این مطالعه نشان داد که سبزیجات برگدار آلوده به فلزات سنگین به رنگ بنفش درآمدند
برخی ممکن است بگویند که شما در زمان بیماری کمی سبز به نظر می رسید. سبزی‌های برگدار در واقع بنفش می‌شوند - اگرچه برای چشم انسان مشخص نیست، اما می‌توان آنها را از طریق یک تصویر فراطیفی پیچیده (برخلاف گونه‌های بنفش برخی از سبزیجات) مشاهده کرد. محققان در پوردو متوجه این تغییر رنگ در کلم فرفری و ریحان شدند که توسط کادمیوم، یک فلز سنگین سمی برای سلامت انسان و حیوانات، تحت فشار قرار گرفته است.
روش جدید تشخیص، کار ایجاد یک افزودنی خاک را بهبود می بخشد که به فلز متصل می شود و از آن در برابر گیاهان محافظت می کند، ایمنی غذا در غذا، غذای کودک و غذاهای آماده را بهبود می بخشد.
لوری هوگلند، استاد باغبانی و معماری منظر در دانشگاه پردو که رهبری این مطالعه را بر عهده دارد، گفت: «دیدن استرس فلزات سنگین در گیاهان بسیار دشوار است. ما به ابزارهای جدیدی برای او نیاز داریم. اگر بتوانیم آن را به سرعت ببینیم و با رشد گیاهان آن را به دقت اندازه گیری کنیم، بهتر می توانیم تغییرات خاک را ایجاد کنیم که فلزات مضر را جدا می کند و همچنین آلودگی را قبل از رسیدن به صفحات ما شناسایی می کند. هدف این است که بتوانیم پهپادهایی داشته باشیم که بر فراز مزارع پرواز کنند و استرس گیاهان کادمیوم، سرب و آرسنیک را تشخیص دهند.
تشخیص فراطیفی بسیار سریعتر از تکنیک های آنالیز شیمیایی سنتی است. علاوه بر این، نیازی به تخریب گیاه مورد تجزیه و تحلیل نیست، که امکان مطالعه گیاهان و تغییرات خاک را در مراحل مختلف رشد گیاه فراهم می کند.
هوگلند که آزمایشگاه اکولوژی میکروبی خاک پوردو را اداره می‌کند، می‌گوید: «آلودگی گیاهان به کادمیوم به عنوان یک «قاتل خاموش» شناخته می‌شود، زیرا ما نمی‌توانیم آن را ببینیم و معمولاً آن را آزمایش نمی‌کنیم. گیاهان زمانی که در معرض سطوح بالای کادمیوم قرار می گیرند رنج می برند، اما ضخیم نمی شوند، پژمرده نمی شوند یا می میرند. ظاهر خوبی دارند مگر اینکه سطح کادمیوم از پشت بام باشد. گیاهان آلوده به بلوغ و برداشت می رسند."
کادمیوم در باتری ها استفاده می شود و اغلب با فسفات تولید شده برای کودها همراه است. در سرتاسر جهان، او و سایر فلزات سنگین از زباله و آلودگی به خاک نفوذ می‌کنند و به مزارع مجاور سفر می‌کنند، جایی که محصولات آنها را مصرف می‌کنند. مصرف سطوح بالای کادمیوم می تواند منجر به بیماری کلیوی، مشکلات استخوانی، سرطان و سایر مشکلات سلامتی شود.
او گفت: "این به طور طبیعی در بسیاری از سبزیجات در غلظت های کم وجود دارد، اما سطوح بالا می تواند مضر باشد." ما به ویژه باید این سطوح را در غذای کودک پایین نگه داریم، اما این یک مشکل رو به رشد در سراسر زنجیره غذایی ما است.
هوگلند با تیمی در تاسیسات فنوتیپینگ دانه فارغ‌التحصیلان Ag Purdue کار می‌کند تا هزاران طول موج مختلف را مرتب کند تا ببیند چه ترکیبی تغییراتی را نشان می‌دهد که استرس را از فلز به گیاهان نشان می‌دهد. آنها سپس این روش را با استفاده از تکنیک های آنالیز شیمیایی آزمایش کردند.
مرکز فنوتیپ مجهز به مجموعه ای از سیستم های فنوتیپ گیاهی مبتنی بر تصویر و با کارایی بالا است که در بسیاری از دانشگاه ها یافت نمی شود. فنوتیپ یک ویژگی قابل مشاهده از یک موجود زنده است که نتیجه کد ژنتیکی آن و تعامل آن با محیط است. هوگلند گفت که محققان تازه شروع به استفاده از پتانسیل آن کرده اند.
او گفت: "من به عنوان یک آزمایش وارد مطالعه شدم و مطمئن نیستم که برای تحقیق من مفید باشد یا خیر." "من از اینکه این ابزار چقدر می تواند قدرتمند باشد و چقدر داده در مدت زمان کوتاهی تولید می کند شگفت زده شدم. این تکنیک های تصویربرداری به ما کمک می کند تا بسیاری از سوالات علمی را یاد بگیریم و به آنها پاسخ دهیم."
در تاسیسات فنوتیپ در یک محیط کنترل شده، گیاهان در یک تسمه نقاله به ایستگاه تصویربرداری در فواصل زمانی انتخاب شده توسط محققان سفر می کنند. نتایج تیم هوگلند نشان می‌دهد که کلم سطوح بالاتری از کادمیم ریحان را در شرایط خاکی یکسان جمع می‌کند، اما علائم استرس کادمیوم در ریحان قوی‌تر است. آنها همچنین دریافتند که گیاهان تنش کادمیوم را فقط در مراحل اولیه رشد نشان می دهند.
