新生物質(zhì)材料欺騙危害作物的孢子，助力全球小麥生產(chǎn)

使用新型生物材料“欺騙”作物侵害孢子以幫助全球小麥生產(chǎn)

科學(xué)家們開(kāi)發(fā)的新型人造材料已成功用于混淆和欺騙危害小麥作物的害蟲(chóng)孢子，使其在替代寄主上生長(zhǎng)，幫助農(nóng)民保護(hù)糧食生產(chǎn)。曼徹斯特大學(xué)的研究人員與國(guó)際電子合作伙伴和礦產(chǎn)加工行業(yè)合作，開(kāi)發(fā)了便宜的一次性野外生物傳感器網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)時(shí)檢測(cè)作物感染的早期跡象。這些作物監(jiān)測(cè)傳感器利用最新一代的“物聯(lián)網(wǎng)”電子技術(shù)和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)。

此前基于DNA的方法只顯示特定孢子的存在，其中許多孢子一直存在于我們周圍，而新傳感器可以確定孢子從良性顆粒轉(zhuǎn)變?yōu)閲?yán)重疾病的確切條件。傳感器通過(guò)讓真菌病孢子在團(tuán)隊(duì)的新型生物材料中生長(zhǎng)，從而“欺騙”它們認(rèn)為找到了特定植物寄主和食物來(lái)源。

每個(gè)傳感器會(huì)在疾病出現(xiàn)時(shí)無(wú)線提醒農(nóng)民，就像生物版的火警器一樣，動(dòng)態(tài)輸入到疾病預(yù)報(bào)系統(tǒng)和地圖中。這有助于在疾病傳播之前“撲滅”疾病，并幫助科學(xué)家了解如何最好地預(yù)防未來(lái)的疫情。

這一創(chuàng)新系統(tǒng)在埃塞俄比亞得到試驗(yàn)，并在《Fluids》雜志中詳細(xì)描述成功地分散了有害孢子，使其無(wú)法生長(zhǎng)和破壞小麥作物。這讓農(nóng)民無(wú)需等到孢子破壞的跡象出現(xiàn)才采取行動(dòng)來(lái)拯救作物。

主導(dǎo)研究的布魯斯·格里夫教授表示：“這尤其令人興奮，因?yàn)槲覀儓F(tuán)隊(duì)首次瞄準(zhǔn)的疾病對(duì)全球小麥生產(chǎn)構(gòu)成重大威脅，以前沒(méi)有報(bào)告說(shuō)它能夠生長(zhǎng)在除了其活植物寄主之外的任何地方。”

團(tuán)隊(duì)與比爾及梅琳達(dá)·蓋茨基金會(huì)、非洲學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)、非政府組織和植物流行病學(xué)家合作，旨在將這些“哨兵”傳感器網(wǎng)絡(luò)部署到埃塞俄比亞的小麥生產(chǎn)中，支持東非未來(lái)作物疾病預(yù)測(cè)模型和控制措施，并幫助預(yù)防重演上世紀(jì)80年代該地區(qū)發(fā)生的重大饑荒。

這項(xiàng)新研究引入了生物警報(bào)的一個(gè)關(guān)鍵元素，利用航空工程技術(shù)來(lái) passively提取和集中疾病孢子到生物模擬傳感器材料上，從而可在幾小時(shí)內(nèi)可靠地發(fā)現(xiàn)其感染活動(dòng)。與目前通常需要幾周時(shí)間才能通過(guò)四處檢查植物疾病癥狀的情況相比，這給予了農(nóng)民充足的時(shí)間來(lái)拯救莊稼。

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