Den långa processen att odla fram bättre jordnötsväxter kan påskyndas genom att använda en biofysikteknik, Raman spektroskopi.

Texas A&M AgriLife biofysiker och växtförädlare har visat användningen av Raman-spektroskopi för att snabbt skanna nivåerna av oljesyra i jordnötter. Oljesyra, en enkelomättad olja, ger jordnötter längre hållbarhet. Oljan är också hälsosam för hjärtat.

De använde också metoden för att avgöra hur resistenta växter är mot nematodskadegörare.

Att använda Raman-spektroskopi är snabbare, billigare och mer bärbara än standardmetoder för screening av jordnötsorter för dessa fördelaktiga egenskaper. Studien publicerades nyligen i Vetenskapliga rapporter .

"Vi har visat att metoden kan spara enormt mycket tid i vår screeningprocess, sa John Cason, Ph.D., medförfattare och Texas A&M AgriLife Research jordnötsuppfödare, Stephenville. "Du kan få ett 'fingeravtryck' av en viss jordnöt och reta ut stora mängder information. Möjligheterna är oändliga."

"Ramanspektroskopi är vanligt inom biokemin men mestadels okänd i böndernas och växtförädlarnas värld, sa Dmitry Kurouski, Ph.D., huvudforskare av studien och biträdande professor vid institutionen för biokemi och biofysik, Texas A&M College of Agriculture and Life Sciences. "Ändå är den bärbar, billig, exakt och snabb, och kan omvandla digitalt jordbruk."

Finansiering för studien kom från AgriLife Research och Governor's University Research Initiative. Dessutom, Texas Peanut Producers Board och Southwestern Peanut Shellers Association gav finansiering till Casons grupp för att köpa en handhållen Raman-spektrometer.

Fördelarna med Raman kontra etablerade metoder

Förr, om Cason ville analysera växternas skadedjursbeständighet eller fettsyrahalten i jordnötter, han skulle extrahera DNA från växter eller skicka prover till ett externt labb för infraröd analys. Båda metoderna är betydligt mer tid-, kostnads- och arbetskrävande än Raman, sa Cason.

För detta projekt, samarbetspartnerna använde en kommersiellt tillgänglig, handhållen Raman-spektrometer, en enhet ungefär lika stor som en skokartong. Raman-spektroskopi mäter hur material sprider ofarligt laserljus. Varje material har ett specifikt spridande "fingeravtryck" som ger ledtrådar om många typer av molekylär information i en scanning på en sekund. Att göra en skanning är relativt enkelt, Cason sa, men samarbetspartnerna utvecklar och finjusterar fortfarande sätt att analysera data.

Casons team fick utbildning och vägledning från Kurouski och tre unga forskare från hans labb:Charles Farber, en doktorand; Lee Sanchez, en forskningsassistent; och Stanislav Rizevsky, Ph.D., en gästforskare.

Skanningar av jordnötsblad kunde särskilja nematodresistenta och mottagliga växter med ungefär 75 % noggrannhet. Vad mer, skanningar av jordnötsfrön kunde med 82 % noggrannhet särskilja sorter med höga nivåer av oljesyra.

Andra jordnötsprojekt på gång

Teamet utökar för närvarande sina studier av jordnötsväxter. Det första målet är att använda Raman för att snabbt isolera jordnötssorter med hög tolerans för torka. Teamet undersöker också att utöka sina studier av näringsinnehåll för att hjälpa till att föda upp mer näringsrika jordnötssorter.

En begränsning av tekniken är att skannern behöver vara i kontakt med materialet som ska skannas. Kurouskis team arbetar på ett Raman-"teleskop" för att möjliggöra skanningar av växter som är 100 fot bort.

"Biofysiker och jordnötsuppfödare umgås vanligtvis inte i samma kretsar, men det här har varit ett bra projekt, " sa Cason. "Jag tror inte att det kommer att vara den sista från det här laget."