研究人員開發了一種新技術，使用微針貼片在一分鐘內從植物組織中收集DNA的方法，而傳統DNA提取技術需要至少數個小時。 DNA提取是鑒定植物病害的第一步，新方法有助于開發小型化以及可以用于現場即時檢測的植物病害診斷工具。
北卡羅萊納州立大學化學和生物分子工程系助理教授，同時也是文章的通訊作者魏青山教授說：“當農民發現田間可能出現的植物病害，如馬鈴薯晚疫病時，他們想馬上知道它是什么疾病。快速檢測對于控制植物病害的迅速傳播非常重要。”
"而快速檢測的障礙之一是從植物樣品中提取高質量的DNA，我們的技術為這一問題提供了一個快速、簡單的解決方案。"魏青山說。
"一些植物病害有類似的癥狀。如導致歷史上著名的愛爾蘭饑荒的馬鈴薯晚疫病（Phytophthora infestans），以及由姊妹物種Phytophthora nicotianae引起的疫病癥狀就非常相似，"北卡羅萊納州立大學植物病理學系的杰出教授Jean Ristaino，同時也是論文的共同通訊作者說， "目前鑒定植物疾病的標準方法是DNA分子檢測。我們的新技術非常重要，因為在從樣品中提取DNA之前，你無法對P.infestans或任何其他植物病害菌株進行擴增或基因測定。”
通常，實驗室使用一種稱為CTAB提取的方法從植物樣品中提取DNA。該方法必須在實驗室中完成，需要大量設備，并且需要至少3-4小時。 CTAB提取是一個多步驟的過程，涉及從植物組織研磨到有機溶劑萃取和離心機純化的整個流程。
相比之下，新的DNA提取技術僅涉及微針貼片和水性緩沖溶液。郵票大小的微針貼片由一種低廉聚合物制成。 貼片一側的表面由數百個長0.8毫米的微針組成。
農民或研究人員可以將微針貼片應用于他們懷疑有病的植物。應用時，只要將貼片按壓到植物葉面可疑區域幾秒鐘，然后將其剝離； 然后用緩沖溶液沖洗貼片，將微針頭上吸附的DNA遺傳物質收集入無菌容器中。 整個過程大約需要一分鐘。
加州大學洛杉磯分校生物工程學教授、該論文的共同通訊作者顧臻說："很高興看到微針貼片技術在農業和植物科學領域的新應用。”
"在實驗測試中，我們發現與傳統的CTAB提取相比，微針技術提取的樣品雜質含量略高，"魏青山說。 "然而，微針技術的純度水平與實驗室其他常用的DNA提取方法相當。 最重要的是，我們發現微針和CTAB提取之間的輕微純度差異并沒有干擾后續DNA放大檢測的準確度。”
"事實上，微針提取采樣體積偏小似乎不是問題，"Rajesh Paul說，他是北卡羅萊納州立大學化學和生物分子工程系的博士生，也是該論文的第一作者。 "在最近的一項盲測中，微針技術成功地從所有野外采集的受感染番茄葉片中提取了病原體DNA。”
"DNA提取一直是現場即時檢測工具開發的一個重大障礙，"魏青山說。 "我們現在的目標是創建一個集成的、低成本的現場便攜式設備，該設備可以執行從采集樣本到識別病原體和報告化驗結果的過程的每一步。”
該論文發表在《ACS Nano》雜志上，題為《用微針提取植物DNA進行快速植物病害檢測》。 該論文共同作者還包括Ristaino實驗室的研究員Amanda Saville和研究生Jeana Hansel、北卡羅萊納州立大學本科生Carmin Ball和Alyssa Williams、北卡聯合生物醫學工程系前研究生Yanqi Ye 、天津大學訪問學生Xinyuan Chang、以及加州大學洛杉磯分校博士后研究員Guojun Chen。
