美国能源部橡树岭国家实验室（ORNL）研发的一种新型生物传感器，可在分子层面识别植物上真菌的早期存在。研究团队表示，该工具有望为下一代作物病害防控以及耐逆境植物的研发提供支持，并推动美国农业与生物制造相关技术进展。

相关成果已发表于《植物生物技术杂志》。据介绍，该传感器能够近实时捕捉真菌爆发信号，时间点早于植物出现可见症状，从而使处置较传统监测方式更早、更精准。除病原监测外，该技术也可在有益的植物—微生物相互作用发生时发出信号，为植物科学家在设计耐逆境饲料作物、用于生产先进化学品和材料的研究提供工具支持。

研究人员举例称，该传感器可用于监测白粉病菌的爆发。白粉病菌是一类真菌病原体，可引发某些杨树茎部溃疡病；杨树因其多年生能源作物属性而受到关注。

在技术原理上，该生物传感器利用被称为内肽（inteins）的分裂蛋白片段，并结合额外的生物标记物，用于检测几丁质——真菌细胞壁的核心结构成分。当几丁质存在时，分裂蛋白片段会重新组装并产生荧光，使研究人员能够观察到植物识别微生物信号的瞬间。

能源部安全生态系统工程与设计科学重点领域（SEED SFA）研发科学家、项目负责人保罗·亚伯拉罕（Paul Abraham）表示，这类工具正在改变功能基因组学研究方式，有助于理解基因如何协同调控植物系统。他称，生物传感器能够帮助研究人员识别并理解植物生长过程中的关键事件，包括植物与环境以及与重要微生物的相互作用；通过实现更早期的检测，研究人员得以进一步表征这些相互作用相关的分子事件。

橡树岭国家实验室生物科学部项目负责人杨晓涵表示，作为一种可扩展的生物工程工具，该传感器可被改造用于识别并研究微生物释放的其他信号分子（配体），这些配体会触发植物反应。她指出，更快且自动化地筛选与植物受体相互作用的配体，有助于科学家获得对植物免疫反应关键通路的新认识。

杨晓涵还表示，该平台也可用于研究活细胞内的蛋白—蛋白相互作用：通过将分裂内肽连接到不同目标蛋白上，观察其是否重新组合并触发荧光，从而追踪相关相互作用过程。研究团队称，这类相互作用同样与植物免疫密切相关，是开发抗病或耐逆境植物的重要研究方向。

橡树岭国家实验室表示，此项发明建立在其实验室在植物系统生物学领域的研究基础之上，目标是开发分子工具以更好理解并设计复杂生物过程。该实验室的生物技术工具箱还包括可通过肉眼与紫外手电检测生物体内CRISPR基因编辑工具活性的传感器，以及可实时可视化并追踪活体植物中RNA活性与基因表达的相关工具。