Новости технологии

Новости технологии (25)

Как сообщает издание Scientific American, учеными из Университета Висконсина выявлен новый экологический механизм, способный эффективно изменять поведение насекомых.

Интегративный биолог Джон Оррок с коллегами получили оборонительную реакцию на культуре томата, подвергнув листья влиянию метилжасмоната (MeJA). Это вещество выделяется растениями для предупреждения соседей об опасности вредителей. Получая MeJA, растения реагируют, производя токсины, делающие их менее питательными для вредителей.

Исследователи предоставили возможность гусеницам атаковать растения, по истечении восьми дней было обнаружено, что растения, обработанные MeJA более интенсивно, потеряли меньше биомассы по сравнению с контрольными, или получившими меньшую порцию MeJA.

Также учеными было показано, что растения, обработанные MeJA, стимулировали каннибализм у гусениц чаще, чем контрольные образцы.

Несмотря на высокую стоимость обработки растений, это открытие имеет перспективу в области управления вредителями, полагают ученые.

Вторник, 21 марта 2017 07:31

Растения умеют портить аппетит

Автор

Ощущение песка во рту не их самых приятных – и растения, похоже, об этом догадываются. Издание New Scientist приводит данные о том, что растения способны культивировать песчаный привкус для снижения желания травоядных употреблять их в пищу.

Злаки имеют высокий уровень кремния – иногда более 10 процентов от их сухого веса – добываемый ими из почвы. Часть его используется для формирования частиц кварцевого песка, делая их абразивными, неприятными на вкус и трудно перевариваемыми.

Джеймс Раяллс и его коллеги из Западного Университета Сиднея, Австралия, исследовали траву пастбищ и показали, что содержащийся в ней кремний значительно снижает его привлекательность для сверчков. Также ими получены первые результаты, указывающие на неблагоприятное воздействие на пищевую цепочку высших хищников.

Исследователи поливали половину образцов  раствором кремния, а другую половину обычной водой. Конечное содержание кремния в обработанных растениях составило 1,16 процента в среднем, по сравнению с 0,86 процентов для необработанных растений.

Сверчки получившие обработанную кремнием траву в пищу, съели значительно меньше, чем те, которых кормили необработанной травой, что привело к потере массы первых. В свою очередь, это сделало сверчков менее привлекательными для их хищника, богомола. Когда богомолам были даны в пищу шесть обычных сверчков, они в течение суток съедали в среднем пять, когда же они получили шесть сверчков, питавшихся обработанной кремнием травой, они ели в среднем только троих.

Сверчки, выращенные на обработанной кремнием траве, вероятно, были менее аппетитными для богомолов, потому что они имели меньшие веса тела и большее содержание кремния, говорит Раяллс. «Опыт показывает, что поглощение кремния растениями может влиять на пищевую цепь», говорит он.

Исследование является одним из первых, демонстрирующих, что растения используют углерод и кремний как взаимозаменяемые. По мере увеличения уровня углекислого газа в камере, они накапливали меньше кремния.

«Кремний или углерод может быть использован для создания структуры растений», говорит Раяллс. Существует теория, состоящая в том, что злаки выработали свои защитные механизмы на основе кремния миллионы лет назад во время миоцена, когда уровень двуокиси углерода был низким, поэтому растения начали использовать кремний в качестве замены. Вполне возможно, что повышение уровня углекислого газа в результате деятельности человека будет постепенно снижать содержание кремния в растениях, что сделает для них более трудной защиту от травоядных, говорит Раяллс. Его команда планирует проверить эту гипотезу на нескольких видах растений.

Снижение кремния в растениях может в равной степени влиять и на их способность защищаться от патогенных микроорганизмов. «Кремний также укрепляет клетки растений, обеспечивая физический барьер для инфекции грибами, бактериями и вирусами», говорит Элизабет Данн из Университета штата Квинсленд, Австралия.

 «Это исследование является хорошим примером сложности взаимодействия растений и животных и того, как эти взаимодействия влияют на окружающую среду», считает Дэвид Гэст из Университета Сиднея. «Даже незначительные изменения окружающей среды могут быть усилены из – за чувствительности организмов к этим взаимодействиям».

Около 75% сельскохозяйственных культур зависят от опыления пчелами и другими насекомыми. Использование пестицидов, климатические изменения и другие факторы привели к сокращению естественной популяции насекомых, что создало проблему для многих фермеров.

