Penyelidik dengan Universiti Tennessee Institute of Pertanian akan memimpin usaha baru bernilai hingga $ 7.5 juta untuk menggunakan tanaman untuk mengesan ancaman alam sekitar kepada pasukan yang dikerahkan dan membantu melindungi orang awam yang tinggal dalam keadaan pasca konflik.
Tujuannya adalah untuk membuat inovasi platform sensor revolusioner yang baru.
Dianugerahkan oleh Projek Penyelidikan Lanjutan Pertahanan AS Agensi, juga dikenal sebagai DARPA, di bawah program Advanced Plant Technologies, usaha 4 tahun akan menggabungkan kepakaran ahli biologi tumbuhan, ahli biokimia dan jurutera.
Penyelidik di UT dan Massachusetts Institute of Technology akan berusaha mengubah suai tanaman kentang untuk mengesan dan melaporkan kemungkinan ancaman seperti agen saraf, radiasi dan patogen tumbuhan.
DARPA Advanced Plant Technologies (APT)
Program Advanced Plant Technologies (APT) bertujuan untuk mengembangkan tanaman yang mampu berfungsi sebagai teknologi sensor generasi mendatang, berterusan, darat untuk melindungi pasukan yang dikerahkan dan tanah air dengan mengesan dan melaporkan bahan kimia, biologi, radiologi, nuklear, dan letupan ( CBRNE) ancaman.
Sensor biologi seperti itu akan bebas tenaga secara efektif, meningkatkan potensinya untuk pengedaran yang luas, sambil mengurangkan risiko yang berkaitan dengan penggunaan dan pemeliharaan sensor tradisional. Teknologi-teknologi ini juga berpotensi mendukung operasi kemanusiaan dengan, misalnya, mengesan alat yang tidak meletup dalam keadaan pasca konflik.
Visi teknikal DARPA untuk APT adalah untuk memanfaatkan mekanisme bawaan tumbuhan untuk merasakan dan bertindak balas terhadap rangsangan persekitaran, memperluas kepekaan itu kepada pelbagai isyarat minat, dan merekayasa mekanisme tindak balas bijaksana yang dapat dipantau dari jarak jauh menggunakan darat, udara, atau perkakasan berasaskan ruang.
Untuk berjaya, APT mesti memastikan bahawa tanaman yang diubahsuai selamat, kuat dan dapat bertahan dalam lingkungannya. Program ini bergantung pada kemajuan teknologi untuk melakukan modulasi yang kompleks dan kompleks untuk tanaman, tanpa mengorbankan kebugaran persekitaran mereka.
Walaupun APT mengejar teknologi untuk penggunaan akhirnya, penyelidikan awal dilakukan sepenuhnya di fasilitas terkandung. Sekiranya penyelidikan berjaya, percubaan lapangan fasa kemudian akan dilakukan di bawah naungan Perkhidmatan Pemeriksaan Kesihatan Haiwan dan Tumbuhan Jabatan Pertanian AS yang mengikuti semua protokol standard untuk biosafety tumbuhan.
sumber: DARPANeal Stewart, seorang profesor sains tumbuhan di UT Herbert College of Agriculture yang juga memegang jawatan sebagai Ketua Kecemerlangan Genetik Genetik Tumbuhan Racheff, akan berperanan sebagai penyiasat utama usaha tersebut.
Stewart terkenal dalam kalangan ilmiah kerana usahanya menggunakan penanda genetik untuk mengembangkan tanaman sentinel yang dapat mengesan masalah persekitaran atau kekurangan nutrisi dalam usaha membantu petani meningkatkan hasil. Dia juga merupakan pengarah bersama Pusat UTIA untuk Biologi Sintetik Pertanian yang baru dibentuk.
CASB adalah kemudahan penyelidikan universiti pertama yang didedikasikan untuk penggunaan penyuntingan gen dan kaedah biologi sintetik lain untuk memberikan peningkatan radikal terhadap kelestarian pertanian tanaman.
Scott Lenaghan, seorang penolong profesor di Jabatan Sains Makanan yang juga memegang jawatan tambahan di Jabatan Kejuruteraan Mekanikal, Aeroangkasa dan Bioperubatan UT adalah pengarah bersama CASB. Dia akan berfungsi sebagai projek dan ketua pasukan keseluruhan untuk usaha DARPA ini.
Pekerjaan di UT akan terutama menumpukan pada kejuruteraan tanaman untuk mengesan dan melaporkan rangsangan persekitaran untuk membuat 'tumbuhan bercakap'. Stewart mengatakan bahawa tanaman kentang dipilih untuk kajian ini kerana ia adalah tanaman tanaman yang paling mudah untuk membuat kejuruteraan genom utama dan yang ditempatkan di kloroplas.
Stewart Neal:
"Ini mempunyai semua sifat kejuruteraan dan pertumbuhan yang akan menjadikan 'kilang bercakap' yang berkesan."
"Penyelidikan awal kami meyakinkan kami bahawa kentang adalah tanaman yang tepat untuk projek 'Phytosensors 2.0' ini."
"Kentang bahkan membuat organ penyimpanan yang mudah — umbi-yang merupakan 'bateri' kilang."
Anggota fakulti lain yang terlibat dalam projek di UT termasuk Feng Chen, seorang profesor genomik di Jabatan Sains Tumbuhan; Tessa Burch-Smith, penolong profesor di Jabatan Biokimia dan Biologi Selular dan Molekul; dan Howard Hall, seorang profesor di Jabatan Kejuruteraan Nuklear.
Sumbangan mereka berkisar dari ketahanan serangga kejuruteraan hingga komunikasi root-to-shoot, hingga eksperimen radiasi, semuanya dirancang untuk menyokong pengembangan sensor tumbuhan yang berkesan yang dapat bertahan dan berkembang.
Dengan kerjasama UT, adalah profesor Chris Voigt dan Angela Belcher dengan Jabatan Kejuruteraan Biologi di MIT. Mereka membawa kepakaran dan kemampuan biologi sintetik bertaraf dunia kepada pasukan.
John DiBenedetto, seorang saintis Jabatan Tenaga, akan menyokong projek ini dengan peralatan dan kepakaran dalam mengesan peralatan. Dia dan Stewart bekerjasama dalam beberapa projek fitosensor yang pertama kali diterbitkan.
Walaupun fokus projek ini adalah pengembangan sensor tanaman untuk tentera, Stewart berharap kemajuan yang diperoleh melalui usaha ini dan usaha lain dalam biologi pertanian sintetik akhirnya akan menghasilkan tanaman yang dapat memberitahu petani dengan tepat apa, di mana dan kapan mereka menghadapi masalah dengan perosak. , air dan nutrien di ladangnya.
Stewart Neal:
"Projek ini sangat menarik berkaitan dengan menerjemahkan penemuan kami ke dalam 'alat' tanaman yang dapat membantu petani."
Sesuai dengan syarat DARPA, penyelidikan awal akan dilakukan sepenuhnya di dalam fasilitas terkandung dengan semua fitur biosafety tersedia.