Forskere har utviklet et nytt plaster som planter kan "ha på seg" for kontinuerlig å overvåke sykdommer eller andre belastninger, for eksempel avlingsskader eller ekstrem varme.
"Vi har laget en bærbar sensor som overvåker plantestress og sykdommer på en ikke-invasiv måte ved å måle de flyktige organiske forbindelsene (VOC) som slippes ut av planter," sier Qingshan Wei, assisterende professor i kjemisk og biomolekylær konstruksjon ved North Carolina State University og co -tilsvarende forfatter av et papir om arbeidet.
Nåværende metoder for testing for plante stress eller sykdom innebærer å ta plantevevsprøver og utføre en analyse i et laboratorium. Dette gir imidlertid produsentene bare en måling, og det er en tidsforsinkelse mellom når produsenter tar en prøve og når de får testresultatene.
Planter avgir forskjellige kombinasjoner av VOC under forskjellige omstendigheter. Ved å målrette VOC som er relevante for spesifikke sykdommer eller plantestress, kan sensorene varsle brukerne om spesifikke problemer.
“Vår teknologi overvåker VOC-utslipp fra anlegget kontinuerlig, uten å skade planten, ”sier Wei. “Prototypen vi har demonstrert lagrer disse overvåkingsdataene, men fremtidige versjoner vil overføre dataene trådløst. Det vi har utviklet, gjør det mulig for produsenter å identifisere problemer i felten - de trenger ikke å vente på å motta testresultater fra et laboratorium. "
De rektangulære flekkene er 30 millimeter (1.18 tommer) lange og består av et fleksibelt materiale som inneholder grafenbaserte sensorer og fleksible sølvnanotråder. Sensorene er belagt med forskjellige kjemiske ligander som reagerer på tilstedeværelsen av spesifikke VOC, slik at systemet kan oppdage og måle VOC i gasser plantens blader avgir.
Forskerne testet en prototype av enheten på tomatplanter. Prototypen ble satt opp for å overvåke for to typer stress: fysisk skade på planten og infeksjon av P. infestans, patogenet som forårsaker sent rørsykdom i tomater. Systemet oppdaget VOC-endringer assosiert med den fysiske skaden innen en til tre timer, avhengig av hvor nær skaden var stedet for plasteret.
Oppdage tilstedeværelsen av P. infestans tok lengre tid. Teknologien tok ikke opp endringer i VOC-utslipp før tre til fire dager etter at forskere inokulerte tomatplantene.
"Dette er ikke markant raskere enn synlige symptomer på senblodssykdom," sier Wei. "Imidlertid betyr overvåkingssystemet at produsenter ikke trenger å stole på å oppdage små visuelle symptomer. Kontinuerlig overvåking vil gjøre det mulig for produsenter å identifisere plantesykdommer så raskt som mulig, og hjelpe dem med å begrense spredning av sykdommen. ”
"Prototypene våre kan allerede oppdage 13 forskjellige VOC-er med høy nøyaktighet, slik at brukerne kan utvikle et tilpasset sensorarray som fokuserer på påkjenninger og sykdommer som en produsent mener er mest relevante," sier Yong Zhu, professor i maskin- og romfartsteknologi og co -tilsvarende forfatter av avisen.
"Det er også viktig å merke seg at materialene er ganske lave," sier Zhu. “Hvis produksjonen ble oppskalert, tror vi denne teknologien ville være rimelig. Vi prøver å utvikle en praktisk løsning på et reelt problem, og vi vet at kostnad er en viktig faktor. "
Forskerne jobber for tiden med å utvikle en neste generasjons lapp som kan overvåke temperatur, fuktighet og andre miljøvariabler samt VOC. Og mens prototypene var batteridrevne og lagret dataene på stedet, planlegger forskerne at fremtidige versjoner skal være soldrevet og i stand til trådløs dataoverføring.
Zheng Li, tidligere postdoktor ved NC State, som nå er assisterende professor ved Shenzhen University, og Yuxuan Li, doktorgradsstudent ved NC State, er førsteforfattere av artikkelen, publisert i tidsskriftet Saken. Ytterligere medforfattere er fra Stony Brook University og NC State.
Arbeidet mottok støtte fra US Department of Agriculture, National Science Foundation og NC State.
kilde: NC-stat
Om forfatteren
bøker-hagearbeid
Denne artikkelen dukket opprinnelig opp på Futurity
