Биолог по опылению из Стелленбосского университета в Южной Африке использует квантовые точки для отслеживания судьбы отдельных пыльцевых зерен. Это открывает новые возможности в области исследований, которым уже более века мешает отсутствие универсального метода отслеживания пыльцы.
В статье, опубликованной в журнале Methods in Ecology and Evolution на этой неделе, доктор Корнейл Миннаар описывает этот новый метод, который позволит биологам-опылителям отслеживать весь процесс опыления от первого посещения опылителем до конечной точки. либо успешно переносятся на рыльце другого цветка, либо теряются по пути.
Несмотря на более чем двести лет подробных исследований опыления, говорит Миннаар, исследователи не знают наверняка, где на самом деле оседает большинство микроскопически крошечных пыльцевых зерен после того, как они покидают цветки: «Растения производят огромное количество пыльцы, но похоже, что более 90% ее никогда не достигает рыльца. Для крошечной части пыльцевых зерен, которые попадают на рыльца, путь часто неясен - какие опылители перенесли зерна и откуда?"
Начиная с 2015 года, Миннаар решил сделать то, что многие другие до сих пор терпели неудачу, и принял вызов в своем докторском исследовании на кафедре ботаники и зоологии Стелленбосского университета (SU).
Большинство видов растений на Земле опыляются опылением насекомых, в том числе более 30% продовольственных культур, которые мы едим. Поскольку насекомые сталкиваются с быстрым глобальным сокращением, крайне важно, чтобы мы понимали, какие насекомые являются важными опылителями различных растения - это начинается с отслеживания пыльцы», - объясняет он.
Идея метода отслеживания пыльцы пришла ему в голову после прочтения статьи об использовании квантовых точек для отслеживания раковых клеток у крыс. Квантовые точки - это полупроводниковые нанокристаллы, которые настолько малы, что ведут себя как искусственные атомы. Под воздействием УФ-излучения они излучают чрезвычайно яркий свет различных цветов. В случае пыльцевых зерен он выяснил, что квантовые точки с «любящими жир» (липофильными) лигандами теоретически будут прилипать к жировому внешнему слою пыльцевых зерен, называемому пыльцой, и затем можно использовать светящиеся цвета квантовых точек. уникально «маркировать» пыльцевые зерна, чтобы увидеть, где они заканчиваются.
Следующим шагом было найти экономичный способ просмотра флуоресцирующих пыльцевых зерен под полевым микроскопом. В то время Миннаар все еще пользовался игрушечной ручкой из семейного ресторана с небольшим ультрафиолетовым светодиодом, которую он позаимствовал у одного из своих профессоров.
Я решил разработать флуоресцентную коробку, которая поместится под препаровальным микроскопом. И, поскольку я хотел, чтобы люди использовали этот метод, я разработал коробку, которую можно легко распечатать на 3D-принтере по цене около 5 000 рандов, включая необходимые электронные компоненты» (см. видео на https://www.youtube.com/embed/ YHs925F13t0)
До сих пор метод и блок возбуждения зарекомендовали себя как простой и относительно недорогой метод отслеживания отдельных зерен пыльцы: «Я проводил исследования, в которых я ловил насекомых после того, как они посетили растение с помощью квантовых точек. помечены пыльниками, и вы можете увидеть, где находится пыльца, и какие насекомые на самом деле несут больше или меньше пыльцы».
Но часть работы после маркировки по-прежнему требует многих часов кропотливого подсчета и проверки: «Я думаю, что за последние три года я, вероятно, насчитал более ста тысяч пыльцевых зерен», - смеется он.
Как научный сотрудник исследовательской группы профессора Брюса Андерсона на кафедре ботаники и зоологии в Стелленбосском университете, Миннаар продолжит использовать этот метод для изучения многих оставшихся без ответа вопросов в этой области.