播种NC状态下的下一代植物科学

植物生物学家Ross Sozzani说她的领域需要一个新的革命，它正在扎根于NC状态。

在20世纪60年代，第一个绿色革命开始引进肥料和杀虫剂。如今，第二次革命 - 专注于遗传，基因组学和能够实现技术 - 必须容纳一个预计到2050年的全球人口，以至于2050年。

需要重大的农业创新，以满足世界不断增加的食品，燃料和纤维需求。Sozzani对自己的创新方式设定了景点：3D印刷植物。

她的最终目标是建立具有具体的农业特征的植物。通过利用3D打印的精度，她的团队可能能够工程厂，例如，更营养或更具干旱的植物。

这是更改植物科学的游戏。没有其他人正在这样做。

这项技术 - 叫做Bioplinting - 已应用于从骨骼到血管的一切，但NC国家研究人员是第一个将其应用于植物的研究人员。

“BioPlinting一直是动物组织工程的破坏性技术。我们可以3D打印器官或心脏。“我们可以通过我们想要的所有农艺特征3D印刷工厂并不可见，”Sozzani说。

“这是改变植物科学的游戏。没有其他人这样做。“

印刷更好的工厂

Sozzani对探索3D-Printing技术的兴趣LED她的助理教授蒂姆霍伊机械和航空航天工程国家统计局州的研究总监添加剂制造和物流中心。

2015年，这两位研究人员推出了一个具有特定目标的协作项目。

“我们正在寻求一种以不同方式重新设计和工程植物的破坏性方法，”Sozzani说。

他们的工作得到了北卡罗来纳农业和生命科学研究基金会的批准农业学院与生命科学以及全国科学基金会职业生涯授予专注于植物干细胞调节。

Sozzani和Horn的团队没有印刷整个植物。相反，它们从工厂的建筑物块开始：干细胞。随着时间的推移，这些细胞使方法源地或射击，最终是完全形成的植物。

传统的3D打印机通过放下连续的材料层来构造一个物体，所有物质都在计算机的控制下。3D BioPlinting适用于相同的原则。但是，除了金属或塑料等材料，Biopleiner使用活细胞作为其墨水的墨水产生模式。

Sozzani和角分离干细胞，取自植物拟南芥，并精确地将那些细胞层逐层分布以形成生命，三维结构。

他们基本上是创造植物的蓝图。并且结构内的干细胞的布置是关键。基于他们所定位的位置，个人细胞将继续具有不同的目的。有些人将形成植物的血管系统，有些将形成植物的表皮，等等。

通过使用高精度的3D生物制剂，研究人员可以在正确的时间定位正确的位置。

“你可以以极其精确的，高分辨率和自动化方式改变事物的几何形状，”Sozzani说。

现在，她的团队正努力了解它们是否可以将该过程与特定的预定特征一起使用该过程。

方式Sozzani和喇叭看到它，它会像这样做的事情：使用3D Biopreinter，他们的团队可以存放更多的干细胞，例如，产生植物的血管细胞。理想情况下，这些额外细胞的存在将产生具有较大血管系统的植物，在水短缺期间将更加弹性。

观看合作开花

随着项目的发展，Sozzani表示，她大大受益于NC州的多样化专业知识。

沿着号角，她与罗汉·谢沃基尔（Rohan Shirwaiker）联系在一起的副教授Edward P. Fitts工业与系统工程系，更好地了解组织工程。

她的计算生物学家团队可以创建一个数学模型，捕获有关干细胞排列的数据，然后使用人工智能来预测安排可能产生的植物。

“你需要一个跨学科方法来解决复杂的问题，”她说。

截至今天，电气和计算机工程研究人员触及了Sozzani的项目，添加剂制造，兽医，生物病理学和超越。

“那里的势头 - 这就是我加入了NC国家的原因 - 是科学中的真正融合，”她说。“为了解决复杂的问题，您需要这种融合研究。工程工具和系统是满足社会和经济重要性的最终目标所必需的。“

放下革命的根源

Sozzani的生物印章工作持有承诺彻底改变植物科学，为工业和更广泛的世界提供现实世界的成果。

由于3D印刷的作物在遗传水平上没有修改，因此他们可以提供增强的农艺性状，而无需遗传修饰的耻辱。

该技术还可以在一小部分时间内赋予行业创造杂种。卓越的植物通常需要数月才能通过几代交叉育种来培养，而是可以在几天内在实验室中印刷。

生物印刷植物也可用于筛选化学药物以广泛的尺寸。组织能够将数百种样本植物，测试变量降至蜂窝水平的能力，以产生有价值的，具体的见解。

Sozzani的概念证明——3D生物打印植物是可能的——就在眼前。下一步:她正在展望新的4D生物打印技术，这将使研究人员能够比目前的打印机更精确地沉积细胞。

这种能力Sozzani说，将在曲线前进一步推动NC状态的尖端工作。

她还相信明天的领先植物科学家，准备在绿色革命中茁壮成长，可以在NC状态开始。

我们希望成为植物科学的首要目的地。

“我们需要训练可以更灵活的学生。我们需要开发一个可以做植物科学的劳动力，也可以制定计算方法。“

展望未来，Sozzani对大学在植物科学的下一次演变中的角色具有很大的雄心壮志。

“我们希望成为植物科学的首要目的地，公司来源，因为我们是唯一一个 - 或者首先 - 第一次做生物印刷，”Sozzani说。