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孢子，使其在替代寄主上生長，幫助農(nóng)民保護糧食生產(chǎn)。曼徹斯特大學(xué)的研究人員與國際電子合作伙伴和礦產(chǎn)加工行業(yè)合作，開發(fā)了便宜的一次性野外生物傳感器網(wǎng)絡(luò)，可實時檢測作物感染的早期跡象。這些作物監(jiān)測傳感器利用最新一代的“物聯(lián)網(wǎng)”電子技術(shù)和機器學(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)閲乐丶膊〉拇_切條件。傳感器通過讓真菌病孢子在團隊的新型生物材料中生長，從而“欺騙”它們認為找到了特定植物寄主和食物來源。

每個傳感器會在疾病出現(xiàn)時無線提醒農(nóng)民，就像生物版的火警器一樣，動態(tài)輸入到疾病預(yù)報系統(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)防未來的疫情。

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

主導(dǎo)研究的布魯斯·格里夫教授表示：“這尤其令人興奮，因為我們團隊首次瞄準的疾病對全球小麥生產(chǎn)構(gòu)成重大威脅，以前沒有報告說它能夠生長在除了其活植物寄主之外的任何地方?！?/p>

團隊與比爾及梅琳達·蓋茨基金會、非洲學(xué)術(shù)機構(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，支持東非未來作物疾病預(yù)測模型和控制措施，并幫助預(yù)防重演上世紀80年代該地區(qū)發(fā)生的重大饑荒。

這項新研究引入了生物警報的一個關(guān)鍵元素，利用航空工程技術(shù)來 passively提取和集中疾病孢子到生物模擬傳感器材料上，從而可在幾小時內(nèi)可靠地發(fā)現(xiàn)其感染活動。與目前通常需要幾周時間才能通過四處檢查植物疾病癥狀的情況相比，這給予了農(nóng)民充足的時間來拯救莊稼。

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