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美国农业部拨款研究大麻花粉的运输

新的季节通常以花粉向空中喷发为特征.当这些看不见的颗粒落回地面时,那些对草和树过敏的人受到严重影响.而且由于过敏季节是如此重要,它往往把我们发炎的,水汪汪的眼睛远离花粉是植物繁殖的一个组成部分的事实.

需要新的信息来理解花粉传播背后的科学,以及它如何影响农业和我们的日常生活.

弗吉尼亚理工大学的研究人员david schmale,shane ross,和最近从美国农业部获得了500000美元的赠款,用无人机和数学模型研究转基因工程(ge)柳枝稷和玉米花粉的运输.该小组还与田纳西大学诺克斯维尔分校的尼尔·斯图尔特合作.

该项目将为农民提供重要的预测,这些作物的作物经常被不需要的物质所困扰,而过敏患者则很想知道什么天气条件会导致过敏季节遭受最严重的影响.

农业和生命科学学院植物与环境科学学院的施曼教授说:”有一个经过验证和可靠的长距离输运花粉预测模型对于建立转基因作物的适宜隔离距离至关重要.

“长期授粉是令人关切的,因为有可能无意间交叉污染之间的不同品种,如用于纤维和软骨发育不全,说:”罗斯,凯文教授在航空航天和海洋工程系工程学院.

除了防止交叉污染外,该小组的研究对农业法律法规也有巨大的影响,特别是那些与杀菌剂和除草剂漂移有关的法律法规.

如果没有规章制度,漂流会对邻近农场产生毁灭性的后果.如果一个种植者在他们的庄稼上喷洒杀菌剂,它可能会弯曲到不属于他们自己的邻近作物上.如果邻近农场有有机产品,种植者就不能这样出售.除草剂漂以类似的方式发生,但由于除草剂被用来破坏植物材料,附近的作物可以被抽取.

但罗斯说,他们的主要目标是确切地了解花粉能传播多远.在无人机上使用传感器,我们可以收集花粉并预测其在不同海拔高度和远离源场的运动.我们的模型可以输入花粉粒的大小、当天的风况、湿度、温度等等.然后,他们可以预测花粉粒的轨迹以及它们将在哪里沉积.

弗吉尼亚理工大学飞行研究人员正在使用无人驾驶飞机上安装的智能传感器.附着在无人机顶部的是一个轻型的3d打印采样装置,装有撞击器.撞击器是一种小真空,它吸收空气并在流体中沉积颗粒.

被困在液体中的花粉粒是用一种独特的设备分析的,这种设备可以分辨出哪些是转基因作物的花粉粒,使研究人员能够方便地计算出花粉传播的位置和距离.此外,无人机上的传感器还包括能够实时监测花粉粒大小的光学粒子计数器.

特别令人兴奋的是,加入了一个新的教员,hoseen furuton,助理教授在查尔斯e通过小土木工程系和环境工程学院.furuton具有创建和使用大涡模拟(les)模型的专门知识,以了解微观生命的运输.

“les是一种数值技术,它可以解决所有重要的湍流大气运动,提供每个位置和时间的最真实的大气状态图像,”foroutan说.

罗斯强调,解决这样一个问题很难单独解决.”我有物理和应用数学背景.侯赛因有流体力学和大气科学背景.大卫有航空生物学和无人系统的背景.当你做这种跨学科的工作时,你必须和其他人交谈并学习其他科学语言.我不明白任何一个人,甚至两个人,怎么能做这种事.”

这个项目是neal stewart在田纳西大学农业研究所植物科学系的前一个项目的延伸.之前,stewart基因改性雄性柳枝稷,一种提供燃料和乙醇原料,以表达橙色荧光蛋白的植物.他创造了基本的陷阱来诱捕花粉粒,并在附近种植了作物,以观察漂流如何在基因水平上影响作物.

“最初我们只关注柳枝稷.然而,考虑到对大麻二酚cbd的兴趣增加,我们的合作者neal stewart建议我们也与ge 工业大麻合作.所以,我们将使用一个我们知道将要工作的系统(switchgrass),然后进入一个以前从未做过的系统(工业大麻).这真是太令人兴奋了.

目前,工业大麻由于其产生的大麻酚,一种植物提取物,因其治疗效果而受到赞誉.但是,科学家和监管机构都还处于了解大麻二酚cbd药用价值的初级阶段,截至2019年8月,它还未获得食品和药物管理局的批准.

工业大麻和大麻经常在谈话中聚集在一起,尽管它们都来自大麻植物,但它们不是同一个.不同之处在于雌花产生的四氢大麻酚(四氢大麻酚thc)的数量.

“大麻二酚cbd是从工业大麻植物的花中生产和收获的,根据定义,其四氢大麻酚thc含量低于0.3%.对于大麻,四氢大麻酚thc的含量约为20-30%.

这项研究将创造新的发现的花粉传播的大气尺度,将是一个重要的里程碑,在科学探索大气-一个欠采样和相对未开发的生态环境.研究结果将对花粉输送模型的建立具有直接的参考价值,并有助于为今后利用风散花粉管理作物提供合理的、知情的方法.

这项工作是由生物技术风险评估拨款(brag)计划,从美国农业部授予2019-33522-9989.

– kendall daniels,弗吉尼亚理工大学;照片:hoeein furuton(左),david schmale(中),和shane ross(右)站在他们的无人机,安装了一个3d打印采样设备.图片来源:亚历克斯克鲁克山克.


编辑:采麻者
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