Исследователи разработали новый пластырь, который растения могут «носить», чтобы постоянно отслеживать заболевания или другие стрессы, такие как повреждение урожая или сильная жара.
«Мы создали носимый датчик, который неинвазивно контролирует стресс и заболевания растений, измеряя летучие органические соединения (ЛОС), выделяемые растениями», - говорит Циншань Вэй, доцент кафедры химической и биомолекулярной инженерии в Университете штата Северная Каролина и соавторы. -соответствующий автор статьи о работе.
Современные методы тестирования на стресс растений или болезнь вовлекают взятие образцов ткани растений и проведение анализа в лаборатории. Тем не менее, это дает производителям только одно измерение, и между тем, когда производители берут образец, и когда они получают результаты теста, проходит некоторое время.
Растения выделяют разные комбинации ЛОС в разных условиях. Выбирая ЛОС, относящиеся к конкретным заболеваниям или стрессу растений, датчики могут предупреждать пользователей о конкретных проблемах.
«Наши технологии контролируют Выбросы ЛОС от растения непрерывно, не нанося вреда растению », - говорит Вэй. «Прототип, который мы продемонстрировали, хранит эти данные мониторинга, но будущие версии будут передавать данные по беспроводной сети. То, что мы разработали, позволяет производителям выявлять проблемы в полевых условиях - им не нужно ждать результатов тестов из лаборатории ».
Прямоугольные участки имеют длину 30 миллиметров (1.18 дюйма) и состоят из гибкого материала, содержащего датчики на основе графена и гибкие серебряные нанопроволоки. Датчики покрыты различными химическими лигандами, которые реагируют на присутствие определенных ЛОС, что позволяет системе обнаруживать и измерять ЛОС в газах, выделяемых листьями растений.
Исследователи протестировали прототип устройства на томатах. Прототип был настроен для отслеживания двух типов стресса: физического повреждения растения и заражения П. инфестанс, возбудитель, вызывающий поздние гниение в помидорах. Система обнаружила изменения летучих органических соединений, связанные с физическим повреждением, в течение одного-трех часов, в зависимости от того, насколько близко было повреждение к месту наложения заплатки.
Обнаружение наличия П. инфестанс заняло больше времени. Технология не улавливала изменений в выбросах ЛОС в течение трех-четырех дней после того, как исследователи привили растения томатов.
«Это не намного быстрее, чем появление визуальных симптомов фитофтороза», - говорит Вэй. «Однако система мониторинга означает, что производителям не нужно полагаться на обнаружение мельчайших визуальных симптомов. Непрерывный мониторинг позволит производителям как можно быстрее выявлять болезни растений, помогая им ограничить распространение болезни ».
«Наши прототипы уже могут обнаруживать 13 различных летучих органических соединений растений с высокой точностью, что позволяет пользователям разрабатывать индивидуальный массив датчиков, который фокусируется на стрессах и заболеваниях, которые, по мнению садоводов, наиболее актуальны», - говорит Юн Чжу, профессор механической и аэрокосмической техники -соответствующий автор статьи.
«Также важно отметить, что материалы довольно дешевы», - говорит Чжу. «Если бы производство было увеличено, мы думаем, что эта технология была бы доступной. Мы пытаемся разработать практическое решение реальной проблемы и знаем, что стоимость является важным фактором ».
В настоящее время исследователи работают над разработкой пластыря следующего поколения, который может отслеживать температуру, влажность и другие параметры окружающей среды, а также летучие органические соединения. И хотя прототипы питались от батарей и хранили данные на месте, исследователи планируют, что будущие версии будут работать от солнечной энергии и поддерживать беспроводную передачу данных.
Чжэн Ли, бывший постдок в штате Северная Каролина, ныне доцент в Университете Шэньчжэня, и Юйсюань Ли, аспирант в штате Северная Каролина, являются соавторами статьи, опубликованной в журнале. Вопрос. Дополнительные соавторы из Университета Стоуни-Брук и штата Северная Каролина.
Работа получила поддержку Министерства сельского хозяйства США, Национального научного фонда и штата Северная Каролина.
Источник: НС
Об авторе
книжное садоводство
Эта статья изначально была опубликована на сайте Futurity
