Коннектикутская сельскохозяйственная экспериментальная станция (CAES) — сельскохозяйственная экспериментальная станция правительства штата Коннектикут , подразделение правительства штата, которое занимается научными исследованиями и общественной пропагандой в области сельского хозяйства и смежных областях. Это старейшая государственная экспериментальная станция в Соединенных Штатах, основанная в 1875 году. Ее официальная миссия — «развивать, продвигать и распространять научные знания, повышать производительность сельского хозяйства и качество окружающей среды, защищать растения и улучшать здоровье и благополучие людей посредством исследований на благо жителей Коннектикута и страны». [3] Станция управляет главным исследовательским кампусом в Нью-Хейвене , исследовательской фермой в Хамдене , вспомогательным исследовательским центром и фермой в Виндзоре и исследовательской фермой в Грисволде . [4] Сельскохозяйственная экспериментальная станция Сторрса — это отдельное сельскохозяйственное исследовательское агентство, основанное в 1887 году и являющееся частью Университета Коннектикута , которое также получает государственное и федеральное финансирование. [5]
Главное здание экспериментальной станции в районе Проспект-Хилл в Нью-Хейвене датируется 1882 годом, когда оно стало постоянным домом первой государственной сельскохозяйственной экспериментальной станции . [2] Станция была основана в Уэслианском университете в 1875 году [6] и переехала в Йель в 1877 году, поскольку стала ассоциироваться с Шеффилдской научной школой . [7]
К 1882 году станции потребовалось больше места, и Шеффилду нужно было вернуть его обратно. Была куплена собственность площадью 5 акров (20 000 м2 ) на вершине Проспект-Хилл и построены здания с использованием ассигнований в размере 25 000 долларов от законодательного собрания штата. Среди зданий — библиотека Осборна, построенная в 1882-83 годах и считающаяся старейшим зданием на любой государственной сельскохозяйственной экспериментальной станции, и лаборатория Джонсона, которая имеет особенно большие кронштейны, поддерживающие ее широкие нависающие карнизы. [8] Станция была объявлена Национальным историческим памятником в 1964 году, признавая ее значимость как первой государственной сельскохозяйственной станции в стране. [2] [8]
На протяжении большей части своей истории Коннектикутская сельскохозяйственная экспериментальная станция тесно сотрудничала с Сторрсской сельскохозяйственной экспериментальной станцией, которая была основана в 1887 году в Университете Коннектикута в Сторрсе . [9]
В главном кампусе в Нью-Хейвене в настоящее время размещаются шесть факультетов: аналитической химии, биохимии и генетики, энтомологии, наук об окружающей среде, лесного хозяйства и садоводства, а также фитопатологии и экологии. [10]
Отделение аналитической химии, основавшее Станцию, начало свою работу в 1875 году, тестируя удобрения , а позднее семена, корма для животных, продукты питания для людей, лекарства и пестициды . Эта работа продолжается и сегодня и организована в две категории: безопасность пищевых продуктов и мониторинг окружающей среды . [11] Отдел работает с государственными и федеральными агентствами для улучшения проверки продуктов питания на наличие пестицидов и токсинов в продуктах питания, продаваемых в Коннектикуте. Отдел также имеет возможность тестировать игрушки и другие потребительские товары на наличие загрязняющих веществ в окружающей среде и токсинов в очень низких концентрациях. Они тестируют почвы на наличие тяжелых металлов и изучают круговорот органических загрязнителей в окружающей среде, уделяя особое внимание вопросам фиторемедиации. Также проводятся дополнительные исследования воздействия наночастиц на сельскохозяйственные культуры и потенциального загрязнения пищевой цепи. Работа также проводилась в сотрудничестве с биохимией и генетикой, а также коллегами из Лаборатории долины, чтобы выяснить, какие семенные культуры лучше всего подходят для производства биодизеля в Коннектикуте. [12] В последнее время департамент сотрудничает с Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) по тестированию морепродуктов из Мексиканского залива на предмет наличия химических побочных продуктов разлива нефти Deepwater Horizon . [13]
Биохимические исследования начались на станции в 1888 году с назначением Томаса Б. Осборна и Сэмюэля В. Джонсона для изучения растительных белков. Сегодня отдел в основном фокусируется на генетике растений для выявления и клонирования полезных генов растений для улучшения видов сельскохозяйственных культур. [14] Недавние работы включают борьбу с почвенными вредителями путем клонирования генов из растений семейства крестоцветных ( Brassicaceae ), которые позволяют растениям защищать свои корни от нематод . Работа также проводится по выяснению генетической основы фотосинтетической производительности в листьях растений (10). [13] Кроме того, отдел помогает защищать колонии медоносных пчел , разрабатывая тесты раннего обнаружения американского гнильца (AFB) и устанавливая протоколы для контроля бактерии- возбудителя . [12] Этот отдел был объединен с другими отделами, начиная с 2015 года.
