應用快速蒸氣離子質譜儀來鑑定及處理破壞性害蟲
2021/07/13 @國際
摘要
農業害蟲的肆虐及防不勝防，每年都會造成農民及農產品進口商龐大的經濟損失，英國研究團隊與病蟲害管理公司合作研究，為原本僅於醫療領域使用之快速蒸氣離子質譜儀找到了另一種創新用途，期望未來有害生物的辨識不再耗時費力，甚至能進一步於進口貨物檢疫上做出貢獻。
示意圖
蟲害每年都會透過直接破壞莊稼或疾病傳播對農業及林業造成龐大的經濟損失，英國利物浦大學(University of Liverpool)與當地病蟲害管理領域之領頭羊IPS公司（International Pheromone Solutions）合作展開了一個研究計畫，期望未來能使作物種植者和進口商能夠更快速、準確的辨別有害生物，為食品產業帶來益處。
研究團隊於實驗中使用一種融合了手術電刀和質譜儀兩種現有醫療設備，被稱為智慧手術刀（iKnife）的新型即時分析工具，原本用途是讓醫師在開刀途中拿來更精確的區別癌細胞及健康組織，當人體組織被電刀劃開時蒸發所產生的蒸氣經收集後即刻交由質譜儀分析，並號稱三秒內就能立即得知分析結果，其正式名稱為快速蒸氣離子質譜儀（Rapid evaporative ionization mass spectrometry，REIMS），由於使用過程會促使樣品快速燃燒，故可根據不同昆蟲的分子組成產生特有的蒸氣“指紋”來達到辨別目的。
在這項研究中，研究團隊首先試驗了包含蜘蛛及甲蟲在內的5種節肢動物，等待技術運用成熟後，便將研究心力集中於兩種於雌性形態上高度相似的果蠅（Drosophila spp）物種上，這意味著使用傳統形態分類方法進行肉眼辨識相當困難，而REIMS技術出色地克服即使是專家也難以辨別的物種，能夠在幾秒鐘之內準確於成熟階段或未成熟階段區分不同昆蟲的品種及其性別。其中能分辨昆蟲幼年時期的功能特別具有應用潛力，因為這使得了解其成蟲外觀不再是辨別品種的必要條件，這對於需要管理監控蟲害侵擾的種植者來說是相當重要的訊息，也為傳統以DNA分析鑑定相似物種的PCR檢測提供更快速的替代方案。
這項研究的下一階段是進行募資及思考如何將此技術應用於實際場域，科學家表示若能進一步識別從幼蟲或感染作物取下的昆蟲殘餘物或糞便，將對預防＂檢疫性有害生物＂來說特別管用，因為在進口貨物檢疫的情況下，大多看不到實際的害蟲成體，通常都只有幼蟲、蛀屑或糞便和作物損害程度可供辨別，而在害蟲逃逸並擴散之前迅速識別它們的存在，對於有效降低國外有害生物入侵來說是一件相當重要的事。【延伸閱讀】非侵入性可攜檢測設備的發明讓植物病害檢測更為快速便利
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