新加坡-麻省理工学院研究和技术联盟 拉曼光谱和类胡萝卜素拉曼峰允许在(a)模式植物拟南芥和(b)叶类蔬菜开兰和蔡苏中早期检测到避荫综合征
图表改编自Sng等人
, 2020
工厂方法16: 144
学分:新加坡-麻省理工学院研究和技术联盟 来自新加坡-麻省理工学院研究和技术联盟(SMART)的农业精密破坏性和可持续技术跨学科研究小组(IRG)、麻省理工学院在新加坡的研究机构和淡马锡生命科学实验室(TLL)的研究人员发现了一种使用拉曼光谱早期检测植物避光综合症(SAS)的方法
这一发现有助于农民及时采取干预措施，防止严重急性呼吸系统综合症，从而提高植物健康和作物产量
SAS是一种适应性反应，是一种不可逆转的现象，植物需要更多的光线来克服遮荫条件
它常见于经历植物性遮荫的植物中，这不利于植物的健康，因为它会导致许多问题，包括阻碍叶片发育、提早开花以及削弱植物的结构和免疫系统
因此，早期发现严重干旱是可持续农业和提高作物产量的关键
然而，现有的检测植物中SAS的方法局限于观察结构变化，使得早期检测SAS变得困难
在《植物方法》杂志上发表的一篇题为“叶片和叶柄中的快速代谢物反应作为遮荫综合征的标志”的论文中，SMART DiSTAP和TLL科学家解释了他们早期检测SAS的新方法，使农民能够及时干预，以防止SAS的不可逆影响
该团队建立了一个桌面拉曼光谱仪器，可以测量植物中的类胡萝卜素水平，这可以表明一种植物是否有SAS
“我们用拉曼光谱进行的实验检测到了具有SAS的植物类胡萝卜素含量的减少，”Dr
Gajendra Pratap Singh，该论文的第一作者之一，DiSTAP的科学主任和首席研究员
“虽然长时间暴露在阴凉下的植物会产生更严重的严重急性呼吸窘迫综合征，但这些形态变化只有在一到三天后才能看到
然而，类胡萝卜素峰值强度的变化发现得更早，从仅仅4小时的遮荫处理开始
" 利用拉曼光谱，科学家可以无损地测量植物叶片中类胡萝卜素的含量
他们发现了它与严重急性呼吸窘迫综合征的相关性，并将其作为早期诊断的峰值生物标志物
这将检测SAS所需的时间从几天缩短到几个小时
由于高密度种植，该方法还可用于检测植物中的SAS，并可特别用于改善城市农业实践
该论文的第一作者兼哲学博士本尼·荣剑·桑格说:“我们在许多可食用植物上进行了实验，包括经常食用的亚洲蔬菜，如开兰和菜心。”
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博士的学生
张仁哲在新加坡国立大学生物科学系的团队
“我们的研究结果表明，拉曼光谱可以用来检测遮荫和高密度种植引起的光合细菌
不管是哪种粮食作物，这项技术都可以用于改善农业，满足当今不断增长的人口的营养需求
" 医生
该项目的负责人，TLL和DiSTAP的首席研究员In-Cheol Jang说，这一新发现对于帮助农民改善城市农业实践大有裨益
“我们期待通过在更短的时间内检测到SAS，帮助城市农民实现更高的作物产量
通过采用拉曼光谱传感器等可扩展的精密农业技术，我们可以更好地定位新加坡等城市，以更少的资源种植更多的农产品，同时实现全球粮食安全所需的营养状况
"
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