日本豐橋工業(yè)大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)成功開發(fā)出可快速檢測出作物疾病的微流控芯片,通過基因體研究、半導(dǎo)體技術(shù)的結(jié)合,可以快速在現(xiàn)場進(jìn)行核酸測試,無須昂貴的設(shè)備資源和專業(yè)的知識技術(shù),造福農(nóng)民并且可以從栽植初期進(jìn)行遺傳檢測。
隨著世界人口快速增長,對食物供給的需求也在不斷增加,但由于氣候變遷的加劇所造成糧食產(chǎn)量下降的情況,已讓糧食安全和永續(xù)供應(yīng)成為全人類必須共同面臨的重要課題。
日本豐橋工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程系的研究小組運(yùn)用微流控芯片技術(shù)開發(fā)出一種能提早發(fā)現(xiàn)和預(yù)防作物疾病的多重基因檢測設(shè)備,這項(xiàng)研究的主要目的是研發(fā)一種診斷技術(shù),用來支持高效率且穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)農(nóng)作物生產(chǎn),讓即便是沒有特殊專業(yè)知識、技能的一般農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者,也能從基因的角度,用輕松、快速的方式在現(xiàn)場即時(shí)檢測植物病蟲害。新型恒溫核酸擴(kuò)增技術(shù)(Loop-mediated isothermal amplification,LAMP)是檢測目標(biāo)核酸(DNA或RAN)的常用診斷方法之一,無需使用昂貴儀器和精準(zhǔn)的溫度控制進(jìn)行PCR分析,在恒定溫度下即可擴(kuò)增目標(biāo)基因,因此其在研發(fā)方便使用的檢測工具和即時(shí)現(xiàn)場診斷方面皆具有相當(dāng)大的發(fā)展?jié)摿ΑH欢话愕腖AMP測定法的使用需要專門的知識和技能,而且對于每種目標(biāo)病毒,皆必須分別準(zhǔn)備大量的樣品試劑混合物才能進(jìn)行操作測試,故在運(yùn)用上有一定的難度。
為此,研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出運(yùn)用聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)制造,約手掌大小的微流控芯片,裝置由五個(gè)反應(yīng)腔室和一個(gè)微流控通道組成并相互連接,期望通過半導(dǎo)體制程技術(shù)對植物相關(guān)疾病多重遺傳檢測做出貢獻(xiàn)。關(guān)于其檢測操作流程,第一步是從患病黃瓜葉中萃取出含有目標(biāo)病毒的RNA,并以此作為試驗(yàn)樣品,將樣品和反應(yīng)試劑混合置入檢測芯片的樣品投入口,樣品和試劑會自動混合并分配到多個(gè)反應(yīng)腔室中,以上動作僅需一次操作即可完成,再次將其放在熱水中加熱,即可在1小時(shí)內(nèi)專一擴(kuò)增目標(biāo)核酸,進(jìn)行快速檢測。而該芯片具有能同時(shí)檢測多達(dá)四種不同類型植物病毒疾病的能力。
這個(gè)檢測設(shè)備的用途相當(dāng)廣泛,不僅可以用于農(nóng)作物病毒疾病的遺傳檢測,還可以應(yīng)用于橫跨農(nóng)業(yè)、畜牧、漁業(yè)、食品工業(yè)以及健康醫(yī)療,包括人類傳染疾病在內(nèi)的各領(lǐng)域的遺傳診斷。研究團(tuán)隊(duì)表示未來還計(jì)劃進(jìn)一步開發(fā)能夠同時(shí)診斷四種不同黃瓜病毒加上四種害蟲所引起的共八種植物相關(guān)疾病的即時(shí)檢測設(shè)備,不僅如此,它還可以自由改變檢測設(shè)備上的目標(biāo)病毒,以滿足不同需求。
責(zé)任編輯PSY
原文標(biāo)題:微流控芯片技術(shù)可快速診斷多種植物病毒所引起的疾病
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