科研人员开发出用于早期检测马铃薯腐烂的生物传感器

科研人员开发出用于早期检测马铃薯腐烂的生物传感器

科研人员开发出用于早期检测马铃薯腐烂的生物传感器

世界上收获的食物有一半因微生物引起的腐烂而损失。来自耶路撒冷希伯来大学 (HU) 和以色列农业研究组织 (Volcani Institute) 的一组研究人员开发了一种用于早期检测马铃薯块茎疾病的生物传感器。该传感器基于细菌面板的发光变化,该变化响应于健康马铃薯和患病马铃薯释放的挥发性有机化合物 (VOC) 发生。

“我们开发的生物传感器将有助于识别尚未有任何外部迹象的患病马铃薯,并使它们远离健康的块茎,从而防止腐烂病发展或蔓延到其他健康植物,”Dorin Harpaz 博士解释说,他进行了在火山研究所的 Evgeni Eltzov 博士的监督下,她与她的博士生 Boris Veltman 在 HU 的农业、食品和环境学院开展了这项工作。

他们在Talanta上发表了这项工作(“ Whole-cellbacterial biosensor for volatile detection from Pectobacterium -infected马铃薯能够早期识别马铃薯块茎软腐病”)。

植物将 VOC 排放到周围环境中。已识别出 1000 多种植物 VOC,但排放的 VOC 的具体情况取决于植物是健康的还是患病的。

研究人员在他们的论文中写道:“生物传感器可能是农业中 VOC 分析的首选。” “[它们] 具有多种优势,包括低成本、易于操作、可在现场使用的便携性,以及无需样品制备即可连续监测 VOC 的存在。”

Harpaz 和她的团队假设,通过监测土豆中的 VOC,他们可能能够识别出那些感染了果胶分解细菌Pectobacterium的人。通过尽早发现感染,可以最大限度地减少食物损失。

首先,研究人员使用气相色谱-质谱 (GC-MS) 来评估受感染和未受感染马铃薯块茎中的 VOC。然后,他们使用全细胞细菌生物传感器系统——由四种对一般压力敏感的基因工程生物发光细菌组成——成功监测反映马铃薯感染状态的 VOC 变化。

研究人员在他们的论文中解释说:“[W] 孔细胞细菌生物传感器是通过将微生物与用于信号测量的分析格式(例如,光或声波导电极)相结合而构建的。” “这些细胞经过基因改造,可以在存在特定化学物质或一般压力的情况下产生光。”

当传感器接触受感染的马铃薯时,其中的一种细菌化合物会亮起——发光的强度表明腐烂的浓度和成分。Eltzov 解释说:“细菌面板发出的光强度可以快速、量化地分析疾病的特征,传感器可以在出现明显症状之前‘闻到’这些特征。”

在这项研究中,生物传感器在出现任何可见痕迹之前就检测到了疾病,并使光学传感器的亮度是未感染马铃薯中传感器的两倍。

据研究人员称,在马铃薯出口到国外市场或重新种植之前,尽早发现疾病为粮食种植者提供了显着优势。“生物传感器可用于快速、经济地识别土豆中隐藏的腐烂,促进更好的收获后管理,并减少食物浪费,”Harpaz 总结道。

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