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備

植物在自然環境中面臨多種生物和非生物環境壓力，這些壓力可能對其生產力和健康造成不可逆轉的損害。因此，及時診斷和應對植物壓力對于維持植物健康、實現精確農業和作物管理至關重要。在此研究中，研究人員特別關注了磷酸鹽（Pi）的缺乏，這是作物生產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，優點包括操作簡便、反應時間短和對樣本量要求低，非常適合田間等現場應用。裝置由聚二甲基硅氧烷（PDMS）制成，設計包括樣本引入區、DNA探針固定區和信號檢測區。核心檢測技術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實現目標miRNA的有效捕捉和檢測。

圖1 微流控微RNA檢測系統

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，包括過濾技術以去除干擾物質，并探索了使用生物素-鏈霉親和素系統對信號進行放大的方法。這使得即使是極低濃度的miRNA也能產生足夠的熒光信號進行檢測。這種微流體裝置的開發不僅為植物生理狀態提供了快速現場檢測的新工具，還為精確農業和持續性作物生產管理提供了寶貴的技術支持。通過早期診斷植物營養缺乏或環境壓力，有望優化植物健康管理和資源使用，推動農業生產者、研究人員和技術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）是由南京農業大學和美國科學促進會（AAAS）合作創辦的英文學術期刊，于2019年1月正式上線發行。采用開放獲取形式，刊載植物表型組學交叉學科熱點領域具有突破性科研進展的原創性研究論文、綜述、數據集和觀點。具體范圍涵蓋高通量表型分析的最新技術，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、植物育種和農業實踐中的表型組學新應用，與植物表型相結合的分子生物學、植物生理學、統計學、作物模型和其他組學研究，表型組學相關的植物生物學等。期刊已被DOAJ、Scopus、PMC、EI和SCIE等數據庫收錄。科睿唯安JCR2022影響因子為6.5，位于農藝學、植物科學、遙感一區。2023年中科院期刊分區位于農林科學大類一區。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。
中文內容僅供參考，一切內容以英文原版為準。
撰稿：章揚（南京農業大學）
排版：許怡瑤（南京農業大學）
審核：孔敏、王平