Bất chấp những tiến bộ trong việc tăng sản lượng lương thực, một nửa lượng lương thực thu hoạch trên thế giới bị mất đi do thối rữa do vi sinh vật gây ra. Thực vật thải ra các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi khác nhau vào môi trường xung quanh, có thể được theo dõi để phát hiện sớm bệnh thực vật và ngăn ngừa thất thoát thực phẩm. 

Các nhà nghiên cứu đã phát triển một cảm biến phát hiện bệnh thối ở khoai tây và ngăn chặn bệnh phát triển và lây lan sang các cây khác.   

Nghiên cứu mới do Đại học Hebrew ở Jerusalem (HU) và Tổ chức Nghiên cứu Nông nghiệp của Israel (Viện Volcani) dẫn đầu đã nêu chi tiết về thành công của một cảm biến sinh học phát hiện sớm bệnh tiềm ẩn trong củ khoai tây, một trong những ngành xuất khẩu hàng đầu của Israel với sản lượng 700.000 tấn/năm. 

Nông dân Israel nhập khẩu khoai tây châu Âu để trồng ở Israel. Tuy nhiên, một tỷ lệ nhất định trong số chúng mang bệnh bên trong - có thể nhìn thấy hoặc không nhìn thấy - gây thối và làm giảm đáng kể chất lượng của khoai tây. Liên minh Đại học Hebrew-Volcani sắp thay đổi điều đó. Họ đã phát triển một cảm biến phát hiện bệnh và có thể được sử dụng để ngăn chặn thối rữa phát triển và lây lan. Nghiên cứu được xuất bản trong ấn bản sắp tới của Talanta, được thực hiện bởi Tiến sĩ Dorin Harpaz và nghiên cứu sinh của cô ấy là Boris Veltman tại Khoa Nông nghiệp, Thực phẩm và Môi trường của Đại học Hebrew HU, dưới sự giám sát của Tiến sĩ Evgeni Eltzov thuộc Viện Volcani. Nhóm nghiên cứu đã hợp tác với Tiến sĩ Sarit Melamed của Viện Volcani và Tiến sĩ Zipora Tietel, và Tiến sĩ Leah Tsror từ Trung tâm Nghiên cứu Gilat. 

Cảm biến dựa trên kỹ thuật sinh học và quang học thông minh. Khi cảm biến tiếp xúc với khoai tây bị nhiễm bệnh, một hợp chất vi khuẩn bên trong sẽ sáng lên - với cường độ phát quang cho biết nồng độ và thành phần của thối. Eltzov giải thích: “Cường độ ánh sáng do bảng điều khiển vi khuẩn phát ra giúp nó có thể phân tích nhanh chóng và định lượng được các đặc điểm của căn bệnh mà cảm biến có thể ngửi thấy trước khi xuất hiện các triệu chứng có thể nhìn thấy được”. 

Harpaz cho biết thêm: “Bộ cảm biến sinh học mà chúng tôi phát triển sẽ giúp xác định những củ khoai tây bị bệnh chưa có bất kỳ dấu hiệu bên ngoài nào và giữ chúng tránh xa những củ khỏe mạnh, do đó ngăn ngừa bệnh thối rữa phát triển hoặc lây lan sang những cây khỏe mạnh khác”. 

Để hình thành bảng điều khiển vi khuẩn, nhóm nghiên cứu đã tạo ra một hợp chất gồm bốn loại vi khuẩn được biến đổi gien để đo độc tính sinh học. Trong nghiên cứu này, cảm biến sinh học đã phát hiện bệnh trước khi có bất kỳ dấu vết nào có thể nhìn thấy được và khiến cảm biến quang học sáng gấp đôi so với cảm biến ở khoai tây không bị nhiễm bệnh. 

Theo các nhà nghiên cứu, việc phát hiện sớm bệnh - trước khi khoai tây được xuất khẩu sang thị trường nước ngoài hoặc trồng lại sẽ mang lại lợi thế đáng kể cho người trồng thực phẩm. Harpaz kết luận: “Cảm biến sinh học có thể được sử dụng để xác định nhanh chóng bệnh thối tiềm ẩn trong khoai tây, tạo điều kiện quản lý sau thu hoạch tốt hơn và giảm lãng phí thực phẩm - đặc biệt quan trọng trong bối cảnh khủng hoảng lương thực toàn cầu hiện nay”.

Theo Sciencedaily