Zespół dr inż. Małgorzaty Wesoły z Politechniki Warszawskiej (PW) prowadzi badania, które mogą zrewolucjonizować diagnostykę w rolnictwie. Analiza zapachów wydzielanych przez rośliny i glebę – tzw. wolatilomika – otwiera nowe możliwości w zakresie wczesnego wykrywania patogenów i ochrony plonów.

Wolatilomika (ang. volatilomics) to dziedzina nauki zajmująca się analizą lotnych związków organicznych (VOCs – volatile organic compounds), które są wydzielane przez organizmy żywe, w tym ludzi, rośliny, mikroorganizmy czy komórki nowotworowe.

Co roku choroby roślin prowadzą do zniszczenia milionów ton żywności. W obliczu rosnącej populacji i zwiększającego się zapotrzebowania na żywność, konieczne jest opracowanie skutecznych metod ochrony upraw. Patogeny grzybowe i bakteryjne wpływają negatywnie na jakość i ilość zbiorów, powodując znaczne straty ekonomiczne oraz zagrożenie dla bezpieczeństwa żywnościowego.

Kluczem do skutecznej ochrony jest wczesne wykrywanie infekcji – zanim pojawią się widoczne objawy. Niestety, obecnie stosowane metody, takie jak diagnostyka molekularna czy serologiczna, są kosztowne, czasochłonne i trudne do zastosowania na dużą skalę.

Na te wyzwania odpowiada projekt pt. „Zastosowanie wolatilomiki do wczesnego wykrywania i monitorowania infekcji w plonach i glebie”, realizowany przez dr inż. Małgorzatę Wesoły z Katedry Biotechnologii Medycznej Wydziału Chemicznego PW w ramach konkursu NCN SONATA 20. Celem badań jest wykorzystanie lotnych związków organicznych (LZO), emitowanych przez rośliny i glebę, do szybkiej i nieinwazyjnej diagnostyki chorób oraz oceny stanu zdrowotnego upraw i środowiska glebowego.

– Wierzę, że projekt zapoczątkuje nowe kierunki rozwoju wolatilomiki, nie tylko w rolnictwie, ale również w obszarach takich jak monitorowanie środowiska czy kontrola jakości żywności – podkreśla dr inż. Małgorzata Wesoły.

W projekcie wykorzystywane będą różnorodne narzędzia analityczne: od chromatografii gazowej sprzężonej z detektorami, po elektroniczne nosy i spektrometrię ruchliwości jonów. Analizowane będą profile LZO wydzielane przez warzywa – m.in. marchew i cebulę – zainfekowane najczęściej występującymi patogenami. Równolegle badane będą także związki lotne emitowane przez glebę, co pozwoli lepiej zrozumieć wpływ patogenów glebowych na środowisko upraw.

Lotne związki organiczne tworzą unikalne „chemiczne odciski palców”, które umożliwiają identyfikację obecności patogenów jeszcze przed pojawieniem się objawów chorobowych. Dzięki temu możliwe będzie podejmowanie działań prewencyjnych, takich jak:

• segregacja i utylizacja zainfekowanych plonów,
• przekierowanie ich do wykorzystania jako pasza,
• zapobieganie rozprzestrzenianiu się chorób np. przez zmianę warunków przechowywania.

Technologie takie jak elektroniczny nos mogą być zastosowane w warunkach polowych, co umożliwi prowadzenie diagnostyki w czasie rzeczywistym i usprawni zarządzanie zdrowiem roślin na dużą skalę.

Wyniki projektu przyczynią się do rozwoju fitopatologii i chemii analitycznej, wspierając zrównoważone praktyki rolnicze oraz integrację wiedzy na temat zdrowia roślin, mikrobiomu glebowego, odpowiedzi roślin na stres i emisji LZO. Badania umożliwią porównanie skuteczności różnych technologii wykrywania, co stanowić będzie cenne źródło informacji dla rozwoju przesiewowych metod diagnostycznych.

Źródło: Politechnika Warszawska