Издание New Scientist опубликовало материал, в котором раскрывается работа японских ученых из Национального института Японии, которые изучают принцип перекрестного опыления у пчел для того, чтобы создать беспилотник, который мог бы переносить пыльцу между растениями.

Созданный прототип весит 15 граммов и имеет размер около 4 сантиметров. Для захвата пыльцы, дно беспилотника покрыто конским волосом, на который нанесен клеящий состав. Эксперименты проводятся на японских лилиях, но в задачу ученых входит создание автономных летающих беспилотников, способных опылить сельскохозяйственные культуры. Такой аппарат будет иметь GPS, камеры высокого разрешения и наделен искусственным интеллектом, достаточным, чтобы самостоятельно прокладывать себе маршрут, облетая препятствия.

Пока остается неясной экономическая эффективность подобного метода опыления растений.

Европейский парламент попросил группу экспертов из нескольких стран рассмотреть возможные преимущества для здоровья человека органических продуктов питания и органического земледелия. В докладе, подготовленном группой европейских ученых, содержится обзор существующих научных доказательств относительно влияния органических продуктов питания на здоровье человека, в том числе лабораторных и клинических исследований, эпидемиологических исследований, а также анализ продовольственных культур.

Значительная часть доклада посвящена содержанию пестицидов в пищевых продуктах, остающихся в продуктах даже после их мойки и широко применяющихся в сельском хозяйстве, в то время, как органические продукты производятся практически без применения пестицидов.

Власти Европейского Союза и США настаивают на том, что существующие ограничения на количество пестицидов в обычных продуктов являются достаточными для обеспечения их безопасности. В то же время эти ограничения основаны на исследованиях животных, изучавшими эффект одного пестицида в рамках одного исследования. Человеческий мозг устроен гораздо сложнее, чем мозг крысы, и его развитие гораздо более уязвимо, т.к. есть очень много процессов, которые должны произойти в нужное время и в правильной последовательности.

Три долгосрочных исследования рождаемости в США показывают, что пестициды наносят вред детскому мозгу. В этих исследованиях, исследователи обнаружили, что воздействие на женщин пестицидов во время беременности было связано с негативными последствиями для IQ детей и нейроповеденческого развития, а также с диагнозами СДВГ.  Кроме того, одно из исследований структурного роста мозга с помощью магнитно-резонансной томографии обнаружило, что серое вещество было тоньше у детей, чьи матери подвергались воздействию органофосфатов, которые широко используются в пестицидах. 

Один из выводов исследования заключается в том, что беременным и кормящим женщинам, а также женщинам , которые планируют забеременеть, следует употреблять органическую, а не обычную пищу. Также показано, что потребление органических продуктов часто связано с более здоровыми шаблонами питания, которые снижают риск хронических заболеваний, таких, как диабет 2 типа и кардиоваскулярные заболевания.

Текст доклада

Воскресенье, 15 января 2017 07:57

Найден томат возрастом 52 миллиона лет

Автор

Как сообщает Scientific American, ученые обнаружили в Патагонии окаменелые останки Tomatillos - старейшего представителя роза физалис, найденного когда-либо. Ближайшим родственником находки является современный томат. По мнению ученых, находка позволит лучше изучить эволюционную историю растения и выделить черты растения, влияющие на устойчивость к засухе, патогенам и понять пройденный генетический путь.

Кроме того, находка может считаться косвенным подтверждением существования Гондваны - древнего континента, объединявшего когда-то земли современной Южной Америки, Африки, Антарктиды и Австралии.

В настоящее время тепличная индустрия Канады переживает бурный рост, тепличные хозяйства активно инвестируют в автоматизацию производственных процессов, внутреннюю логистику, упаковочные линии. «Сельскохозяйственные производители больше не стесняются автоматизировать все, что возможно», утверждает Сиз де Гроот из Plantech Control Systems. 

В последние 2 года спрос на поставку сортировочных и упаковочных линий и логистических систем для теплиц значительно вырос. Источником спроса являются не только новые компании, существующие тепличные хозяйства также вкладываются в автоматизацию, чтобы компенсировать рост зарплат и дефицит кадров. Вырос рынок комплексной автоматизации сельхозпредприятий.

