新技术开发藻类检测作物的健康

受过专门训练的狗是众所周知的利用他们敏锐的嗅觉识别爆炸物、违禁品,甚至某些类型的疾病。能够自动检测这样的技能可能是有用的在一个范围的设置,从机场到公共建筑。

现在,加州大学圣地亚哥分校的化学家们已经开发出一种技术来监控藻类作物的健康,世界的一个最有前途的可持续产品开发资源应对全球问题源于化石燃料污染物和产品浪费。

所述10月1日在《美国国家科学院学报》上,一群不同的研究人员从本科生到高级教员Departmnt能源项目的合作开发一个实时测量技术,可以节省在藻类生物量损失数亿美元。新的基于生物燃料,电力汽车基于可生物降解的聚合物,消除浪费可再生塑料在海洋和重载的垃圾填埋场,藻类被认为是一个关键的未来可持续发展的产品。

“为了有足够的藻类提供所有这些可再生materials-biofuels,生物塑料和nutraceuticals-we需要找到一些方法来增加藻类生产和产量,”罗伯特说城堡内,美国国家科学院院刊的高级作者、加州大学圣地亚哥分校的化学和生物化学。城堡内led技术的发展与论文合著者雷恩Simkovsky。“保持藻类健康是做到这一点的一种方式。我们不能失去英亩的这些作物。”

最经济的竞争方法,培养藻类生长的微小的水生生物在大规模“跑道”池塘。这种开放的生物质生产,然而,使其增长容易受到污染的一系列微观池塘入侵者。传染性生物体吃藻类包括病毒、细菌和真菌,可以毁掉藻类作物在几小时内。

加州大学圣地亚哥分校的团队开发了一种新的评估方法挥发气体,由微生物有机化合物经常释放过程。使用乐器在加州大学圣地亚哥分校开发的金伯利普莱瑟教授的实验室,研究人员设计了一个自动化的方式来执行实时测量挥发气体的使用被称为化学电离质谱技术,或CIMS,前面一种方法用于医学、国防和毒品管制。

技术不断监控正常健康的藻类通过追踪他们的挥发气体排放通过生长和开花周期。当入侵生物或捕食者攻击和诱导应力,这导致挥发气体改变签名。使用CIMS,科学家们表明他们可以立即检测到中断和警报藻类耕种者采取行动拯救收割。

“如果你知道有一个攻击作物,从昆虫和细菌,然后你可以减轻损伤或拔掉插头和收获之前有任何伤害,“幽灵说Mike Burkart化学家和生物学家史蒂夫·梅菲尔德工作的时候发现21世纪食品和燃料计划。。“细菌攻击和吃藻类及其增长指数。你可以没事一天好绿藻和第二天的布朗泥泞的混乱。这是不喜欢失去10%的小麦crop-overnight你可能失去整个藻类作物。”

CIMS系统,研究人员指出在他们的实验中,发现放牧污染由传染性生物体37到76小时早于多年来一直使用传统的监测方法,包括显微镜和荧光。将进行更多的研究来进一步发展为海藻场应用CIMS。

普莱瑟教授的创始主任国家科学基金会(NSF)气溶胶的影响化学环境中心(CAICE),一个NSF化学创新中心。

“在CAICE,我们的主要目标之一是开发独特的在线分析方法来检测复杂混合物在生物和环境系统中,”普莱瑟说。“这是一个很好的例子的质谱分析,为不同的应用程序开发,海洋测量气体排放,现在被用来解决社会问题的相关性。有无尽的应用环境和健康领域的这些在线质谱测量可以用来解决具有挑战性的问题。”

CIMS,研究人员表示,可以适应监控其他价值来源的健康,包括奶酪、啤酒、单克隆抗体和某些人工培养肉,都是容易受到攻击的传染性生物体。

参考:萨奥尔JS, Simkovsky R,摩尔一个,等。连续测量挥发气体检测的藻类作物的健康。PNAS。2021;118 (40)。doi:10.1073 / pnas.2106882118

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