Департамент продолжает свои новаторские исследования болезни Лайма и ее переносчика в Коннектикуте, черноногого клеща ( Ixodes scapularis ); биологического контроля клещей с использованием грибка Metarhizium anisopliae; и разработал новые методы тестирования на клещевые заболевания у людей, диких и домашних животных. Каждый год тысячи клещей отправляются со всего штата для тестирования на наличие возбудителей болезней. [15] Департамент также проводит исследования по биологии и контролю экзотических насекомых, включая инвазивного азиатского жука-усача и изумрудную ясеневую златку , изучая химию выбора деревьев и брачного поведения. [12] Департамент энтомологии поддерживает сельскохозяйственное производство в Коннектикуте с помощью комплексных мер по борьбе с вредителями (IPM), помогая сократить использование пестицидов . [16]
Экспериментальная станция проводила исследования комаров и болезней, которые они переносят, с 1909 года. Эта работа ведется сегодня в Департаменте наук об окружающей среде (ранее «Почва и вода»). Комары собираются по всему штату Коннектикут, а затем тестируются на вирус Западного Нила , восточный лошадиный энцефалит и другие возбудители болезней. Исследователи также предприняли попытку составить карту распространения инвазивных водных растений в штате и изучить методы контроля их роста и распространения. Ученые также проводят исследования по фиторемедиации , которые фокусируются на способности определенных видов тыквенных удалять стойкие органические загрязнители (СОЗ), такие как ПХБ и ДДТ, из почвы. [12] Департамент также тестирует образцы почвы, присланные предприятиями и жителями Коннектикута. [17]
Изучаются новые культуры, подходящие для Коннектикута (такие как китайская капуста , калебас и томаты -реликвии [13], а также сорта винного винограда и различные методы виноградарства . Ученые также изучали поведение белохвостого оленя ( Odocoileus virginianus ) в надежде удержать этих животных подальше от автомагистралей, чтобы предотвратить столкновения транспортных средств с оленями и уменьшить ущерб, наносимый молодым деревьям, посевам и садам. [15] Департамент обследовал определенные лесные участки каждое десятилетие с 1927 года (за исключением 1947 года), предоставляя информацию о том, как леса меняются в течение длительных периодов времени. Исследователи также исследовали методы управления культурами и деревьями, которые как увеличивают урожайность, так и улучшают здоровье леса. [12] Ученые Департамента в настоящее время изучают связь японского барбариса (инвазивный кустарник), белоногих мышей и иксодовых клещей, которые переносят организм болезни Лайма и другие человеческие патогены в лесах штата, [15] и экономически эффективные средства контроля инвазивных видов растений. [13]
Отделение фитопатологии и экологии работает над расширением знаний об экологических взаимодействиях растений, патогенов и их среды обитания для разработки стратегий управления патогенами растений с минимальным использованием пестицидов. [18] Текущие исследования включают изучение использования наночастиц оксидов металлов при болезнях растений, расшифровку роли почвенных простейших в здоровье урожая, исследование генетической структуры в естественных популяциях грибка, вызывающего многолетние язвы березы , понимание генетики патогенных бактерий и защиту виноградников Коннектикута от новых вирусных патогенов. [12] Отделение также управляет офисом по диагностике растений с полным спектром услуг и выступает в качестве официальной лаборатории по тестированию семян для штата Коннектикут. [19]
Ранее известная как «Табачная подстанция», Valley Laboratory в Виндзоре, штат Коннектикут, имеет долгую историю улучшения выращивания табачных листьев в Коннектикуте для использования в качестве тонкой обертки для сигар . Здание «Табачной лаборатории» (теперь просто Valley Laboratory) было завершено в 1941 году. Сегодня исследования охватывают такие области, как производство биотопливных культур, инвазивный контроль растений, разработка методов комплексной борьбы с вредителями (IPM) для питомников Коннектикута [13] и контроль экзотического болиголова шерстистого адельгида ( Adelges tsugae ). [12]
