Forskere ved University of Tennessee Institute of Såing av bønnene vil lede en ny innsats verdt opp til $ 7.5 millioner for å bruke planter for å oppdage miljøtrusler mot utsatte tropper og bidra til å beskytte sivile som lever i innstillinger etter konflikt.
Målet er å innovere en ny, revolusjonerende sensorplattform.
Tildelt av US Defense Advanced Research Projects Byrå, også kjent som DARPA, under Advanced Plant Technologies-programmet, vil den 4-årige innsatsen kombinere ekspertisen til plantebiologer, biokjemikere og ingeniører.
Forskere ved UT og Massachusetts Institute of Technology vil jobbe for å modifisere potetplanter for å oppdage og rapportere potensielle trusler som nervemidler, stråling og plantepatogener.
DARPA Advanced Plant Technologies (APT)
Advanced Plant Technologies (APT) -programmet søker å utvikle planter som kan tjene som neste generasjons, vedvarende, bakkebaserte sensorteknologier for å beskytte utsendte tropper og hjemlandet ved å oppdage og rapportere om kjemiske, biologiske, radiologiske, kjernefysiske og eksplosive ( CBRNE) trusler.
Slike biologiske sensorer vil være effektivt energiuavhengige, og øke potensialet for bred distribusjon, samtidig som risikoen forbundet med distribusjon og vedlikehold av tradisjonelle sensorer reduseres. Disse teknologiene kan også potensielt støtte humanitære operasjoner ved for eksempel å oppdage ueksplodert orden i post-konflikt-innstillinger.
DARPAs tekniske visjon for APT er å utnytte plantens medfødte mekanismer for å føle og svare på miljøstimuli, utvide følsomheten til en rekke signaler av interesse, og konstruere diskrete responsmekanismer som kan overvåkes eksternt ved hjelp av eksisterende bakke-, luft- eller plassbasert maskinvare.
For å lykkes må APT sørge for at modifiserte planter er trygge, robuste og selvbærende i sine omgivelser. Programmet avhenger av utviklingen av teknologier for å utføre flere, komplekse modulasjoner til planter, uten å ofre deres miljømessige egnethet.
Selv om APT forfølger teknologi for eventuell distribusjon, blir den første forskningen utført helt i innesluttede fasiliteter. Hvis forskningen lykkes, vil feltforsøk i senere fase finne sted i regi av US Department of Agriculture's Animal and Plant Health Inspection Service etter alle standardprotokoller for plantebiosikkerhet.
kilde: DARPANeal Stewart, professor i plantevitenskap ved UT Herbert College of Agriculture, som også har den begavede Racheff-lederen for ekspertise i plante molekylær genetikk, vil tjene som den viktigste hovedetterforskeren av innsatsen.
Stewart er kjent i vitenskapelige miljøer for sin innsats for å bruke genetiske markører til å utvikle sentinelplanter som kan oppdage miljøproblemer eller ernæringsmessige mangler i arbeidet med å hjelpe bønder med å øke avlingene. Han er også meddirektør for det nylig dannede UTIA Center for Agricultural Synthetic Biology.
CASB er det første universitetsforskningsanlegget som er dedikert til bruk av genredigering og andre syntetiske biologimetoder for å gi radikale forbedringer av bærekraften til avlingens jordbruk.
Scott Lenaghan, en assisterende professor ved Institutt for matvitenskap, som også har en tilleggsstilling i UT Department of Mechanical, Aerospace and Biomedical Engineering er meddirektør for CASB. Han vil fungere som prosjektleder og samlet teamleder for denne DARPA-innsatsen.
Arbeidet ved UT vil hovedsakelig fokusere på konstruksjon av planter for å registrere og rapportere miljømessige stimuli for å lage "snakkende planter". Stewart sier at potetplanten ble valgt for denne studien fordi den er den enkleste avlingsplanten for å konstruere både hovedgenomet og den som ligger i kloroplaster.
Neal Stewart:
"Det har alle tekniske og vekstegenskaper som vil gi et effektivt" snakkende anlegg "."
"Vår foreløpige undersøkelse overbeviste oss om at poteten er den rette avlingen for dette" Phytosensors 2.0 "-prosjektet."
"Potet lager til og med et praktisk lagringsorgan - knollen - som er plantens" batteri "."
Andre fakultetsmedlemmer som er involvert i prosjektet ved UT inkluderer Feng Chen, professor i genomikk ved Institutt for plantevitenskap; Tessa Burch-Smith, assisterende professor ved Institutt for biokjemi og cellulær og molekylærbiologi; og Howard Hall, professor ved Institutt for kjerneteknikk.
Deres bidrag spenner fra engineering motstandsdyktighet mot insekter til root-to-shoot-kommunikasjon, til stråleeksperimenter, alt designet for å støtte utvikling av effektive plantesensorer som kan overleve og trives.
I samarbeid med UT er professorene Chris Voigt og Angela Belcher med Institutt for biologisk ingeniørvitenskap ved MIT. De bringer ekspertise og evner innen syntetisk biologi i verdensklasse til teamet.
John DiBenedetto, en institutt for energiforsker, vil støtte prosjektet med utstyr og ekspertise innen sensingutstyr. Han og Stewart samarbeidet i noen av de første publiserte fytosensorprosjektene.
Mens fokus for dette prosjektet er utvikling av plantesensorer for militæret, håper Stewart at fremskritt oppnådd gjennom dette og annen innsats innen syntetisk landbruksbiologi til slutt vil resultere i avlinger som kan fortelle bøndene nøyaktig hva, hvor og når de har problemer med skadedyr. , vann og næringsstoffer i sine felt.
Neal Stewart:
"Dette prosjektet er veldig spennende når det gjelder å oversette funnene våre til planteenheter som kan hjelpe bønder."
I samsvar med DARPA-kravene vil den innledende forskningen gjennomføres helt i innesluttede fasiliteter med alle biosikkerhetsfunksjoner på plass.