50% of the global harvest is lost due to microorganisms. Israel seeks to change that. (Deutsch/English)

The Hebrew University of Jerusalem (HU) and the first agricultural research institute in Israel, the ‘Volcani Institute‘ want to change this. For this purpose, new biosensors are to be used.
In the press release, the HU states:

“New research study led by the Hebrew University of Jerusalem (HU) and the Israel’s Agricultural Research Organization (Volcani Institute) details the success of a biological sensor for early detection of hidden disease in potato tubers, one of Israel’s chief export industries at 700,000 tons a year. 

Israeli farmers import European potatoes for planting in Israel.  However, a certain percentage of them carry disease within—either visibly or invisibly—that cause rot and significantly reduce the potato’s quality. 

The Hebrew University-Volcani alliance is about to change that. They’ve developed a sensor that detects disease and can be used to inhibit the rot from growing and spreading. Their study, published in the upcoming edition of Talanta, was conducted by Dr. Dorin Harpaz and her PhD student Boris Veltman at HU’s Faculty of Agriculture, Food and Environment, under the supervision of Dr. Evgeni Eltzov of the Volcani Institute. 

The team collaborated with the Volcani Institute’s Dr. Sarit Melamed and Dr. Zipora Tietel, as well as Dr. Leah Tsror from the Gilat Research Center.

The sensor relies on smart bioengineering and optics.  When the sensor is exposed to an infected potato, a bacterial compound within lights up—with the strength of the luminescence indicating the concentration and composition of the rot. 

“The intensity of the light given off by the bacteria panel makes it possible to quickly and quantifiably analyze the characteristics of the disease, which the sensor can ‘smell,’ before the appearance of visible symptoms,” explained Eltzov. “The biosensor we developed will help identify diseased potatoes that do not yet have any external indications, and keep them away from healthy tubers, thus preventing the rot from developing or spreading to other healthy plants,” Harpaz added.

To form the bacteria panel, the team created a compound of four genetically-engineered bacteria that measure biological toxicity.  In this study, the biological sensor detected disease before there was any visible trace, and caused the optical sensor to shine twice as brightly as did the sensors in non-infected potatoes.

Their capabilities were also demonstrated in a previous study that used the sensors to detect toxicity among artificial sweeteners in sport supplements. 

According to the researchers, early discovery of disease–before the potatoes are exported to foreign markets or replanted, offers a significant advantage to food growers.

“The biological sensor can be used to quickly and economically identify hidden rot in potatoes, facilitate better post-harvest management, and reduce food wastage—particularly important given the current global food crisis,” concluded Harpaz.”

DEUTSCH

Die Hebrew University of Jerusalem (HU) und das erste Forschungsinstitut für Landwirtschaft in Israel, das ‘Volcani Institute‘ wollen dies ändern. Hierzu sollen neue Biosensoren eigesetzt werden.


In der Pressemitteilung führt die HU aus:

“Eine neue Forschungsstudie unter der Leitung der Hebräischen Universität Jerusalem (HU) und der israelischen Organisation für landwirtschaftliche Forschung (Volcani Institute) beschreibt den Erfolg eines biologischen Sensors zur Früherkennung verborgener Krankheiten in Kartoffelknollen, einer der wichtigsten Exportindustrien Israels mit 700.000 Tonnen pro Jahr Jahr.

Israelische Landwirte importieren europäische Kartoffeln, um sie in Israel anzupflanzen. Ein bestimmter Prozentsatz von ihnen trägt jedoch – entweder sichtbar oder unsichtbar – Krankheiten in sich, die Fäulnis verursachen und die Qualität der Kartoffel erheblich beeinträchtigen.

Die Allianz zwischen Hebräischer Universität und Volcani ist dabei, das zu ändern. Sie haben einen Sensor entwickelt, der Krankheiten erkennt und verwendet werden kann, um das Wachstum und die Ausbreitung der Fäulnis zu verhindern.

Ihre Studie, die in der kommenden Ausgabe von Talanta veröffentlicht wird, wurde von Dr. Dorin Harpaz und ihrem Doktoranden Boris Veltman an der Fakultät für Landwirtschaft, Ernährung und Umwelt der HU unter der Leitung von Dr. Evgeni Eltzov vom Volcani Institute durchgeführt. Das Team arbeitete mit Dr. Sarit Melamed und Dr. Zipora Tietel vom Volcani Institute sowie Dr. Leah Tsror vom Gilat Research Center zusammen.

Der Sensor basiert auf intelligenter Biotechnik und Optik. Wenn der Sensor einer infizierten Kartoffel ausgesetzt wird, leuchtet eine bakterielle Verbindung darin auf – wobei die Stärke der Lumineszenz die Konzentration und Zusammensetzung der Fäulnis anzeigt.

„Die Intensität des vom Bakterienpanel abgegebenen Lichts ermöglicht es, die Merkmale der Krankheit, die der Sensor „riechen“ kann, schnell und quantifizierbar zu analysieren, bevor sichtbare Symptome auftreten“, erklärt Eltzov.

„Der von uns entwickelte Biosensor wird dazu beitragen, kranke Kartoffeln zu identifizieren, die noch keine äußeren Anzeichen aufweisen, und sie von gesunden Knollen fernhalten, wodurch verhindert wird, dass sich die Fäulnis entwickelt oder auf andere gesunde Pflanzen übergreift“, fügte Harpaz hinzu.

Um das Bakterienpanel zu bilden, schuf das Team eine Verbindung aus vier gentechnisch veränderten Bakterien, die die biologische Toxizität messen.

In dieser Studie erkannte der biologische Sensor Krankheiten, bevor es irgendwelche sichtbaren Spuren gab, und ließ den optischen Sensor doppelt so hell leuchten wie die Sensoren in nicht infizierten Kartoffeln.

Ihre Fähigkeiten wurden auch in einer früheren Studie demonstriert, in der die Sensoren zum Nachweis der Toxizität von künstlichen Süßstoffen in Nahrungsergänzungsmitteln für Sportler verwendet wurden.

Laut den Forschern bietet die frühzeitige Entdeckung von Krankheiten – bevor die Kartoffeln in ausländische Märkte exportiert oder neu gepflanzt werden – einen erheblichen Vorteil für Lebensmittelproduzenten.

„Der biologische Sensor kann verwendet werden, um versteckte Fäulnis in Kartoffeln schnell und wirtschaftlich zu identifizieren, ein besseres Nacherntemanagement zu erleichtern und Lebensmittelverschwendung zu reduzieren – was angesichts der aktuellen globalen Lebensmittelkrise besonders wichtig ist“, schloss Harpaz.”

Leave a Reply