Как пишет издание New Scientist, команде ученых из Университета штата Квинсленд в Австралии удалось достичь продолжительного отключения генов внутри клеток растений. Они защитили растения табака от действия вируса в течение 20 дней при однократном применении спрея - глушителя. «Мы считаем , что совершили качественный сдвиг в экологически устойчивой защите растений», говорит член команды Нина Миттер.

Методика вероятно должна позволять также изменять и свойства раснений, но такой эксперимент не проводился, команда была сосредоточена на вопросе защиты растений. Над подобными исследованиями работают многие команды ученых во всем мире, однако Миттер - первая, кто опубликовал такие результаты. «Это потрясающий результат», говорит Джон Килмер из биотех - стартапа Apse. «Это могло бы сделать доступными все виды модификации растений».

Успокоитель генов использует естественную защитную систему. Когда вирусы вторгаются клетки, последние дробят некоторые из вирусных РНК на короткие кусочки двухцепочечной РНК, которые они затем используют, чтобы распознавать и уничтожать любые РНК с соответствующими последовательностями. В отсутствие РНК не может синтезироваться вирусный белок, соответственно вирусы не могут воспроизвестись. РНК-интерференция, как это часто называют, могут быть использована для блокирования производства любого белка. Усилия по производству препаратов для людей на основе RNAi не получили развития, поскольку что даже при попадании РНК в кровь она быстро разрушалась.

Многие генетически модифицированные растения работают, производя гены-глушители РНК. Более того, было обнаружено, что специфические гены могут быть отключены в некоторых, хотя и не всех, насекомых и растениях просто путем распыления их малыми двухцепочечными РНК  с последовательностями соответствующих генов.

Monsanto, например, разрабатывает RNAi спреи, которые убивают вредителей. Спрей, ориентированный на варроа клещей, паразитирующих на пчелах, в настоящее время вступает в последнюю стадию испытаний и был продемонстрирован компанией 5 января.

Одной из проблем с методом распыления является то, что воздействие на растения длится всего несколько дней, потому что незащищенные РНК быстро разрушаются. Фермеры не хотели бы применять дорогостоящие спреи слишком часто. В опытах с растениями табака команда Миттер в настоящее время показала, что возможно сделать, чтобы защитный эффект длился не менее 20 дней. Это было достигнуто путем объединения РНК с наночастицами глины, разработанной ее коллегой Гордон Сюй. Положительно заряженные наночастицы глины, изготовленные из пакетированных листов распространенных минералов, таких как хлорид магния, связывают и защищают отрицательно заряженные РНК. Со временем частицы глины реагируют с диоксидом углерода и ломаются, выпуская постепенно РНК.

Вирусы растений являются огромной проблемой для фермеров по всему миру, и никакие существующие методы лечения не нацелены на них непосредственно. Фермеры должны либо выращивать устойчивые сорта, если они существуют, или пытаться уничтожить микроорганизмы, которые распространяют вирусы растений, такие как тля.

Так что если противовирусный спрей сработает в полевых испытаниях на культурных растениях, на него может быть огромный спрос. «Мы считаем, что это будет коммерчески жизнеспособным», говорит Миттер. Самым большим препятствием является стоимость - в то время как наночастицы глины являются дешевыми в производстве, изготовление РНК  является дорогим. Несколько лет назад, он стоил бы более $ 100000 за грамм - количество, необходимое для обработки небольшого поля. Но это быстро меняется: компания Killmer в Апсе нацелена на массовое производство РНК по $ 2 за грамм.

Спреи - глушители генов должны быть намного безопаснее, чем обычные пестициды. РНК не может пройти через кожу человека и быстро разрушается в организме. Несмотря на то, что в 2012 году опубликовано исследование, утверждающее, что некоторые из растительных РНК, присутствующих в нашей пище уже могли повлиять на гены человека, несколько последующих исследований не обнаружили никаких доказательств такого эффекта. Существует также опасность того, что RNAi спреи могут повлиять на нецелевые организмы - такие, как черви или грибы в почве - если их ДНК содержит соответствующие последовательности. Теоретически целевые организмы могут также развить сопротивление, изменив свою ДНК. Большим преимуществом глушения генов является то, что подбором последовательности РНК может быть обеспечена возможность избежать нецелевых эффектов и преодолеть большинство форм сопротивления.

