Дослідники розробили новий патч, який рослини можуть "носити", щоб постійно контролювати наявність захворювань чи інших стресів, таких як пошкодження врожаю або сильна спека.
"Ми створили носимий датчик, який неінвазивно контролює стрес і хвороби рослин шляхом вимірювання летких органічних сполук (ЛОС), що виділяються рослинами", - говорить Ціншан Вей, доцент кафедри хімічної та біомолекулярної інженерії в Університеті штату Північна Кароліна та ін. -кореспондент статті про твір.
Сучасні методи тестування на рослинні стреси або захворювання включає взяття зразків рослинної тканини та проведення аналізу в лабораторії. Однак це дає виробникам лише одне вимірювання, і існує проміжок часу між тим, коли виробники беруть пробу, і коли вони отримують результати випробувань.
Рослини виділяють різні комбінації ЛОС за різних обставин. Націлюючи ЛОС, які мають відношення до конкретних захворювань або стресу рослин, датчики можуть попереджати користувачів про конкретні проблеми.
“Наші технологічні монітори Викиди ЛОС від заводу безперервно, не завдаючи шкоди рослині », - говорить Вей. «Продемонстрований нами прототип зберігає ці дані моніторингу, але майбутні версії передаватимуть дані бездротовим способом. Те, що ми розробили, дозволяє виробникам виявляти проблеми на місцях - їм не доведеться чекати отримання результатів тестів із лабораторії ".
Прямокутні плями мають довжину 30 міліметрів (1.18 дюйма) і складаються з гнучкого матеріалу, що містить датчики на основі графена та гнучкі срібні нанодроти. Датчики покриті різними хімічними лігандами, які реагують на наявність специфічних ЛОС, що дозволяє системі виявляти та вимірювати ЛОС у газах, які виділяє листя рослини.
Дослідники протестували прототип пристрою на рослинах томатів. Прототип був створений для моніторингу двох типів стресу: фізичного пошкодження рослини та зараження P. infestans, збудник, який викликає пізно хвороба на фітофтороз в помідорах. Система виявила зміни ЛОС, пов’язані з фізичним пошкодженням, протягом однієї-трьох годин, залежно від того, наскільки близько було пошкодження до місця латки.
Виявлення присутності P. infestans зайняло більше часу. Технологія не помітила змін у викидах ЛОС лише через три-чотири дні після того, як дослідники прищепили рослини томатів.
"Це не значно швидше, ніж поява візуальних симптомів фітофторозу", - говорить Вей. «Однак система моніторингу означає, що виробникам не потрібно покладатися на виявлення дрібних візуальних симптомів. Постійний моніторинг дозволить виробникам якомога швидше виявляти хвороби рослин, допомагаючи обмежити поширення хвороби ".
"Наші прототипи вже можуть виявити 13 різних рослинних ЛОС з високою точністю, що дозволяє користувачам розробити спеціальну матрицю датчиків, яка фокусується на стресах і захворюваннях, які виробник вважає найбільш актуальними", - говорить Йонг Чжу, професор механічної та аерокосмічної техніки та співробітництва. -кореспондент статті.
"Важливо також зазначити, що матеріали мають досить низьку вартість", - говорить Чжу. «Якби виробництво було розширено, ми вважаємо, що ця технологія була б доступною. Ми намагаємось розробити практичне рішення реальної проблеми, і ми знаємо, що вартість - це важливий фактор ".
В даний час дослідники працюють над розробкою пластиру наступного покоління, який може контролювати температуру, вологість та інші змінні середовища, а також ЛОС. І хоча прототипи працювали від акумуляторів і зберігали дані на місці, дослідники планують, щоб майбутні версії працювали на сонячній батареї та мали можливість бездротової передачі даних.
Чжен Лі, колишній докторант штату Північна Кароліна, який зараз є асистентом професора в Університеті Шеньчжень, та Юсюан Лі, докторант штату Північна Кароліна, є співавторами статті, опублікованої в журналі Матерія. Додаткові співавтори - з Університету Стоні-Брук та штату Північна Кароліна.
Робота отримала підтримку від Міністерства сільського господарства США, Національного наукового фонду та штату Північна Кароліна.
джерело: Штат NC
про автора
книги-садівництво
Ця стаття спочатку з’явилася на сайті Futurity
