新技术检测藻类作物健康

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加州大学圣地亚哥分校开发的一项新技术使用化学电离质谱法在挥发性气体特征发生变化时向藻类种植者发出警报,使他们能够在受到污染生物体攻击时收获藻类作物。

A 加州大学圣地亚哥分校 (UCSD) 化学家团队在能源部资助的研究中开发了一种实时测量藻类作物健康的技术,可以节省数亿美元的生物量损失。

“为了有足够的藻类来供应可再生材料,无论是用于生物燃料、生物塑料还是营养保健品,我们都需要找到增加藻类产量和产量的方法。 保持藻类健康是实现这一目标的一种方法,”加州大学圣地亚哥分校化学与生物化学系高级讲师罗伯特·波默罗伊 (Robert Pomeroy) 说。

Pomeroy 博士是该研究论文的资深作者,发表于 诉讼中的国家科学院院士2021 年 XNUMX 月,并与论文合著者 Ryan Simkovsky 一起领导了该技术的开发。

一种评估挥发性气体的新方法

培养藻类最具经济竞争力的方法是在大型跑道池塘中种植它们。 然而,开放式生物质生产使它们的生长容易受到一系列微观池塘入侵者的污染,包括病毒、细菌和真菌,这些入侵者可以在几小时内摧毁藻类作物。

UCSD 团队开发了一种评估挥发性气体的新方法——通常由微生物过程排放的有机化合物。

藻类作物健康研究人员

加州大学圣地亚哥分校研究生 Alexia Moore(左)和最近获得博士学位的 Jon Sauer 是一篇新的 PNAS 研究论文的合著者,该论文描述了一种监测藻类作物健康的新技术。

使用 UCSD 教授 Kimberly Prather 实验室开发的仪器,研究人员设计了一种自动化方法,使用化学电离质谱法(CIMS)对挥发性气体进行实时测量,CIMS 是一种以前用于医学、国防和禁毒执法的方法。

该技术通过跟踪藻类在生长和开花周期中的挥发性气体排放,持续监测藻类的正常健康状况。 当入侵生物或捕食者攻击并引起压力时,这会导致挥发性气体特征发生变化。 使用 CIMS,科学家们表明他们可以立即检测到中断并提醒藻类种植者采取行动来挽救收成。

保存作物

“如果你知道农作物受到昆虫或细菌的攻击,那么你可以减轻损害或拔掉插头并在造成任何损害之前收获,”与化学家迈克伯卡特和生物学家合作的波默罗伊博士说史蒂夫·梅菲尔德在 21 世纪食品和燃料计划. “细菌是用来攻击和吃掉藻类的,它们的生长呈指数级增长。 有一天你可能会没事,有漂亮的绿藻,第二天就变成褐色、泥泞、一团糟。 所以,这不像失去 10% 的小麦作物——一夜之间你可能失去整个藻类作物。”

研究人员在他们的实验中指出,CIMS 系统比已经使用多年的传统监测方法(包括显微镜和荧光)提前 37 到 76 小时检测到传染性生物的放牧污染。

美国国家科学基金会中心创始主任普拉瑟教授说:“这是一个很好的例子,说明了为不同应用(测量气相海洋排放)开发的质谱现在如何用于解决另一个与社会相关的问题。”气溶胶对环境化学的影响 (CAICE)。 “如何使用这些在线质谱测量来解决具有挑战性的问题,在环境和健康领域有无穷无尽的应用。”

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