ओक रिज नेशनल लेबोरेटरी (ओआरएनएल) के वैज्ञानिकों ने एक बायो सेंसर तकनीक विकसित की है जो जीवित पौधों की कोशिकाओं के भीतर राइबोन्यूक्लिक एसिड (आरएनए) गतिविधि के दृश्य और वास्तविक समय पर नज़र रखने में सक्षम बनाती है। यह अभिनव विधि एक फ्लोरोसेंट मार्कर प्रोटीन के साथ एक आणविक स्प्लिसिंग तकनीक को जोड़ती है।
यह नया दृष्टिकोण शोधकर्ताओं को वास्तविक समय में आरएनए और जीन अभिव्यक्ति में परिवर्तन का पता लगाने और निगरानी करने की अनुमति देता है। यह बायोएनर्जी और खाद्य फसलों को बढ़ाने और अवांछित पौधों के संशोधनों, रोगजनकों और कीटों की पहचान करने के लिए एक मूल्यवान उपकरण प्रदान करता है। आरएनए, एक सिग्नलिंग अणु, डीएनए कोड को कार्यात्मक घटकों जैसे प्रोटीन में अनुवाद करता है, जो पौधों के विकास और तनाव प्रतिक्रिया के लिए महत्वपूर्ण हैं।
ओआरएनएल द्वारा विकसित बायो सेंसर जीवित पौधों में आरएनए के स्तर की लगातार निगरानी करता है, ऊतक संग्रह, प्रसंस्करण और विश्लेषण की पारंपरिक विधि को प्रतिस्थापित करता है। ओआरएनएल में परियोजना के प्रमुख शियाओहान यांग के अनुसार, बायो सेंसर "वास्तविक समय में इस बात की जानकारी प्रदान करता है कि कोशिकाएं सूखे या बीमारी जैसी बदलती पर्यावरणीय परिस्थितियों में आणविक स्तर पर खुद को कैसे पुन: प्रोग्राम करती हैं।"
बायो सेंसर एक राइबोजाइम - एक आरएनए अणु जो आरएनए स्प्लिसिंग को उत्प्रेरित करता है - को दो निष्क्रिय भागों में विभाजित करके काम करता है। इन भागों को तब गाइड आरएनए अनुक्रमों से जोड़ा जाता है जो पौधे की कोशिका के अंदर एक विशिष्ट आरएनए लक्ष्य से बंधते हैं। जब गाइड आरएनए अपना लक्ष्य ढूंढता है, तो राइबोजाइम के टुकड़े फिर से जुड़ जाते हैं, जिससे एक रिपोर्टर प्रोटीन सक्रिय हो जाता है जो दृश्यमान प्रतिदीप्ति उत्पन्न करता है। यह प्रतिदीप्ति आरएनए के स्थान और प्रचुरता को इंगित करती है। बायो सेंसर की कार्यक्षमता को तंबाकू के पौधे को संक्रमित करने वाले वायरस का पता लगाकर और *अरबिडोप्सिस* में जीन गतिविधि को प्रकट करके प्रदर्शित किया गया था। सिस्टम पत्तियों, जड़ों, फूलों और तनों सहित पूरे पौधे में व्यक्तिगत कोशिकाओं से लेकर ऊतक स्तर तक जीन गतिविधि का पता लगा सकता है।
सह-लेखक और डीओई सिक्योर इकोसिस्टम इंजीनियरिंग एंड डिजाइन साइंस फोकस एरिया (एसईईडी एसएफए) के प्रबंधक पॉल अब्राहम ने सूखे जैसी स्थितियों के जवाब में पौधे कब और कहां खुद को पुन: प्रोग्राम करना शुरू करते हैं, यह देखने में बायो सेंसर की उपयोगिता पर ध्यान दिया। डीओई सेंटर फॉर बायोएनर्जी इनोवेशन के सह-लेखक और निदेशक जेरी टस्कन ने कहा कि बायो सेंसर की बहुमुखी प्रतिभा बेहतर कार्यात्मक जीनोमिक्स से लेकर रोगजनकों या अन्य तनाव प्रतिक्रियाओं का शीघ्र पता लगाने के लिए पौधों के प्रदर्शन की स्क्रीनिंग जैसे व्यावहारिक अनुप्रयोगों तक फैली हुई है।
ओआरएनएल का काम घरेलू, किफायती बायो-आधारित ईंधन, रसायन और सामग्रियों के लिए नवाचारों को बढ़ावा देना है, जो जीव विज्ञान और आनुवंशिकी अनुसंधान के अपने इतिहास पर आधारित है। एसोसिएट लेबोरेटरी डायरेक्टर पॉल लैंगन ने प्रकाश डाला कि मैसेंजर आरएनए की खोज 1950 के दशक में ओआरएनएल के जीव विज्ञानियों और रसायनज्ञों के साथ हुई थी। परियोजना को एसईईडी एसएफए और सेंटर फॉर बायोएनर्जी इनोवेशन से समर्थन मिला, जिसे डीओई ऑफिस ऑफ साइंस बायोलॉजिकल एंड एनवायरनमेंटल रिसर्च प्रोग्राम से धन मिला।