"Химическое дыхание" арахиса поможет выявить засуху и другие стрессы
Фермеры, выращивающие арахис, в будущем смогут выявлять такие угрозы, как засуха, вредители или болезни, анализируя "химическое дыхание" растения.
С рассвета до заката растения арахиса выделяют летучие органические соединения (ЛОС), состав и характер которых меняется в зависимости от реакции на различные стрессы. Обычно фермеры используют косвенные методы, например, измерение влажности почвы. Но прямой анализ стрессового отклика может быть быстрее, точнее и давать более широкий спектр диагнозов. Ученые разрабатывают устройства для сбора газов, которые можно будет размещать на полях или растениях.
Исследователи из Технологического исследовательского института Джорджии (GTRI) сотрудничают с учеными из Центра стрессоустойчивого сельского хозяйства Университета Флориды. Они работают над методами сбора и анализа ЛОС в полевых условиях, в климатической камере и теплице во Флориде.
Задача и сложности
Основная задача — определить, какие именно ЛОС указывают на стрессы, важные для фермеров, например, на засуху. Однако концентрации этих газов очень низки, а полевые условия создают множество мешающих факторов.
Методы исследования
- В полевых условиях (сезон 2017 г.) использовались стеклянные стержни и покрытые полидиметилсилоксаном stir bars ("Twisters") для адсорбции газов рядом с растениями. Пробы анализировались в лаборатории GTRI.
- Сейчас ученые оценивают эту методику в контролируемых условиях. Они создают климатическую камеру, имитирующую условия флоридского дня (влажность, свет, питание), чтобы изучить, как на выбросы ЛОС влияют стадия роста растения и время суток.
Цели работы
- Создать базовую "библиотеку" ЛОС здорового растения арахиса в камере.
- Определить характерные "семейства" ЛОС для каждого стрессора (например, засухи).
- Изучить, как фоновые ЛОС мешают или конкурируют с целевыми газами стресса на адсорбенте.
Перспективы
Понимание сложной картины выбросов в полевых условиях позволит создать специализированный газовый тест на индикаторы засухи у арахиса. Это поможет фермерам оптимизировать полив и предотвращать образование потенциально канцерогенных афлатоксинов. В будущем поля можно будет оснастить компактными датчиками для быстрого сбора и оценки ЛОС или использовать для отбора проб роботов.