sitio", dice Wei. "Ahora estamos avanzando con el objetivo de crear un dispositivo integrado, portátil y de bajo costo que pueda realizar todas las tareaspaso del proceso desde tomar la muestra hasta identificar el patógeno e informar los resultados de un ensayo "
El artículo, "Extracción de ADN de plantas por parche de microagujas para la detección rápida de enfermedades de plantas", se publica en la revista ACS Nano . El documento fue escrito por Amanda Saville, gerente de laboratorio en el laboratorio de Ristaino; Jeana Hansel, una estudiante graduada en NC State; Carmin Ball y Alyssa Williams, estudiantes universitarias en NC State; Yanqi Ye, una ex estudiante graduada en JointDepartamento de Ingeniería Biomédica en NC State y la Universidad de Carolina del Norte, Chapel Hill; Xinyuan Chang, un estudiante universitario en la Universidad de Tianjin que trabajó como investigador visitante en NC State; y Guojun Chen, investigador postdoctoral en UCLA.
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Carolina del Norte . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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