Прошлым летом фермеры на Среднем Западе получили неприятный сюрприз после того, как посадили местные семена на акрах Программы заповедников. Амарант Палмера, агрессивный и трудно убиваемый сорняк, прижился в массовом порядке. В качестве возможного решения некоторые штаты объявили Палмер ядовитым сорняком, что запрещает его продажу и транспортировку.
«Мне звонили семеноводы», - говорит Пэт Транел, специалист по молекулярным сорнякам из отдела растениеводства Университета Иллинойса. «Из-за этого их бизнес находится в подвешенном состоянии. Если у них нет способа удостоверить, что их продукт не содержит Палмера, они не могут его продавать."
Типичный метод тестирования включает выращивание образца семян до тех пор, пока растения не станут достаточно большими, чтобы их можно было идентифицировать, но это медленный и потенциально ненадежный процесс.
«Все это занимает много времени, и иногда семена не прорастают во время теста», - говорит Транел. «В качестве альтернативы есть компания, которая будет тестировать отдельные семена с помощью секвенирования ДНК, но они берут 100 долларов за семя. Это нерентабельно».
Транел и аспирант Брент Мерфи нашли способ обойти эти проблемы. Их недорогой метод позволяет идентифицировать ДНК амаранта Палмера в смешанном образце без необходимости выращивания растений. Анализ, в котором используется метод, известный как количественная ПЦР, может обнаруживать генетические вариации, уникальные для Палмера, даже при наличии образцов близкородственных видов, включая водяную коноплю.
«Палмер, марь красный корень, водяная конопля - все они имеют крошечные черные семена, которые в основном выглядят одинаково. Нам нужен был способ эффективно извлечь ДНК из объединенных образцов семян и, если она присутствует, идентифицировать Палмера», - говорит Транел.
После того, как Трэнел и Мерфи разработали этот тест, они работали с Клиникой растений U of I Extension, чтобы оптимизировать тест для смешанных образцов семян. Специалист по расширению диагностических услуг Дайан Плева и техник клиники растений Элизабет Филлиппи начали пробовать различные методы извлечения ДНК из семян. Анализ очень чувствителен, но если ДНК неправильно извлечена из одиночного семени амаранта Палмера в смешанном образце, она не будет обнаружена.
«Хитрость, - говорит Плева, - заключается в том, чтобы убедиться, что каждое семя измельчено в процессе экстракции».
Исследователи смогли постоянно обнаруживать одно семя амаранта Палмера при смешивании с 99 семенами водяной конопли, и они считают, что анализ может достичь еще большей чувствительности при дополнительной очистке.