Создан эффективный способ защиты урожая с помощью ДНК
Ежегодно до 40% мирового урожая уничтожается вредителями и болезнями, нанося фермерам убытки в сотни миллиардов долларов. Для борьбы с этой проблемой используется более 4 млн тонн пестицидов каждый год, что негативно влияет на окружающую среду и здоровье человека. Пестициды часто неэффективны, а многие болезни выявляются слишком поздно, когда растение уже не спасти.
Несколько сотен лет назад фермеры выращивали различные культуры на небольших участках, что делало их фермы устойчивыми к заболеваниям, но менее продуктивными. Сегодня распространены монокультуры, когда один вид растений выращивается на большой территории, что повышает эффективность, но увеличивает риск заболеваний. Грибковые инфекции быстро распространяются на таких посевах и наносят огромный ущерб урожаю. Изменение климата усугубляет проблему. Использование фунгицидов не является решением по двум причинам: они вредны для здоровья, а грибки могут стать устойчивыми к ним. В ЕС некоторые фунгициды запрещены.
Команда из Музея естественной истории и Института Эрлхэма разработала технологию AirSeq для мониторинга заболеваний растений с помощью анализа ДНК спор, переносимых по воздуху. Устройство AirSeq идентифицирует характерные фрагменты ДНК болезнетворных грибков в воздухе, сообщает Phys.org.
Принцип работы AirSeq заключается во всасывании воздуха через серию фильтров, где задерживаются воздушные частицы. Эти частицы собираются в специальной жидкости, которую затем концентрируют и используют для извлечения и секвенирования ДНК. Так можно определить, что находилось в воздухе.
Чтобы проверить эффективность системы, ученые провели эксперимент в аэродинамической трубе, где в воздух постепенно добавляли бактерию Bacillus thuringiensis (Bt). AirSeq обнаруживал увеличивающиеся концентрации ДНК этой бактерии, что подтвердило его работоспособность.
Проверив технологию в контролируемых условиях, исследователи приступили к полевым испытаниям AirSeq. Устройство отбирало пробы воздуха вокруг полей пшеницы, ячменя и гороха в течение полутора месяцев для выявления возможных патогенов. В результате AirSeq определил ДНК различных заболеваний, вызванных как грибами, так и бактериями. Среди них были распространенные в Великобритании болезни пшеницы, такие как мучнистая роса и септориоз листьев, а также более редкие, например, стеблевая ржавчина.
Уровень патогенов, по-видимому, связан с климатическими условиями: при повышенной влажности и осадках наблюдается рост количества грибковых спор.
Конечная цель ученых — создать автономное устройство для постоянного мониторинга воздуха на наличие признаков заболеваний. Это может помочь фермерам принимать меры для сокращения потерь урожая и внести свой вклад в решение проблемы мирового голода.
Ранее ученые выяснили, что деревья умеют «задерживать дыхание».
