Plastura senzorului se așează pe frunza unei plante

Cercetătorii au dezvoltat un nou plasture pe care plantele îl pot „purta” pentru a monitoriza continuu bolile sau alte stresuri, cum ar fi deteriorarea culturilor sau căldura extremă.

„Am creat un senzor purtabil care monitorizează stresul și bolile plantelor într-un mod neinvaziv prin măsurarea compușilor organici volatili (COV) emise de plante”, spune Qingshan Wei, profesor asistent de inginerie chimică și biomoleculară la North Carolina State University și co. -autor corespondent al unei lucrări despre lucrare.

Metode actuale de testare pentru stresul plantelor sau boala implică prelevarea de probe de țesut vegetal și efectuarea unui test în laborator. Cu toate acestea, acest lucru oferă cultivatorilor o singură măsurare și există un decalaj de timp între momentul în care cultivatorii iau un eșantion și momentul în care obțin rezultatele testului.

Plantele emit diferite combinații de COV în circumstanțe diferite. Prin direcționarea COV-urilor relevante pentru anumite boli sau stresul plantelor, senzorii pot alerta utilizatorii cu privire la probleme specifice.

„Tehnologia noastră monitorizează Emisiile de COV de la plantă continuu, fără a afecta planta ", spune Wei. „Prototipul pe care l-am demonstrat stochează aceste date de monitorizare, dar versiunile viitoare vor transmite datele fără fir. Ceea ce am dezvoltat le permite cultivatorilor să identifice problemele din domeniu - nu ar trebui să aștepte să primească rezultatele testelor de la un laborator. ”


innerself abonare grafică


Plasturile dreptunghiulari au o lungime de 30 milimetri (1.18 țoli) și constau dintr-un material flexibil care conține senzori pe bază de grafen și nanofire flexibile de argint. Senzorii sunt acoperiți cu diferiți liganzi chimici care răspund la prezența unor COV specifici, permițând sistemului să detecteze și să măsoare COV în gazele pe care le emit frunzele plantei.

Cercetătorii au testat un prototip al dispozitivului pe plante de roșii. Prototipul a fost creat pentru a monitoriza două tipuri de stres: deteriorarea fizică a plantei și infecția cu P. infestans, agentul patogen care cauzează târziu boala bolii în roșii. Sistemul a detectat modificările VOC asociate cu daunele fizice în decurs de una până la trei ore, în funcție de cât de aproape a fost dauna de locul plasturelui.

Detectarea prezenței P. infestans a durat mai mult. Tehnologia nu a înregistrat modificări ale emisiilor de COV decât la trei până la patru zile după ce cercetătorii au inoculat plantele de tomate.

„Acest lucru nu este semnificativ mai rapid decât apariția simptomelor vizuale ale bolii târzii”, spune Wei. „Cu toate acestea, sistemul de monitorizare înseamnă că cultivatorii nu trebuie să se bazeze pe detectarea simptomelor vizuale minuscule. Monitorizarea continuă ar permite cultivatorilor să identifice bolile plantelor cât mai repede posibil, ajutându-i să limiteze răspândirea bolii. ”

„Prototipurile noastre pot detecta deja 13 COV-uri diferite ale plantelor cu o precizie ridicată, permițând utilizatorilor să dezvolte o serie de senzori personalizați care se concentrează pe stresurile și bolile pe care un cultivator le consideră cele mai relevante”, spune Yong Zhu, profesor de inginerie mecanică și aerospațială și co. -autorul corespondent al lucrării.

„Este, de asemenea, important să rețineți că materialele sunt destul de ieftine”, spune Zhu. „Dacă producția ar fi extinsă, credem că această tehnologie ar fi accesibilă. Încercăm să dezvoltăm o soluție practică la o problemă din lumea reală și știm că costul este un aspect important. ”

Cercetătorii lucrează în prezent pentru a dezvolta un plasture de generația următoare care poate monitoriza temperatura, umiditatea și alte variabile de mediu, precum și COV. Și în timp ce prototipurile erau alimentate cu baterii și stocau datele la fața locului, cercetătorii intenționează ca versiunile viitoare să fie alimentate cu energie solară și capabile de transfer de date fără fir.

Zheng Li, fost postdoc la NC State, care este acum profesor asistent la Universitatea Shenzhen, și Yuxuan Li, doctorand la NC State, sunt co-primii autori ai lucrării, publicată în revista materie. Coautori suplimentari sunt de la Universitatea Stony Brook și NC State.

Lucrarea a primit sprijin de la Departamentul Agriculturii al SUA, Fundația Națională pentru Științe și statul NC.

Sursa: Statul NC

Despre autor

Matt Shipman-Statul NC

cărți-grădinărit

Acest articol a apărut inițial pe Futurity