Les chercheurs ont développé une nouvelle technique qui utilise des patchs de micro-aiguilles pour collecter l'ADN des tissus végétaux en une minute, plutôt que les heures nécessaires pour les techniques conventionnelles. L'extraction d'ADN est la première étape de l'identification des maladies des plantes, et la nouvelle méthode est prometteuse pour le développement d'outils de détection des maladies des plantes sur place.

"Lorsque les agriculteurs détectent une possible maladie des plantes dans le champ, comme le mildiou de la pomme de terre, ils veulent savoir ce que c'est tout de suite; une détection rapide peut être importante pour lutter contre les maladies des plantes qui se propagent rapidement, " dit Qingshan Wei, professeur adjoint de génie chimique et biomoléculaire à l'Université d'État de Caroline du Nord et auteur co-correspondant d'un article sur le travail.

"L'un des obstacles à une détection rapide est le temps qu'il faut pour extraire l'ADN d'un échantillon de plante, et notre technique fournit un rapide, solution simple à ce problème, " dit Wei.

"Certaines maladies des plantes ont des symptômes foliaires similaires, comme le mildiou causé par le célèbre agent pathogène de la famine irlandaise Phytophthora infestans , et Phytophthora brûlure causée par une espèce sœur P. nicotianae , " dit Jean Ristaino, William Neal Reynolds Professeur émérite de pathologie végétale à l'État de Caroline du Nord et auteur co-correspondant de l'article. « L'étalon-or pour l'identification de la maladie est un test moléculaire. Notre nouvelle technique est importante car vous ne pouvez pas effectuer un test d'amplification ou de génotypage sur des souches de P. infestans , ou toute autre maladie des plantes, jusqu'à ce que vous ayez extrait l'ADN de l'échantillon."

Typiquement, L'ADN est extrait d'un échantillon de plante à l'aide d'une méthode appelée extraction CTAB, qui doit être fait dans un laboratoire, nécessite beaucoup de matériel, et prend au moins 3 à 4 heures. L'extraction CTAB est un processus en plusieurs étapes impliquant tout, du broyage des tissus aux solvants organiques et aux centrifugeuses.

Par contre, la nouvelle technique d'extraction d'ADN n'implique qu'un patch micro-aiguille et une solution tampon aqueuse. L'écusson a à peu près la taille d'un timbre-poste et est fait d'un polymère bon marché. La surface d'un côté du patch est constituée de centaines d'aiguilles qui ne mesurent que 0,8 millimètre de long.

Un agriculteur ou un chercheur peut appliquer le patch micro-aiguille sur une plante qu'il soupçonne d'être malade, maintenez le patch en place pendant quelques secondes, puis décollez-le. Le patch est ensuite rincé avec la solution tampon, laver le matériel génétique des micro-aiguilles et dans un récipient stérile. L'ensemble du processus prend environ une minute.

"C'est passionnant de voir la nouvelle application de la technologie des patchs à micro-aiguilles dans l'agriculture et la phytologie, " dit Zhen Gu, professeur de bio-ingénierie à l'Université de Californie, Los Angeles et co-auteur de l'article, qui a développé plusieurs systèmes d'administration de médicaments à base de micro-aiguilles pour la santé humaine.

« Dans les tests expérimentaux, nous avons constaté que la technique de la micro-aiguille entraîne des niveaux légèrement plus élevés d'impuretés dans l'échantillon, par rapport au CTAB, " dit Wei. " Cependant, les niveaux de pureté de la technique de la micro-aiguille étaient comparables aux autres, méthodes de laboratoire validées d'extraction d'ADN. Plus important encore, nous avons constaté que la légère différence de niveaux de pureté entre les échantillons de micro-aiguille et de CTAB n'interférait pas avec la capacité de tester avec précision les échantillons par un test PCR ou LAMP."

"Le fait que les micro-aiguilles extraient un plus petit volume d'échantillonnage ne semble pas être un problème, " dit Rajesh Paul, un doctorat étudiant à NC State et premier auteur de l'article. "La technique de la micro-aiguille a réussi à extraire l'ADN pathogène de toutes les feuilles de tomates infectées collectées sur le terrain lors d'un récent test à l'aveugle."

"L'extraction d'ADN a été un obstacle important au développement d'outils de test sur site, ", dit Wei. "Nous allons maintenant de l'avant avec l'objectif de créer un système intégré, à bas prix, dispositif portable sur le terrain qui peut effectuer toutes les étapes du processus, du prélèvement de l'échantillon à l'identification de l'agent pathogène et à la communication des résultats d'un test."

Le papier, "Extraction de l'ADN végétal par Microneedle Patch pour la détection rapide des maladies des plantes, " est publié dans la revue ACS Nano .