美國德州農工大學（Texas A&M University）的生態農業科學家使用新的生物物理學方法加速培育優質、高產的花生。

利用拉曼（Raman）光譜技術可以縮短花生育種的漫長過程。據麥姆斯咨詢報道，德州農工大學生物物理學家和植物育種專家已經證明了拉曼光譜技術可以快速檢測花生中的油酸水平。油酸是一種單不飽和脂肪酸，可以延長花生的保質期，同時對心臟也有好處。

德州農工大學整合了本校系統內的一所學院和四所專注于農業和生命科學的研究州立機構，成立了全美最大的綜合農業項目。

科學家們還用拉曼光譜技術鑒定植物對病蟲害的抵抗力。使用拉曼光譜比標準方法能更加快速、經濟、便捷地篩選花生品種的優良特性。該研究成果已發表在《自然》（Nature）期刊的子刊《科學報告》（Scientific Reports）中。

科學家Lee Sanchez用花生植株樣本進行研究

“我們已經證實了這種方法在篩選過程中可以節省大量的時間，通過此方法還可以獲得特定花生的‘指紋’，并從中提取出大量信息，想象空間無限。”德州農工大學花生育種研究合作者John Cason博士說。

“拉曼光譜在生物化學中很常見，但在農民和植物育種者中卻鮮為人知，它攜帶方便、價格低廉、準確快捷，有利于向數字農業轉變。”該研究的首席研究員、德州農工大學農業與生命科學學院生物化學與物理系助理教授Dmitry Kurouski博士說。

這項研究得到了農業生命研究院（AgriLife Research）和該州的大學研究計劃（University Research Initiative）的資金支持。此外，德州花生生產委員會（Texas Peanut Producers Board）和西南花生剝殼協會（Southwestern Peanut Shellers Association）為Cason的小組提供了購買手持式拉曼光譜儀的資金。

拉曼光譜技術的優勢

此前，如果Cason想分析植物的抗蟲害性或花生的脂肪酸含量，他將要從植物中提取DNA或將樣品送到異地實驗室進行紅外分析。Cason說，相比拉曼光譜技術，這兩種方法都要花費更多的時間、成本和勞動力。

不同基因的花生種子圖

（K）A.hypogaea（TxL090106-05）、（L）A.valida（30147）、（M）A.hypogaea（US# 1551Tan）（N）A.praecox（6416）、（O）A.cardenasii （10017）、（P）A.hypogaea（US# 1519 Red）

（Q）A.hypogaea（TxAG-8）、（R）A.hypogaea（Tx144932）、（S）A. gladulifera（30098）

（T）A.paraguariensis（10585）。

在該項研究中，合作者使用了市售的與鞋盒大小差不多的手持式拉曼光譜儀。拉曼光譜可測量出材料如何散射無害的激光。而每種材料都有特定的散射特性，一秒鐘的掃描可提供多種分子信息線索。Cason說，操作掃描雖相對簡單，但合作者仍在開發和微調分析數據的方式。

Cason小組有幸得到了Kurouski和他實驗室的三位年輕科學家的培訓和指導，這三位年輕科學家分別是：研究生Charles Farber、研究助理Lee Sanchez和訪問學者Stanislav Rizevsky博士。

用拉曼光譜掃描花生葉，可以區分出抗線蟲和易感植物，準確度約為75%。更重要的是，其對花生種子掃描可以區分出高油酸含量的品種，準確度達82%。

關于花生的研究

研究小組目前正在擴大對花生植物的研究。首要目標是使用拉曼光譜技術快速分離出對干旱條件具有較高耐受性的花生品種。該小組同時專注于擴大其營養成分的研究，以幫助培育出更多營養豐富的花生品種。

這種技術的限制之一是掃描儀需要與被掃描的材料緊密接觸。Kurouski小組目前正在研究拉曼“望遠鏡”，以確保可以掃描距離30米（100英尺）的植物。“生物物理學家和花生育種者通常不會有交流機會，但這是一個好項目，我認為這個小組今后還會有更多的研究合作。”Cason說。
責任編輯:pj