Исследовательская ферма названа в честь Уильяма Рэймонда Локвуда. Он был жителем Норволка, штат Коннектикут, который завещал свое поместье CAES, [20] выручка от продажи которого пошла на покупку 20 акров земли в районе Маунт-Кармел в Хэмдене, штат Коннектикут, в 1909 году (12). В середине двадцатого века Джеймс Г. Хорсфолл (бывший директор станции) использовал ферму для тестирования фунгицидов органического происхождения в качестве замены тяжелым металлам, которые использовались для лечения болезней растений в то время. [21] С 1931 года управляющие фермой проводили ежедневные систематические измерения погоды, которые предоставляют информацию, которая может быть использована для изучения климата Коннектикута . Тестируются многие сорта растений и методы выращивания. Каждый год в августе на ферме проводится ежегодный День науки о растениях. [22]
Последнее дополнение к владениям сельскохозяйственной экспериментальной станции CT, Griswold Research Center, охватывает 14 акров сельскохозяйственных угодий в Griswold, CT и дополнительный участок леса в соседнем городе Voluntown, CT . Переведенный из Департамента охраны окружающей среды Коннектикута (DEP) в 2008 году, текущая деятельность на территории включает исследования холодостойких сортов винограда , выращивание рапса для производства биотоплива и биоконтроль почвенных нематод . Также есть офис для государственного инспектора по пчелам, который контролирует популяции медоносных пчел Коннектикута . [22]
За всю историю станции на ней сменилось всего десять директоров:
В 1909 году химик станции Томас Б. Осборн начал сотрудничать с Лафайетом Менделем из Йельского университета, чтобы проверить пищевую ценность белков, которые Осборн выделил из семян сельскохозяйственных культур. [20]
В ходе экспериментов с кормлением белых крыс они определили, что тип и качество белка на самом деле были более важны для роста, чем количество. Они обнаружили, что в белках, выделенных из зерен, отсутствовали определенные аминокислоты . Например, когда крысам давали только зеин , содержащийся в кукурузе, в качестве источника белка в полноценном рационе, их здоровье ухудшалось, и они умирали. Это происходило из-за того, что в зеине не хватало незаменимых аминокислот лизина и триптофана . Когда исследователи добавляли триптофан к изолированному зеину, крысы могли выживать, но не росли. Когда добавляли и триптофан, и лизин, крысы выживали и быстро росли. Осборн и Мендель также обнаружили, что в глиадине , белке, содержащемся в пшенице, не хватало определенных аминокислот, и что, как и в случае с кукурузой, эти недостатки можно было устранить, комбинируя зерновые продукты с животными белками, такими как яйца или молоко. Этот эксперимент продемонстрировал, что животным необходимо получать определенные аминокислоты из пищи, которые теперь называются незаменимыми аминокислотами . [20]
В своем исследовании белков Осборн и Мендель также помогли в открытии витаминов . Во время своих испытаний кормления они заметили, что молодые крысы, которых кормили диетой с достаточным количеством углеводов (в виде пшеничной муки) и очищенного белка, но с растительными жирами или салом вместо масла , росли и развивались нормально в течение примерно восьмидесяти дней, затем внезапно начали ухудшаться здоровье и вес, а затем вскоре умерли. У многих животных также появились воспаленные глаза или даже язвы на глазных яблоках. В этой искусственной диете отсутствовало что-то, кроме углеводов, жиров и полноценных белков. Когда в кормовую смесь добавляли небольшое количество масла, больные крысы вскоре полностью выздоравливали и продолжали расти. Сухое цельное молоко также оказывало такое же влияние на рост крыс. В 1913 году в годовом отчете станции говорилось, что «эксперименты показали, что некое до сих пор неизвестное вещество необходимо для роста, и что это неизвестное вещество присутствует в молоке. Большая работа проводится в попытке обнаружить изолят этого вещества». [23] Как оказалось, этим веществом был витамин А. Одновременно с Осборном и Менделем Элмер В. Макколлум (бывший студент Осборна) и Маргерит Дэвис из Висконсинского университета получали схожие результаты, и хотя ученые представили свой отчет для публикации за несколько недель до ученых со станции, очевидно, что обе стороны открыли витамины независимо друг от друга. [20]
В начале 20-го века ученые станции Эдвард М. Ист и Герберт К. Хейс начали попытки улучшить качество и урожайность кукурузы ( Zea mays ) путем селективного разведения и гибридизации. В 1906 году Ист понял, что шаги по предотвращению само- и близкородственного опыления облегчают отбор желаемых признаков (таких как большой размер початка) при селекции. [24] Позже Хейс и Ист обнаружили и описали, что скрещивание, или гибрид , между двумя инбредными сортами кукурузы дало потомство, которое было более энергичным, крупным и выносливым, чем оба родителя, но это улучшение было потеряно в последующих инбредных поколениях. [25]
