Фермеры смогут получать уведомления о возникновении патогенов на сельскохозяйственных культурах в реальном времени благодаря новой технологии, которая анализирует воздух вблизи полей. Это подтверждает исследование ученых из Великобритании, которое может изменить текущее обнаружение инфекций на растениях.
Все живые организмы выделяют части своей ДНК в окружающую среду, что создает возможности для изучения биоразнообразия через анализ биологического материала в воздухе. Исследователи из Института Эрлхэма и Музея естественной истории разработали инновационную технологию под названием AirSeq.
Устройство AirSeq очищает большое количество воздуха через фильтр, чтобы захватить любые биологические следы. Затем проводятся процедуры по выделению ДНК из клеток и их подготовке к секвенированию, после чего данные сопоставляются с конкретными организмами.
Чтобы проверить эффективность AirSeq, команда провела эксперимент в аэродинамической трубе, зафиксировав споры Bacillus thuringiensis. В дальнейшем исследователи на протяжении семи недель собирали воздух на полях с пшеницей, ячменем и горохом, обнаруживая разнообразие вирусов, бактерий и эукариот, включая известные патогены. Эта технология может значительно помочь фермерам в борьбе с болезнями.
Исследования показывают, что AirSeq способен точно секвенировать и сопоставлять ДНК с патогенами, а также отслеживать изменение их численности в течение нескольких недель.
«Впервые в сельскохозяйственных условиях было выполнено полногеномное секвенирование воздуха. Ранее проводились тесты только на отдельных патогенах, но никогда не исследовалось все воздушное сообщество для выявления всех обнаруженных видов. Этот метод позволяет мониторить важные для сельского хозяйства патогены со временем. Таким образом, мы можем предоставить фермерам необходимые данные для предотвращения потерь урожая», – отмечает Ричард Леггетт, автор исследования и руководитель группы в Институте Эрлхэма.
Эта технология представляет собой прорыв в борьбе с болезнями сельскохозяйственных культур благодаря современному секвенированию ДНК. Она не только способствует раннему выявлению, но и предоставляет фермерам актуальную информацию для эффективной борьбы с инфекциями.
«AirSeq может выявлять споры и их количество, что поможет аграриям решить, нужны ли им фунгициды. Это позволит избежать ненужных затрат на обработку, так как разные культуры имеют разные уровни устойчивости к патогенам», – добавляет профессор Мэтт Кларк из Музея естественной истории.
В настоящее время группа исследователей сосредоточена на преобразовании AirSeq в переносное устройство, предназначенное для работы в полевых условиях, которое сможет постоянно контролировать воздух на наличие патогенных организмов. Эта инновационная технология не только поможет сократить потери, но и pave путь к устойчивому сельскому хозяйству, снижая потребление химикатов и уменьшая связанные с этим риски, включая устойчивость к фунгицидам.
Ученые ставят перед собой задачу улучшить чувствительность прибора AirSeq и сделать его более удобным для использования. В своих планах они также продолжают развитие данной технологии с целью выявления патогенов, угрожающих здоровью человека, а также для обнаружения биологических угроз в условиях городской среды.
