研究人員利用拉曼光譜分析法加速花生的育種時程
2020/08/05 @國際
摘要
拉曼光譜在化學領域廣泛應用，美國德州農工大學研究團隊也使用此法縮短花生培育時間，減少金錢成本、時間，並可量測出花生中的油酸含量；此外也應用於線蟲抗性的研究，可於花生葉區分出75%抗線蟲與容易遭受感染的植物，相較於以往傳統的紅外線分析，拉曼光譜的優點在於快速、便利、易於攜帶且檢測準確率高。
示意圖
由美國德州農工大學農業生命研究院（Texas A&M AgriLife Research）的生物物理學家和植物育種者們所進行的一項研究發現，可以透過生物物理技術拉曼光譜分析法（Raman spectroscopy，是利用輻射與被物質散射所產生的光譜，來確定樣品的化學結構，並藉由測量分子振動來鑑定化合物）來加快冗長的作物育種過程，培育出優質、高產量的花生。
科學家證明了拉曼光譜分析法可以快速掃描花生中的油酸含量，油酸是一種單元不飽和脂肪酸，存在於動植物體內，化學式為C18H34O2，其英文名稱「oleic acid」源自於「橄欖」（Olive）一詞，一般認為可以延長花生的保存期限，對心臟健康有益處。另外，他們也利用該方法來確定植物對線蟲的抗性，花生根瘤線蟲是世界重要線蟲病害之一，主要危害的是花生地下根、果實及果柄，它在幼蟲時會侵入植株，形成綠豆大小的根結，花生被線蟲的感染後會出現營養不良、葉片萎黃、花期延遲、莢果變少且小等情形，嚴重影響花生產量和質量。根據研究員的說法，使用拉曼光譜分析法比起傳統篩檢花生有益性狀的方式更加快速、便宜，相對來說也更方便。透過掃描花生葉片能分辨出具抗線蟲能力或易感染的植株，其準確度約為75％，而花生種子的掃描可以區分出高油酸含量的品種，準確度高達82%，不但可以在篩選過程中節省許多時間，還能從特定花生上獲得大量訊息，其應用可能性無可限量。【延伸閱讀】結合噬菌體與智慧型手機用以檢測食品汙染
拉曼光譜分析法在生物化學中很普遍，但在農民和植物育種者的世界中卻鮮為人知，其攜帶方便、價格低廉、準確快速等特點，有望使農業數位化更進一步。該計畫的研究資金是來自農業生命研究院（AgriLife Research）和該州的大學研究計劃（Governor's University Research Initiative，GURI）所資助，此外，德州花生生產委員會（Texas Peanut Producers Board）和美國西南花生脫殼協會（Southwestern Peanut Shellers Association，SPSA）也為研究小組提供了購買手持式拉曼光譜儀的資金。
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