В 1914 году Дональд Ф. Джонс прибыл на станцию в возрасте двадцати пяти лет и начал развивать работу Иста и Хейса. К 1917 году он опубликовал свою теорию « гетерозиса », которая объясняла повышенную энергию и урожайность, наблюдаемые у гибридной кукурузы . [26] В том же году он создал гибридную кукурузу двойного скрещивания, скрещивая две отдельные гибридные особи. Этот новый гибрид произошел от четырех отдельных инбредных линий и был даже более энергичным, чем любой из его родителей. Однако, как и гибрид одинарного скрещивания, это улучшение было утрачено в последующих поколениях инбридинга. Джонс опубликовал свой метод двойного скрещивания в 1919 году и начал активно продвигать эту технику как средство улучшения производства кукурузы на национальном уровне: «это то, что может легко быть принято семеноводами; Фактически, это первый случай в истории сельского хозяйства, когда семеноводу предоставлена возможность получить полную выгоду от желаемого собственного происхождения… Использование гибридов первого поколения позволяет оригинатору сохранять родительские типы и выдавать только скрещенные семена, которые менее ценны для дальнейшего размножения». [20]
Поскольку кукуруза является самоопыляющимся растением, предотвращение инбридинга при производстве гибридных семян требовало трудоемкой очистке от метелок . В 1940-х и 50-х годах Джонс сотрудничал с Полом Мангельсдорфом из Гарвардского университета, чтобы устранить необходимость удаления метелок с растений при производстве семян, используя стерильное растение и мужской ген-восстановитель, что сделало производство кукурузы более рентабельным. [20]
Доктор Морган, глава департамента почв в течение двадцати лет, разработал метод, который до сих пор носит его имя, для проверки питательных веществ в почве, доступных растениям, с использованием слабых кислот. Этот тест был способен оценить недостаток или избыток питательных веществ для растений в почве. [27] Доктор Морган также был подполковником в армии США во время Второй мировой войны и погиб в бою на острове Лейте на Филиппинах в 1945 году. [20]
Почвенный тест Моргана стал первым в мире широко признанным методом эффективной оценки плодородия почвы и используется до сих пор. [27]
В 1975 году в городах Лайм и Олд-Лайм, штат Коннектикут, было обнаружено скопление больных ювенильным артритом , и ученые на станции были одними из первых, кто определил, что это заболевание переносится клещами . После этого открытия ученые на станции, включая доктора Джона Ф. Андерсона и доктора Луиса А. Магнарелли (бывшие директора станции), вместе с сотрудниками из других учреждений смогли выделить и идентифицировать спирохету, вызывающую болезнь Лайма у людей. Ученые на станции также сыграли важную роль в разработке тестов на антитела для выявления пациентов, инфицированных возбудителем болезни Лайма, а также других заболеваний, переносимых клещами, таких как гранулоцитарный эрлихиоз человека и бабезиоз . [7]
1875 : Создана Коннектикутская сельскохозяйственная экспериментальная станция; первая в Соединенных Штатах и предшественница промышленных исследовательских лабораторий страны; основана на двадцать пять лет раньше лабораторий General Electric, которые были первыми в своем роде.
1882 : Станция переезжает на свое нынешнее место на Хантингтон-стрит в Нью-Хейвене, землю, купленную у семьи Эли Уитни -младшего.
1890 : Доктор Роланд Такстер, ботаник станции, определяет причину возникновения парши картофеля ( актиномицет , поражающий клубни).
1900 : Суматранский табак был высажен под тканевыми навесами в Коннектикуте в попытке имитировать тропический климат Суматры. Полученный в результате табак, выращенный в тени, считался непревзойденным для изготовления оберток для сигар и, следовательно, произвел революцию в отрасли в долине Коннектикута.
1903 : Государственный энтомолог Уильям Э. Бриттон и Г. П. Клинтон выпускают первый «календарь распыления» пестицидов для использования фермерами Коннектикута.
1905 : Первый непарный шелкопряд , обнаруженный в Коннектикуте, был найден в Стонингтоне, штат Коннектикут, Э. Френшем из Мистика, штат Коннектикут . Самка, собранная 25 июля, была передана У. Э. Бриттону и до сих пор присутствует в коллекции насекомых станции.
1907 : В Коннектикуте впервые обнаружена болезнь каштана .
