微流体设备技术助力通过检测植物中miRNAs来简易诊断植物生长状况

Plant Phenomics | 通过检测过滤植物提取物中的miRNAs来简易诊断植物生长状况的微流体设备

植物在自然环境中面临多种生物和非生物环境压力，这些压力可能对其生产力和健康造成不可逆转的损害。因此，及时诊断和应对植物压力对于维持植物健康、实现精确农业和作物管理至关重要。在此研究中，研究人员特别关注了磷酸盐（Pi）的缺乏，这是作物生产中的一个主要限制因素。由于磷酸盐易于沉淀且植物难以利用，因此，对于缺磷应答的早期诊断显得尤为重要。

2024年4月，Plant Phenomics 在线发表了日本名古屋大学题为Microfluidic Device for Simple Diagnosis of Plant Growth Condition by Detecting miRNAs from Filtered Plant Extracts 的研究论文。

在这项研究中，研究人员开发了一种微流体装置，旨在通过检测植物提取物中的微小RNA（miRNA）来简化植物生长状况的诊断。该装置利用微流体技术，优点包括操作简便、反应时间短和对样本量要求低，非常适合田间等现场应用。装置由聚二甲基硅氧烷（PDMS）制成，设计包括样本引入区、DNA探针固定区和信号检测区。核心检测技术是荧光三明治杂交法，利用固定和游离的DNA探针通过特定的miRNA形成复合体，从而在微流体通道内实现目标miRNA的有效捕捉和检测。

图1 微流控微RNA检测系统

为了提高检测效率和精确性，研究团队还对样本进行了适当处理，包括过滤技术以去除干扰物质，并探索了使用生物素-链霉亲和素系统对信号进行放大的方法。这使得即使是极低浓度的miRNA也能产生足够的荧光信号进行检测。这种微流体装置的开发不仅为植物生理状态提供了快速现场检测的新工具，还为精确农业和持续性作物生产管理提供了宝贵的技术支持。通过早期诊断植物营养缺乏或环境压力，有望优化植物健康管理和资源使用，推动农业生产者、研究人员和技术人员在实际应用中的广泛应用。

论文链接：

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

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《植物表型组学》（Plant Phenomics）是由南京农业大学和美国科学促进会（AAAS）合作创办的英文学术期刊，于2019年1月正式上线发行。采用开放获取形式，刊载植物表型组学交叉学科热点领域具有突破性科研进展的原创性研究论文、综述、数据集和观点。具体范围涵盖高通量表型分析的最新技术，基于图像分析和机器学习的表型分析研究，提取表型信息的新算法，作物栽培、植物育种和农业实践中的表型组学新应用，与植物表型相结合的分子生物学、植物生理学、统计学、作物模型和其他组学研究，表型组学相关的植物生物学等。期刊已被DOAJ、Scopus、PMC、EI和SCIE等数据库收录。科睿唯安JCR2022影响因子为6.5，位于农艺学、植物科学、遥感一区。2023年中科院期刊分区位于农林科学大类一区。2020年入选中国科技期刊卓越行动计划高起点新刊项目。

说明：本文由《植物表型组学》编辑部负责组稿。
中文内容仅供参考，一切内容以英文原版为准。
撰稿：章扬（南京农业大学）
排版：许怡瑶（南京农业大学）
审核：孔敏、王平