Новый биосенсор обнаруживает скрытые болезни картофеля

Несмотря на прогресс в увеличении производства продуктов питания, половина всего урожая в мире теряется из-за гнилей, вызываемых микроорганизмами. Растения выделяют в окружающую среду различные летучие органические соединения, которые можно отслеживать для раннего обнаружения болезней растений и предотвращения потерь.

Новое исследование, опубликованное в Talanta под руководством Еврейского университета в Иерусалиме (HU) и Израильской организации сельскохозяйственных исследований (Институт Вулкани), описывает успешную разработку биологического сенсора для раннего выявления скрытых болезней клубней картофеля — одной из ключевых экспортных отраслей Израиля (700 000 тонн в год).

Израильские фермеры импортируют семенной картофель из Европы. Однако определенный процент клубней несет в себе болезнь — видимую или невидимую — которая вызывает гниль и значительно снижает качество. Альянс Еврейского университета и Института Вулкани разработал сенсор, обнаруживающий болезнь, который можно использовать для подавления роста и распространения гнили.

Исследование было проведено доктором Дорин Харпаз и ее аспирантом Борисом Вельтманом на факультете сельского хозяйства, питания и окружающей среды HU под руководством доктора Евгения Эльцова из Института Вулкани. В команду также вошли доктора Сарит Меламед и Ципора Титель из Института Вулкани, а также доктор Леа Црор из Исследовательского центра Гилат.

Принцип работы сенсора

Сенсор основан на методах биологической инженерии и оптики. При контакте с зараженным картофелем бактериальный компонент внутри сенсора начинает светиться — сила свечения указывает на концентрацию и состав гнили.

"Интенсивность света, излучаемого бактериальной панелью, позволяет быстро и количественно проанализировать характеристики болезни, которую сенсор может 'унюхать', до появления видимых симптомов", — пояснил Эльцов.

"Разработанный нами биосенсор поможет выявить больные клубни, не имеющие пока внешних признаков, и изолировать их от здоровых, предотвращая развитие гнили или ее распространение на другие растения", — добавила Харпаз.

Бактериальная панель

Для создания сенсора команда разработала комплекс из четырех генетически модифицированных бактерий, измеряющих биологическую токсичность. В данном исследовании биосенсор обнаруживал болезнь до появления видимых следов и заставлял оптический сенсор светиться в два раза ярче, чем сенсоры, контактировавшие со здоровым картофелем.

Ранее возможности этой системы уже демонстрировались в исследовании по обнаружению токсичности искусственных подсластителей в спортивных добавках.

Значение разработки

По словам исследователей, раннее обнаружение болезни — до экспорта картофеля на внешние рынки или его повторной посадки — дает значительное преимущество производителям.

"Биосенсор можно использовать для быстрой и экономичной идентификации скрытой гнили в картофеле, улучшения управления послеуборочными процессами и сокращения пищевых отходов — что особенно важно в условиях текущего глобального продовольственного кризиса", — заключила Харпаз.