1913 : Томас Б. Осборн, химик на станции, и Лафайет Б. Мендель из Йельского университета с помощью исследований кормления крыс демонстрируют, что животным требуется двадцать незаменимых аминокислот в рационе, и идентифицируют «желтое вещество» в молочном жире, жизненно важное для роста животных, которое оказалось витамином А.
1917 : Первая гибридная кукуруза с использованием четырехстороннего скрещивания, созданная генетиком Дональдом Ф. Джонсом. Он также публикует теорию «гетерозиса», чтобы объяснить гибридную силу кукурузы.
1919 : Джонс изобретает метод двойного перекрестного опыления , позволяющий производить гибридную кукурузу в коммерческих целях.
1921 : В Виндзоре, штат Коннектикут, основана лаборатория Valley Laboratory (в то время называвшаяся Tobacco Substation).
1933 : Голландская болезнь вязов обнаружена на крайнем юго-западе Коннектикута.
1938 : Первое сообщение о Х-болезни персика в США от Э. М. Стоддарда.
1942 : Доктор М. Ф. Морган, разработчик метода Моргана для исследования почвы и руководитель Департамента почв, погиб в бою на Филиппинах во время Второй мировой войны.
1949 : А. Э. Даймонд разработал инъекционную химиотерапию для лечения голландской болезни вяза.
1960 : Р. К. Уоллис из станции и его коллеги выделили вирус , вызывающий энцефалит , у комаров Aedes vexans , обитающих в Коннектикуте.
1969 : EPIDEM, первая компьютерная симуляция развития эпидемии заболевания , была разработана П. Е. Ваггонером и Дж. Г. Хорсфоллом для ранней гнили томатов и картофеля.
1975 : Был продемонстрирован биологический контроль фитофтороза каштана с использованием гиповирулентности, связанной с двухцепочечной РНК, передаваемой через гифальный анастомоз.
1983 : Джон Ф. Андерсон, Луис А. Магнарелли (в то время директор и заместитель директора станции соответственно) вместе с коллегами из Йельского университета и Центров по контролю и профилактике заболеваний смогли выделить возбудителя болезни Лайма (спирохету Borrelia burdorferi) из иксодовых клещей, енота и белоногой мыши .
1989 : Т. Г. Андреадис и Р. М. Веселох открывают грибок , вызвавший исчезновение популяции непарного шелкопряда.
1994 : С. Л. Анагностакис получает первое разрешение на выпуск генетически рекомбинантного биоконтролирующего агента в лесах Коннектикута в попытке борьбы с болезнью каштана.
1995 : Магнарелли, Андерсон и их коллеги из Йельского университета, Университета Джонса Хопкинса и Университета Миннесоты продемонстрировали, что у пациентов с болезнью Лайма также имеются антитела к организмам, вызывающим бабезиоз и эрлихиоз ; Магнарелли, К. К. Стаффорд и ученые из Университета Джонса Хопкинса и Университета Род-Айленда обнаружили у клещей ДНК возбудителя гранулоцитарного эрлихиоза человека.
2005 : Кафедра аналитической химии была выбрана по итогам конкурса в качестве одной из восьми государственных лабораторий по всей стране для получения финансирования от Управления по контролю за продуктами питания и лекарственными средствами США в качестве участника FERN (Сеть реагирования на чрезвычайные ситуации с продовольствием).
2009 : На станции создан Центр биологии переносчиков и зоонозных заболеваний. Это совместное предприятие между кафедрами энтомологии и наук об окружающей среде направлено на лучшее понимание биологии заболеваний, переносимых членистоногими, и организмов, которые их передают.
2010 : Разработаны новые методы проверки морепродуктов из Мексиканского залива на загрязнение химикатами, связанными с нефтью .
2011: Ученые кафедры энтомологии впервые идентифицируют ясеневую изумрудную узкотелую златку в Коннектикуте.
2012: Научные сотрудники Управления информации о болезнях растений впервые идентифицируют фитофтороз самшита в Коннектикуте.
2012: Департамент аналитической химии совместно с Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США тестирует продукты питания, представленные на национальных съездах Демократической и Республиканской партии, на наличие токсинов и ядов.
2013: Ученые Valley Laboratory получили патент США на устойчивую к болезням клубнику «Рубикон».
2014: Совет по контролю станции учреждает Программу постдокторской стипендии имени Луи А. Магнарелли
2015: Открытие отремонтированной и пристроенной к новой лаборатории Дженкинса-Ваггонера
