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便携式DNA装置可以在两小时内探测到树木害虫

亚洲舞毒蛾以各种重要的植物和树木为食。白松疱锈病能在短短几年时间内杀死幼树。但仅仅通过观察树上或货船表面的斑点和突起,并不是很容易就能发现这些破坏性物种的存在。

现在,英属哥伦比亚大学(University of British Columbia)开发的一种新的快速DNA检测方法可以在不到两小时内识别出这些害虫和病原体,而无需使用复杂的程序或化学物质。与目前将样本送到实验室检测需要几天的时间相比,这节省了大量时间。

“有时候,一个点只是一个点,”林业教授Richard Hamelin解释说,他与来自UBC,加拿大自然资源和加拿大食品检验机构的合作者设计了这个系统。其他时候,它是一种致命的真菌或一种搭上集装箱的外来昆虫,有可能摧毁当地的公园、森林和农场。所以你要尽快知道你在看什么,这样你才能收集更多的样本来评估入侵的程度,或者开始制定行动计划。”

哈默林的研究重点是利用基因组学设计更好的检测和监测方法,以应对威胁森林的入侵性害虫和病原体。近25年来,他一直在寻找一种快速、准确、廉价的DNA测试方法,即使在没有快速互联网或稳定电力供应的情况下,也能在森林等地进行。

他可能已经找到了。去年在渥太华为林业政策制定者举行的预演中展示的这种方法非常简单。小样本,如部分树叶或树枝,或昆虫的部分,如翅膀和触角,被放入一个管,然后放入一个小的,电池供电的设备(富兰克林热循环器,费城生物素公司制造)。该设备会检查这些DNA片段是否与目标物种的基因组物质相匹配,并产生可以在配对的智能手机上可视化的信号。

Hamelin说:“有了这个系统,我们可以百分之百准确地分辨出匹配与否,我们看到的是一个有威胁的入侵物种还是一个良性的物种。”“我们可以同时分析来自同一或不同物种的多达9个样本,而且它足够轻——这种热循环器的重量只有1.3千克——可以放进你的背包里,还有多余的空间。”

该方法依赖于PCR检测,该方法目前也是COVID-19的金标准。PCR检测通过将一部分遗传物质放大(通过应用加热和冷却循环)到可以检测到的水平,可以有效地分析哪怕是极少量的DNA。

哈默林的研究得到了加拿大基因组、BC基因组和魁北克基因组的支持,并发表在《公共科学图书馆·综合》上。包括第一作者Arnaud Capron在内的UBC团队在亚洲舞毒蛾、白松疱锈病和橡树猝死病菌等物种上测试了这种方法,这些物种被列为世界上最具破坏性的入侵性害虫。

哈默林说:“我们的林业、农业和园艺是为加拿大经济贡献数十亿美元的重要行业,因此我们必须保护它们免受敌人的伤害。”“通过及早发现和稳步监测,我们可以确保将潜在问题扼杀在萌芽状态。”

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