یانگ یانگ، مدیر پدیدارشناسی دیجیتال در پوردو، می‌گوید: «تصویربرداری فراطیفی شامل نوارهای بسیار بیشتری نسبت به نوارهای رنگی قرمز، سبز، آبی یا RGB است که می‌توانیم ببینیم.» «تکنولوژی به تغییرات گیاهانی که برای چشم ما قابل مشاهده نیستند بسیار حساس است.
این تیم یک الگوریتم یادگیری ماشینی را برای مرتب‌سازی و طبقه‌بندی داده‌ها پیاده‌سازی کرد.
یانگ می‌گوید: «از طریق جفت دوربین‌های ابرطیفی دوگانه‌مان، می‌توانیم به رصد نوری با طیف کامل هم از بالا و هم از کناره‌های گیاه دست یابیم. "سیستم ابرطیفی پوردو را می توان برای اسکن گیاهان از نهال تا ساقه های 15 فوتی ذرت استفاده کرد. این اولین باری بود که از آن برای جستجوی استرس فلزات سنگین استفاده کردیم. این یک برنامه هیجان انگیز و یک چالش بین رشته ای جدید است."
این تیم ابتدا بر این باور است که اثر استرس سمیت کادمیوم بر سطوح تولید کلروفیل یک شاخص محتمل خواهد بود و آنها در حال بررسی طیف نور سبز هستند. تغییر رنگ حاصل بسیار ظریف بود. هوگلند گفت که تیم در حال پیشرفت از طریق سایر تغییرات مرتبط با استرس در گیاه و سایر بخش‌های طیف بازتاب گیاه است. آنها تغییراتی را در متابولیت ها به دلیل پاسخ استرس پیدا کردند که سیگنال فراطیفی بسیار واضح تری برای استرس ارائه می دهد.
او گفت: «بررسی این متابولیت‌های ثانویه سیگنال بسیار قوی‌تری را نشان داد و زمانی که با طول موج‌های مناسب آنتوسیانین مشاهده شد، یک «بنفش» واضح از گیاه وجود داشت. بنابراین اگر رنگ سبز کاهش یابد و بنفش افزایش یابد، می دانیم که گیاه تحت استرس است.
هوگلند و تیمش «شاخص‌های پوشش گیاهی» را ارزیابی کردند، که ترکیبی از بازتاب‌های طول‌موج‌های مختلف است که برای تجزیه و تحلیل فراطیفی ویژگی‌های مختلف گیاهان بهترین هستند. این تیم دریافتند که شاخص بازتاب آنتوسیانین یا ARI بهترین راه برای تشخیص تنش کادمیوم است و معادله خاصی برای نسبت شاخص گیاهی برای آن ایجاد کردند. آنها همچنین یک اصلاح خاک برای کاهش سطح کادمیوم جذب شده توسط گیاه ایجاد کردند. این کار به تفصیل در مقاله منتشر شده در مجله شرح داده شده است آلودگی محیطی.
هوگلند گفت: "من برای کمک به حذف آلودگی های محیطی تغییراتی در خاک ایجاد کردم." این تغییرات مخلوط‌های مختلفی از بیوچار هستند که شامل ضایعات آلی و خاک‌اره‌های تصفیه‌شده مخصوص می‌شود که در دمای بالا سوزانده می‌شوند. آنها می توانند فلزات سنگین را متصل کرده و جذب را در ترکیب با فرآیندهای میکروبی کاهش دهند. ترفند این است که فرمول مناسب مواد خام و دما را پیدا کنید."
او گفت که فرمول آزمایش شده کمی سطح کادمیوم در گیاهان را کاهش می دهد. یک راه حل ممکن است این باشد که کشاورزان به سادگی از تغییرات بیشتر استفاده کنند، اما هوگلند قصد دارد به تعدیل و بهبود عبارت ادامه دهد.
او همچنین قصد دارد از روش تصویربرداری فراطیفی برای یافتن سیگنال واضح برای سرب و آرسنیک استفاده کند.
هوگلند گفت: «من یک میکروبیولوژیست خاک هستم، بنابراین معمولاً در زمین هستم. «فناوری تصویربرداری بیشتر برای ارزیابی واکنش‌های خشکسالی یا مواد مغذی در گیاهان استفاده شد و کار من متفاوت بود. این یک برنامه کاربردی جدید برای ابزارها و یک همکاری عالی بین مهندسان و دانشمندان بود.
علاوه بر هوگلند و یانگ، محققین پوردو، ماریا زیا، دانشجوی کارشناسی ارشد در آزمایشگاه هوگلند. آگوستو سوزا، دانشجوی فوق دکترا در امکانات فنوتیپینگ؛ لیندا لی، استاد زراعت؛ و کریشنا نمالی، کشاورزی با محیط کنترل شده. روی این پروژه کار کرد و گزارش را به صورت مشترک تهیه کرد.
نقل قول: این مطالعه نشان می دهد که سبزیجات برگدار آلوده به فلزات سنگین بنفش می شوند (2022، 19 ژانویه)، که در 19 ژانویه 2022 از https://phys.org/news/2022-01-heavy-metal-contaminated- leafy-greens استخراج شده است. -بنفش.html
این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز هرگونه معامله منصفانه به منظور تحقیق یا مطالعه خصوصی، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تکثیر نیست. محتوا فقط برای مقاصد اطلاعاتی ارائه شده است.
[ad_2]