Израильский биологический датчик - против болезней картофеля
Несмотря на успехи в увеличении производства продуктов питания, половина всего собранного в мире урожая продовольствия пропадает из-за гниения, вызванного микроорганизмами.
Известно, что растения выделяют в окружающую среду различные летучие органические соединения, которые можно использовать для раннего выявления болезней и предотвращения потерь урожая.
Новое исследование, проведенное Еврейским университетом в Иерусалиме и Израильской организацией сельскохозяйственных исследований (Институтом Вулкани), позволило создать биологический датчик для раннего обнаружения скрытых болезней в клубнях картофеля - одной из основных экспортных отраслей сельского хозяйства Израиля с объемом производства до 700000 тонн в год.
Израильские фермеры импортируют на посадку в основном картофель из Европы, и определенный процент этих импортных клубней прибывает к нам уже зараженный болезнями, которые вызывают гниение и значительно снижают качество картофеля. Исследователи Еврейского университета и Института Вулкани разработали датчик, который выявляет такие заболевания картофеля и может помочь предотвратить их распространение.
Разработка, итоги которой публикуются в следующем выпуске научного химического журнала Talanta, проводилась доктором Дорин Харпаз и ее аспирантом Борисом Вельтманом на факультете сельского хозяйства, продовольствия и окружающей среды Еврейского университета под руководством доктора Евгения Ельцова из Института Вулкани. Исследователи сотрудничали с доктором Сарит Меламед и доктором Ципорой Титель (Институт Вулкани), а также с доктором Лией Црор (исследовательский центр "Гилат").
Датчик основан на сочетании "умной" биоинженерии и оптики. Когда он оказывается вблизи зараженного клубня картофеля, находящийся в нем бактериальный элемент начинает испускать свечение, сила которого зависит от концентрации и состава гнилостных химикатов в воздухе. По словам д-ра Ельцова, «интенсивность света, излучаемого бактериальной панелью, позволяет быстро и количественно анализировать характеристики заболевания еще до появления видимых симптомов». Это позволяет максимально быстро изолировать больные клубни, тем самым предотвращая развитие или распространение гнили на другие, здоровые, растения.
Люминисцентная панель состоит из четырех генетически модифицированных бактерий, которые измеряют биологическую токсичность. В ходе исследования биологический датчик обнаруживал заболевание без каких-либо видимых признаков, и в присутствии зараженных клубней испускал свечение в два раза сильнее, чем при проверке здорового картофеля. Ранее он успешно прошел испытания определением токсичности искусственных подсластителей в спортивных питательных добавках.
Раннее обнаружение болезней до того, как картофель будет экспортирован на зарубежные рынки или пересажен, дает значительное преимущество аграриям, выращивающим продовольственные культуры. Д-р Дорин Харпаз: «Биологический датчик можно использовать для быстрого и экономичного выявления скрытой гнили в картофеле, улучшения контроля за урожаем и сокращения пищевых отходов, что особенно важно в условиях нынешнего глобального продовольственного кризиса».
Израильские ученые раскрывают механизмы самозащиты пшеницы от вредителей
Одной из самых серьезных угроз для пшеницы является тля.
Пшеница является основной культурой, обеспечивающей 20% калорий питания населения мира и человеческого потребления белка. В то время как пшеница необходима для питания человека и домашнего скота, она постоянно находится в опасности нападений травоядных насекомых, которые наносят серьезный ущерб и приводят к значительным потерям урожая. Постепенное повышение средних глобальных температур способствует проникновению популяций вредителей в новые регионы, а также увеличению скорости их размножения.
Профессор Университета им. Бен-Гуриона в Негеве Веред Цин отмечает, что сегодня как никогда важно изучить естественные механизмы защиты диких растений, которые затем можно было бы ввести и в окультуренную пшеницу, чтобы защитить ее от насекомых, тем более что и без того вредные для здоровья пестициды со временем теряют свою эффективность.
Одной из самых серьезных угроз для пшеницы является тля. Эти крошечные насекомые не только высасывают питательные вещества из зеленой пшеницы, но и являются переносчиками смертельных вирусов. В мире насчитывается около 5000 различных видов тли.
В своем исследовании проф. Цин обнаружила, что дикая пшеница имеет как минимум два метода защиты от насекомых-вредителей. Она изучает дикую пшеницу эммер (полбу), которая издревле распространена на территории так называемого "Плодородного полумесяца" и является прародительницей как мягких сортов пшеницы, так и твердых, которые используются в производстве макаронных изделий.
Во-первых, дикая пшеница покрыта «волосками», которые не позволяют насекомым найти место, чтобы зарыться в стебель. Это качество может быть использовано и для защиты культивируемой пшеницы. Во-вторых, пшеница эммер вырабатывает яд — фитохимическое вещество под названием "бензоксазиноид" — который отпугивает вредных насекомых, "отбивая у них вкус" к пшенице.
Докторантка Жания Батыршина (Казахстан) из лаборатории проф. Цин первой выделила ген, контролирующий выработку этого растительного яда. «Теперь, когда мы знаем, какой ген отвечает за эту важную защитную функцию, мы можем создать улучшенную культурную пшеницу с такими же способностями к самозащите», — объясняет проф. Цин.
Результаты исследования опубликованы в Experimental Botany и Frontiers in Plant Science. Исследование поддерживается Израильским научным фондом и американо-израильским двусторонним Фондом сельскохозяйственных исследований и разработок (BARD). Реут Шавит был удостоен стипендии Министерства науки и технологий Израиля.