Технология, похоже, разделит тех, кто выступает против генетически модифицированных культур, по крайней мере, некоторые из лагеря анти-ГМ приветствуют новый подход. «У меня были звонки от органических садоводов с просьбами поторопиться с технологией», говорит Киллмер.

Генные глушители - не единственный прорывной продукт. Другие биологи разрабатывают меняющие признак спреи на основе растительных сигнальных молекул.

Согласно исследованию "Точное земледелие и будущее сельского хозяйства в Европе" (Precision Agriculture and the Future of Farming in Europe), подготовленному по заказу Европарламента и опубликованному в конце 2016 года, существует значительный потенциал для увеличения производительности и качества продукции европейских фермеров за счет внедрения принципов точного земледелия в практику хозяйств.

Точное земледелие - современная концепция управления сельхозпредприятием, использующая цифровые технологии для наблюдения и оптимизации процессов сельхозпроизводства. Например, вместо внесения одинакового количества удобрений на всю площадь, занятую культурой, точное земледелие позволяет учитывать кондиции отдельных его участков и применять стратегии удобрения или сбора урожая избирательно. Помимо увеличения продуктивности и качества, точное земледелие позволяет снизить потребление воды, энергии, удобрений и химикатов, что в свою очередь снижает издержки и уменьшает воздействие на окружающую среду. Методы точного земледелия основываются на комбинации новых сенсорных технологий, спутниковой навигации и позиционирования и интернете вещей. Среди побочных эффектов от внедрения новых технологий ожидается создание благоприятных условий для развития сервисных и инжиниринговых компаний, привлечение квалифицированных специалистов в сельскохозяйственную отрасль и развитие телекоммуникационных оптоволоконных и 4G/5G каналов связи.

По различным оценкам, европейский рынок услуг в области точного земледелия достигнет к 2020 году от 4,5 до 9 млрд евро в год. Значительный эффект ожидается от роботизации отрасли, что позволит частично компенсировать негативный демографический тренд в сельских территориях.

Суббота, 07 января 2017 19:44

Их едят, а они глядят

Автор

Журнал Scientific American опубликовал статью, в которой высказывается предположение о наличии зрения у растений. Сама идея, что у растения могут быть «глаза» была впервые высказана еще в 1907 году Френсисом Дарвином, сыном Чарльза Дарвина. Ученый предположил, что листья могут иметь органы, представляющие собой сочетание линзовидных и светочувствительных клеток. Эксперименты начала 20 века подтвердили это предположение, но сама идея развития не получила.

В недавнем выпуске Trends of Plant Science авторы, Франтишек Балушка из Боннского Университета и Стефано Манкузо из Университета Флоренции привели новые доказательства зрительных возможностей у растений. Ученые ссылаются на открытие 2016 года, что цианобактерии рода синехоцистис, одноклеточные организмы, способные к фотосинтезу, действуют наподобие глазков у насекомых. «Эти цианобактерии используют все тело клетки в качестве линзы, чтобы сфокусировать изображение от источника света на мембрану клетки так же, как на сетчатку глаза», утверждает Конрад Муллино, микробиолог из Университета Лондона, который помог совершить это открытие. Несмотря на то, что ученым неясна цель этого механизма, его существование позволяет сделать предположение, что подобные свойства могли развиться и у высших растений. «Если что-то подобное существует на более низком уровне эволюции, это как правило наследуется», утверждает Балушка.

Последние работы показывают, что такие растения, как капуста и резуховидка, синтезируют белки, участвующие в развитии и функционировании глазков - примитивных глаз, найденных у некоторых одноклеточных, например - у зеленых водорослей. Эти белки специфически проявляются в структурах, называемых пластоглобули, которые известны, благодаря красным и оранжевым оттенкам у осенних листьев. «Открытие позволяет предположить, что пластоглобули в растениях могут выступать в качестве глазков», утверждает Балушка.

Другое обзорное исследование показывает, что у растений есть визуальные возможности, нам до сих пор непонятные. Например, в 2014 году в журнале Current Biology было показано, что у побегов Boquila trifoliolata есть свойство изменять свои листья так, чтобы мимикрировать под цвет и форму растения-хозяина.

