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技术进步使植物组织中的微量元素成像成为可能,这为康奈尔大学的科学家开发在边缘土壤中茁壮成长的作物提供了额外的工具。

到2050年,人口预计将超过90亿,为了满足未来的粮食和能源需求,需要通过提高现有土地的生产力或增加用于生产的土地数量来增加农业生产。要实现这些收获,就必须有足够的土壤微量元素,如铜,低水平的土壤微量元素会通过降低肥力影响产量,在极端情况下,会导致作物全面歉收。

名选手Vatamaniuk的副教授土壤与作物科学部植物综合科学学院,正在使用成像功能康奈尔高能量同步源(国际象棋)首次探索铜如何影响植物生育。这项工作可以提供对植物如何在边缘土壤中进行更好的性能的关键见解。

在美国,20600万公顷的土壤被归类为铜的潜在低,特别影响主要谷物作物。铜缺乏可以通过应用铜基肥料来弥补,但该策略具有重大的环境成本。

Vatamaniuk对植物中铜的吸收和分布进行了调查,重点是铜如何影响花粉发育和繁殖,该研究得到了美国国家科学基金会(NSF) 80万美元的资助。根据Vatamaniuk的研究,确定控制这些过程的植物蛋白质并识别相关基因将指导植物品种的培育,使其更好地适应边缘、低铜土壤。

她在生命科学农业学院的研究项目之前已经发现了两种对这一过程至关重要的蛋白质,SPL7和CIT1。观察基因变化对铜吸收和分布的细微差异取决于成像技术,而国际象棋在这方面是世界领先的。

“国际象棋为我们提供了一个很好的机会,可以使用高精度,分析工具来可视化和量化植物中铜的空间分布,”基于国际象棋的基于植物的X射线荧光显微镜(2D-XRF)。因为该程序涉及活组织的成像,所以设施对伊萨卡校区的存在最小化植物运输和维护。

邻近性还允许多个学生在使用这些方法解决植物生物学的复杂问题的训练。作为NSF奖的一部分,Vatamaniuk正在为本科生和研究生组织研究机会,特别努力吸引女性和代表不足的少数族裔。

“我们希望这些研究不仅为铜对植物生育能力的长期问题提供了答案,而且还将提供用于使用X射线荧光显微镜的范例来解决矿物质养分在植物繁殖中的作用,“ 她说。

国际象棋科学家Arthur Woll,该项目的X射线技术的进步,这种类型的生物成像是可能的。随着国际象棋u的完成,升级到国际象棋,该升级是推进设施的X射线显微镜的,这些工具将可用于广泛的研究问题。在过去的两年里,国际象棋一直在举办专注于植物科学界的兴趣问题的生物成像研讨会。

康奈尔大学生物技术研究所生物信息设施联合主任孙琦(音)是该项目的联合首席研究员。除了沃尔,其他合作者还包括国际象棋的科学家黄蓉Lena F. Kourkoutis,应用与工程物理学院助理教授,丽贝卡·q·和詹姆斯·c·摩根百年教职员工。

Magdalen Lindeberg是整合植物科学学院的助理主任和植物病理学和植物微生物生物学的高级研究助理。

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