阻止下一次流行病

新型纳米生物传感器适应人类医疗技术来预测植物疾病

布拉德•天

每年,种植者不仅要应对不可预测的天气模式、不断变化的经济状况以及不断变化、种类繁多的害虫,他们还面临着植物病害的长期问题。植物病害由多种病原体——真菌、细菌、线虫和病毒——传播,有可能造成毁灭性的破坏。2000年爆发的一场枯萎火席卷了密歇根州的果园,给该州的种植者造成了大约4200万美元的损失,并摧毁了大约40万棵苹果树和樱桃树。这种疾病爆发并迅速传播,种植者花了数年时间重建他们的果园。去年,密歇根州大豆中爆发的白色霉菌摧毁了价值约5000万美元的作物。

开发技术以确保种植者有能力对抗下一次流行病一直是密歇根州立大学(Michigan State University)正在进行的研究的主题。BOB体育bob体育登录密歇根州立大学)以及全国各地的农bob体育合法吗业和自然资源项目。bob体育下载ios现在,来自bob体育登录三个国家的研究人员密歇根州立大学各大学已经联合起来,采用人类医学、植物遗传学和病理学领域的最新技术来跟踪和预测下一个主要的植物流行病。

密歇根州立大学AgBiobob体育登录Research植物病理学家马丁Chilvers布拉德•天正带领多学科团队解决这个问题。

“我们的目标是提供接触点植物疾病诊断,这将促进快速疾病管理决策,以最大限度地减少作物损失,提高种植者的盈利能力,”加州大学洛杉矶分校的助理教授Chilvers说密歇根州立大学植物、土壤和微生物科学系“,”“我们收集的数据也将有助于长期的管理解决方案。对于普通公众和全球而言,这将转化为粮食安全的提高。”

为了诊断植物疾病,研究小组需要一位能够识别植物疾病遗传标记的专家。戴的整个职业生涯都在梳理植物基因组,试图了解植物是如何抵抗病原体的。他的工作产生了大量关于许多植物物种的三级数据,这些数据现在有了新的用途。

“我查看了我们拥有的所有这些不同物种的大量附带数据,然后问,‘这个有其他用途吗?’”戴说,副教授和副系主任的研究bob体育登录密歇根州立大学植物、土壤和微生物科学系“,”“仅在美国,植物病原体每年就造成约600亿美元的损失。能够了解它们来自哪里以及它们是如何传播的将是一项重大成就。”

一组PhotosynQ研究人员bob体育登录但是,戴的工作主要集中在基于基础实验室的研究上,他需要帮助才能在实地部署这些数据。bob体育登录

他拜访了埃万杰琳·阿洛西利亚,一位教授密歇根州立大学生物系统和农业工程系的教授,他开发了一种用于检测人体病原体的生物传感器。在交谈之后,两位研究人员意识到,她的技术的潜力超越了人类医bob体育登录学。通过调整传感器的探针和使用Day的基因组数据,Alocilja能够重新配置设备,以针对特定的植物病原体。

Alocilja说:“这种生物传感器可以对田间植物进行早期快速筛查,从而警告种植者即将爆发疫情。”“尽早发现病原体将使他们有时间在病原体达到流行程度之前实施疾病控制方法。”

虽然生物传感器可以检测病原体,但将数据放在更大的地理环境中需要额外的工具。该系统被命名为PhotosynQ,目前正处于研发的最后阶段大卫·克莱默密歇根州立大学汉娜光合作用和生物能学特聘教授。PhotosynQ由两个同样重要的组件组成:一个是名为MultispeQ的手持设备,可以让用户收集植物和土壤健康数据;另一个是PhotosynQ本身,这是一个基于网络的数据库,全球用户可以上传他们扫描到的信息。

戴解释说:“PhotosynQ可以收集人们在全球范围内获取的信息,我们可以用这些信息来查看植物疾病的发病率。”“坐在东兰辛这里,我们可以看到马拉维一位农民上传的数据,也许能看到疫情的最初迹象。从那里,我们可以在实地进行基础研究,试图在它成为严重问题之前阻止它。bob体育登录”

全世界使用PhotosynQ的人越多,在传染病开始之前发现它的机会就越大。克雷默计划大量生产这种设备,并以最低的成本分销给世界各地的种植者。

克雷默说:“如果我们能给人们提供成千上万的设备,并让他们对植物品种、环境条件、管理技术等数据进行测量,我们就可以生成一个庞大的数据集。”“我们拥有的数据越多,我们对全球植物状况的了解就越好。这就是我们试图用PhotosynQ做的事情——降低向人们提供仪器和数据的障碍。”

通过将植物病理学、植物遗传bob体育登录学和人类医学的研究与前沿技术相结合,该项目将在全球范围内开展密歇根州立大学研究小组正在探索植物流行病学的可能性。预测下一次植物流行病可能会对全球农业产生深远的好处。bob体育合法吗

“在这里密歇根州立大学在美国,我们正致力于部署下一代纳米技术来检测植物病原体。这真的很酷。”“这不仅是一种对抗疾病的方法,而且可以让我们的数据不受地理位置的限制。这是一个很好的机会。”

本文发表在《未来》杂志上,该杂志由密歇根州立大学AgBioResearch每年出版两次。BOB体育bob体育登录欲查看过去的期货,请访问www.futuresmagazine.msu.edu.欲了解更多信息,请发邮件给编辑霍莉·惠茨斯通whetst11@msu.edu或打电话517-355-0123

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