חוקרים ממכון אוניברסיטת טנסי ב חקלאות יוביל מאמץ חדש בשווי של עד 7.5 מיליון דולר לשימוש במפעלים לאיתור איומים סביבתיים על כוחות פרוסים ולעזור בהגנה על אזרחים החיים בסביבות לאחר הסכסוך.
המטרה היא לחדש פלטפורמת חיישנים חדשה ומהפכנית.
הוענק על ידי פרויקטי המחקר המתקדמים של ההגנה האמריקאית סוכנות, המכונה גם DARPA, במסגרת תוכנית טכנולוגיות הצמח המתקדמות שלה, המאמץ בן 4 השנים ישלב את המומחיות של ביולוגים, ביוכימאים ומהנדסים.
חוקרים ב- UT ובמכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס יפעלו לשינוי צמחי תפוחי אדמה כדי לאתר ולדווח על איומים פוטנציאליים כגון גורמי עצבים, קרינה ופתוגני צמחים.
DARPA טכנולוגיות צמח מתקדמות (APT)
תוכנית טכנולוגיות הצמח המתקדמות (APT) מבקשת לפתח מפעלים המסוגלים לשמש כטכנולוגיות חיישנים מהדור הבא, מתמשך, מבוסס קרקע, כדי להגן על כוחות פרוסים ומולדת על ידי איתור ודיווח על כימיקלים, ביולוגיים, רדיולוגיים, גרעיניים ונפיצים ( איומי CBRNE).
חיישנים ביולוגיים כאלה יהיו ללא תלות באנרגיה, ויגדילו את הפוטנציאל שלהם להפצה רחבה, תוך צמצום הסיכונים הכרוכים בפריסה ותחזוקה של חיישנים מסורתיים. טכנולוגיות אלה יכולות גם לתמוך בפעולות הומניטריות על ידי, למשל, גילוי חפצים לא מפוצצים בהגדרות שלאחר הסכסוך.
החזון הטכני של DARPA עבור APT הוא לרתום את המנגנונים המולדים של הצמחים לחישה ולהיענות לגירויים סביבתיים, להרחיב את הרגישות הזו למגוון אותות מעניינים, ולהנדס מנגנוני תגובה דיסקרטיים שניתן לפקח עליהם מרחוק באמצעות קרקע, אוויר או חומרה מבוססת חלל.
כדי להצליח, על APT להבטיח כי צמחים מהונדסים יהיו בטוחים, חזקים וקיימים את עצמם בסביבתם. התוכנית תלויה בקידום הטכנולוגיות לביצוע אפנון מרובה ומורכב לצמחים, מבלי לוותר על כשירותם הסביבתית.
אף על פי ש- APT רודפת טכנולוגיה לפריסה בסופו של דבר, המחקר הראשוני נערך במלואו במתקנים הכלולים. אם המחקר יצליח, ניסויים בשטח מאוחר יותר יתקיימו בחסות שירות פיקוח בריאות החי והצומח של ארה"ב, בהתאם לכל הפרוטוקולים הסטנדרטיים לבטיחות ביולוגית של צמחים.
מקור: DARPANeal Stewart, פרופסור למדעי הצמח במכללת UT הרברט לחקלאות המחזיק גם בכיסא ראצ'ף המוענק למצוינות בגנטיקה מולקולרית של צמחים, ישמש כחוקר הראשי של המאמץ.
סטיוארט ידוע בחוגים מדעיים על מאמציו להשתמש בסמנים גנטיים לפיתוח צמחי זקיף שיכולים לאתר בעיות סביבתיות או ליקויים תזונתיים במאמצים לסייע לחקלאים להגדיל את היבול. הוא גם מנהל שותף במרכז UTIA שהוקם לאחרונה לביולוגיה סינתטית חקלאית.
CASB הוא מתקן המחקר האוניברסיטאי הראשון המוקדש לשימוש בעריכת גנים ובשיטות ביולוגיה סינתטיות אחרות כדי להעניק שיפורים קיצוניים בקיימות החקלאות בגידולים.
סקוט לנהאן, פרופסור במחלקה למדעי המזון, המכהן גם בתפקיד נלווה במחלקה להנדסת מכונות, אווירונוטיקה וחלל וביו-רפואה הוא מנהל שותף של ה- CASB. הוא ישמש כפרויקט ומוביל צוות כולל למאמץ DARPA זה.
העבודה ב- UT תתמקד בעיקר בהנדסת צמחים לחישה ודיווח על גירויים סביבתיים לייצור "צמחים מדברים". סטיוארט אומר כי צמח תפוחי האדמה נבחר למחקר זה מכיוון שהוא צמח היבול הקל ביותר להנדסה הן הגנום העיקרי והן זה השוכן בכלורופלסטים.
ניל סטיוארט:
"יש לו את כל התכונות ההנדסיות והצמיחה שיביאו 'מפעל מדבר' יעיל."
"המחקר הראשוני שלנו שכנע אותנו שתפוח האדמה הוא הגידול המתאים לפרויקט 'פיטוסנסורים 2.0'."
"תפוח אדמה אפילו מייצר איבר אחסון נוח - הפקעת - שהוא 'הסוללה' של הצמח."
חברי סגל אחרים המעורבים בפרויקט ב- UT כוללים את פנג צ'ן, פרופסור לגנומיקה במחלקה למדעי הצמח; טסה בורץ 'סמית', עוזרת פרופסור במחלקה לביוכימיה וביולוגיה תאית ומולקולרית; והווארד הול, פרופסור במחלקה להנדסת גרעין.
תרומתם נעה בין עמידות הנדסית נגד חרקים לתקשורת שורש לצילום, לניסויי קרינה, שכל אלה נועדו לתמוך בפיתוח חיישני צמחים יעילים שיכולים לשרוד ולשגשג.
בשותפות עם UT, הפרופסורים כריס ווגט ואנג'לה בלכר עם המחלקה להנדסה ביולוגית ב- MIT. הם מביאים לצוות מומחיות ויכולות ברמה עולמית של ביולוגיה סינתטית.
ג'ון דיבנדטו, מדען המחלקה לאנרגיה, יתמוך בפרויקט בציוד ובמומחיות בציוד חישה. הוא וסטוארט שיתפו פעולה בכמה מפרויקטי הפיטו-סנסור שפורסמו לראשונה.
בעוד שמוקד פרויקט זה הוא פיתוח חיישני צמחים לצבא, סטיוארט מקווה כי ההתקדמות שנצברה באמצעות מאמצים אלה ואחרים בביולוגיה חקלאית סינתטית תביא בסופו של דבר לגידולים שיכולים לספר לחקלאים בדיוק מה, היכן ומתי יש להם בעיות במזיקים. , מים וחומרים מזינים בשדותיהם.
ניל סטיוארט:
"הפרויקט הזה מרגש מאוד בכל הנוגע לתרגום הממצאים שלנו ל'מכשירים 'צמחיים שיכולים לעזור לחקלאים."
בהתאם לדרישות ה- DARPA, המחקר הראשוני יתבצע במתקנים הכלולים עם כל התכונות הבטיחותיות.