Các bào tử phá hoại cây trồng `bị lừa` bởi các vật liệu sinh học mới

Ảnh: CC0 được sử dụng rộng rãi.

Các vật liệu nhân tạo mới do các nhà khoa học phát triển đã được sử dụng thành công để gây nhầm lẫn và đánh lừa các bào tử gây hại tấn công cây lúa mì, chúng sẽ phát triển trên một vật chủ thay thế để giúp nông dân bảo vệ mùa vụ của họ.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Manchester đã kết hợp với các đối tác điện tử quốc tế và ngành công nghiệp chế biến khoáng sản, để cung cấp các mạng lưới cảm biến sinh học trên đồng dùng một lần giá rẻ, để phát hiện các bệnh mầm bệnh kịp thời với các dấu hiệu sớm nhất.

Bằng cách hợp tác với các đối tác trong ngành, các cảm biến giám sát cây trồng này sử dụng các kỹ thuật điện tử và máy học tập 'Internet of Things' thế hệ mới nhất. Các phương pháp tiếp cận dựa trên DNA trước đây chỉ cho thấy sự hiện diện của các bào tử cụ thể, nhiều trong số chúng luôn ở xung quanh chúng ta, bộ cảm biến mới có thể xác định các điều kiện chính xác khi các bào tử chuyển từ các hạt không gây hại sang các bệnh nghiêm trọng.

Các cảm biến thực hiện điều này bằng cách lừa các bào tử nấm phát triển theo nghĩa đen trong các vật liệu sinh học mới của nhóm, với 'niềm tin' rằng họ đã tìm thấy nguồn thực vật và nguồn thức ăn của chính mình. Các máy dò hình ảnh vi mô sau đó liên tục kiểm tra các vật liệu sinh học đó và sử dụng trí thông minh nhân tạo để xác định các cách đặc trưng và cụ thể mà chúng phát triển với các vật chủ nhân tạo được thiết kế. Mỗi cảm biến sau đó không dây cảnh báo cho nông dân về sự hiện diện của bệnh, giống như một phiên bản sinh học của chuông báo cháy, tự động đưa vào các hệ thống và bản đồ dự báo bệnh. Kích hoạt 'chữa cháy' phòng bệnh trước khi chúng lây lan và giúp các nhà khoa học hiểu cách tốt nhất để ngăn chặn sự bùng phát trong tương lai.

Hệ thống cải tiến mới đã được thử nghiệm ở Ethiopia và công bố chi tiết trên tạp chí Fluids, cho thấy thành công trong việc đánh lạc hướng các bào tử gây hại trước khi chúng bắt đầu phát triển và phá vỡ một vụ lúa mì. Điều này giúp nông dân có thêm sự an toàn mà không cần phải đợi cho đến khi có dấu hiệu thiệt hại bởi bào tử trước khi phản ứng để cứu lấy vụ mùa của họ.

Giáo sư Bruce Grieve, người đứng đầu nghiên cứu cho biết: "Điều này đặc biệt thú vị vì bệnh đầu tiên mà tập đoàn của chúng tôi nhắm đến là mối đe dọa lớn đối với sản xuất lúa mì toàn cầu và trước đây chưa được báo cáo là có khả năng phát triển trên bất cứ thứ gì ngoài cây chủ của nó".

Làm việc với Quỹ Bill & Melinda Gates, các học giả châu Phi, các tổ chức phi chính phủ và các nhà dịch tễ học thực vật, tại Đại học Cambridge, mục tiêu của nhóm là triển khai các mạng lưới cảm biến 'Sentinel' này vào sản xuất lúa mì của Ethiopia để củng cố mô hình và kiểm soát dự báo bệnh cây trồng trong tương lai các biện pháp ở Đông Phi và giúp ngăn chặn sự lặp lại của nạn đói lớn trong khu vực vào những năm 1980.

Nghiên cứu mới giới thiệu một yếu tố quan trọng của các báo động sinh học này, trong việc sử dụng các kỹ thuật hàng không để cho phép các chuyển động gió và không khí bao quanh có thể trích xuất và tập trung các bào tử bệnh vào các vật liệu cảm biến sinh học, do đó hoạt động lây nhiễm của chúng có thể được dự báo một cách đáng tin cậy trong vòng vài giờ. Điều đó đáng để so với việc mất vài tuần để thấy trực quan các triệu chứng bệnh trên cây, do đó cho nông dân có đủ thời gian để hành động để cứu cây trồng của họ.

Lê Thị Kim Loan theo Phys.org