盡管人類在糧食生產(chǎn)方面取得了進(jìn)步，但是由于微生物引起的腐爛，全世界所有收獲的糧食中仍有一半損失了。由于植物向周圍環(huán)境排放各種揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs），因此我們可以對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測，以便及早發(fā)現(xiàn)植物病害并防止糧食損失。
據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，近日，由以色列希伯來大學(xué)（Hebrew University of Jerusalem）和以色列農(nóng)業(yè)研究組織（Volcani研究所）領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)最新研究在Talanta期刊發(fā)表，詳細(xì)介紹了一種新型生物傳感器裝置在早期檢測馬鈴薯塊莖中隱性疾病的成功。馬鈴薯塊莖是以色列的主要出口產(chǎn)業(yè)之一，年產(chǎn)量為70萬噸。
以色列農(nóng)民從歐洲進(jìn)口馬鈴薯并在以色列種植。然而，其中一定比例的馬鈴薯內(nèi)部攜帶可見或不可見的疾病導(dǎo)致其腐爛，并顯著降低馬鈴薯的品質(zhì)。“希伯來大學(xué)-Volcani研究所”聯(lián)盟即將改變這種狀況——他們開發(fā)了一種可檢測馬鈴薯疾病的生物傳感器裝置，可用于抑制腐爛的滋生和蔓延。這項(xiàng)研究由希伯來大學(xué)農(nóng)業(yè)、食品和環(huán)境學(xué)院Dorin Harpaz博士及其博士生Boris Veltman負(fù)責(zé)實(shí)施，并由Volcani研究所Evgeni Eltzov博士指導(dǎo)監(jiān)督。該聯(lián)盟還與Volcani研究所的Sarit Melamed博士、Zipora Tietel 博士以及Gilat研究中心的Leah Tsror 博士合作。
這款新型生物傳感器裝置基于智能生物工程和光學(xué)技術(shù)，當(dāng)生物傳感器暴露于受感染的馬鈴薯時(shí)，傳感器內(nèi)部的一種細(xì)菌化合物會(huì)發(fā)光——發(fā)光的強(qiáng)度表明腐爛的程度和成分。“細(xì)菌群落發(fā)出的光強(qiáng)可以快速、量化地分析馬鈴薯疾病的特征，該傳感器可以在出現(xiàn)明顯癥狀之前‘聞到’這些特征。”Evgeni Eltzov解釋說，“我們開發(fā)的生物傳感器裝置將有助于識(shí)別尚未有任何外部跡象的患病馬鈴薯，并使它們遠(yuǎn)離健康的馬鈴薯，從而防止腐爛病發(fā)展或蔓延到其他健康植物。”
為了形成細(xì)菌群落，研究人員構(gòu)造了一種由四種基因工程細(xì)菌組成的化合物，用于測量生物毒性。在這項(xiàng)研究中，生物傳感器裝置在出現(xiàn)任何可見痕跡之前就檢測到了馬鈴薯疾病，并使細(xì)菌化合物的發(fā)光強(qiáng)度顯著增加。此前的一項(xiàng)研究也證明了該傳感器的能力——該研究使用生物傳感器檢測運(yùn)動(dòng)補(bǔ)充劑中人造甜味劑的毒性。
據(jù)研究人員的說法，在馬鈴薯出口到國外市場或重新種植之前，盡早發(fā)現(xiàn)疾病為糧食種植者提供了巨大的優(yōu)勢。“該生物傳感器裝置可用于快速、經(jīng)濟(jì)地識(shí)別馬鈴薯中隱性的腐爛，促進(jìn)更好的收獲后管理，并減少食物浪費(fèi)——鑒于當(dāng)前的全球糧食危機(jī)，這一點(diǎn)尤其重要。”Dorin Harpaz總結(jié)道。