Хотя признание глазковых структур у высших растений пока невелико, оно постепенно растет. «Я никогда не слышал о зрении у растений и отбросил бы гипотезу, как маловероятную до моего открытия, что цианобактерии действуют как объектив камеры», говорит биотехнолог Нильс Шюргерс, соавтор исследования. Следующей задачей является подтверждение экспериментов начала 20 века, показавшие, что растительные клетки могут самостоятельно выступать в качестве линз и ученым еще предстоит выяснить, куда растения доставляют результаты своего рудиментарного зрения.

Четверг, 05 января 2017 16:17

Big Data в контексте сельского хозяйства

Автор

В последнее время термин Big Data довольно популярен и часто используется некорректно, утверждает Притвираж Лаккакула, профессор университета Северной Дакоты. Растущий объем создаваемых, собираемых и накапливаемых данных сильно вырос за прошедшее десятилетие: если в 2000-х примерно четверть собираемых данных имело цифровой формат, то сегодня это примерно 98% данных. Каждую секунду генерируется примерно 30 Терабайт данных, извлечение информации из таких массивов данных открывает возможность существенно улучшить качество принимаемых решений и повысить их эффективность, независимо от сферы применения.

Что же такое Big Data? Упрощенно говоря, Big Data, или большие данные - это то, что находится по ту сторону хранилища или вычислительной части компьютера. Согласно National Science Foundation, Big Data - многочисленные, разнообразные, неупорядоченные и иногда распределенные наборы данных, создаваемых приборами, датчиками, интернет-транзакциями, а также электронными письмами, видео, потоковыми данными и другими цифровые истониками.

Наиболее распространенное определение больших данных в индустрии заключается в том, что они представляют собой информационные активы большого объема, скорости создания и разнообразия, которые требуют эффективных по затратам и инновационных по сути форм обработки для анализа и принятия решений.

В основном большие данные рассматривают в разрезе трех V и одного A - Volume (объема), Velocity (скорости),  Variety (разнообразия) и Analytics (аналитики). Иногда добавляют еще одну V - Veracity (достоверность). Объем обычно относят к огромным массивам данных, тогда как скорость говорит о быстроте, с которой генерируются данные (обработка данных в реальном времени). Наконец, разнообразие характеризует множество типов и источников данных. Например, по разнообразию форматов данные могут быть структурированными (XML файлы), частично структурированными (email) и неструктурированными (видео).

Применительно к сельскому хозяйству, термин Big Data часто путают с точным земледелием. Точное земледелие - это стратегия управления, использующая информационные технологии, чтобы собрать данные из множества источников для принятия решения относительно земледелия. Некоторые сельскохозяйственные экономисты полагают, что главным отличием точного земледелия от больших данных является тот факт, что в точном земледелии используются данные, собираемые в строго определенной области, ограниченной во времени и пространстве. Более того, аналитика не является распространенной практикой в точном земледелии. В основном применяются графическое сравнение  карт полей и определение дефицитных микроэлементов в почве и наименее урожайных участков поля. Тем не менее, поскольку точное земледелие создает поток данных для последующего анализа, можно утверждать, что оно является дополнением Big Data.

Некоторые приложения машинного обучения и больших данных в сельском хозяйстве содержат информацию о конкретных семенах и единицах урожая, позволяют обнаружить вредителей и заболевания на основе спутниковых снимков или с использованием дронов, спрогнозировать спрос и предложение на культуры, составить прогноз засухи или наводнения на основании данных по осадкам. Одно из наиболее любопытных приложений позволяет на основании фотографий листьев, полученных с помощью беспилотников,  спрогнозировать заболевания сельскохозяйственных культур.

Способность эффективно управлять, используя масштабные наборы больших данных пока что является не до конца решенной проблемой. Аналитики, необходимые для того, чтобы скомбинировать данные и применить алгоритмы для их понимания, должны иметь специальную экспертизу. Определение принадлежности, публичности и безопасности данных также является вызовом. Исследователям потребуется навыки по сбору и доступу к огромному количеству данных для моделирования и анализа.

Страница 1 из 2

ООО "Агрокластер"

По всем вопросам сотрудничества вы можете обращаться в наш офис.

Понедельник - пятница
9:00 - 18:00

Контактная информация

ООО «Агрокластер»

142500, Московская область,
г. Павловский Посад,
пер. Карла Маркса д.11а

Email: info@agroklaster.com

О компании

ООО "Агрокластер" специализируется на выращивании плодоовощных культур в закрытом грунте.