Сенсоры, меняющие цвет, могут отслеживать здоровье комнатных растений и сельхозкультур, помогая мелким фермам реагировать на стресс
Исследователи из Северо-Восточного университета разработали сенсоры, меняющие цвет для оценки состояния здоровья растений. Технология может использоваться как для комнатных растений, так и для помощи мелким фермам в мониторинге культур, подверженных стрессу от погодных изменений, загрязнения или болезней.
Проблема существующих методов: По словам соавтора исследования Джози Сицеро, текущие способы проверки здоровья растений — дорогие, требуют много времени на обработку и малодоступны. Новое устройство позволяет провести оценку уровня стресса растений за несколько минут прямо в поле, без необходимости отправлять образцы в лабораторию и тратить сотни или тысячи долларов.
Биологическое вдохновение: Идея сенсора основана на цветке nesocodon с острова Маврикий, опыляемом гекконами. Нектар этого цветка меняет цвет в ответ на концентрацию малой молекулы пролина — универсального биомаркера здоровья растений.
Принцип работы: В ответ на стресс (недостаток воды, тяжёлые металлы в почве, избыток солнца или тепла) растения производят повышенный уровень пролина. В цветке nesocodon пролин смешивается с другой малой молекулой — синапальдегидом — что приводит к образованию натурального красного пигмента незокодина, меняющего цвет нектара с жёлтого на ярко-красный.
Исследователи воспроизвели эту реакцию с помощью бумажных сенсоров, пропитанных синапальдегидом. Если в растении высокий уровень пролина, сенсор производит незокодин и становится ярко-красным. На здоровых растениях сенсор остаётся бледно-жёлтым.
Процесс тестирования:
- От растения отрезают небольшой кусочек листа.
- Лист измельчают и добавляют этанол для экстракции пролина.
- Сенсор погружают в полученную жидкость. Весь процесс занимает около 15 минут.
Применение и перспективы: Технология была успешно протестирована на различных культурах (капуста, кейл, брюссельская капуста, брокколи). В отличие от дорогих методов для крупных хозяйств (например, дроны со спецкамерами), этот сенсор предназначен для мелких фермерских операций, особенно в развивающихся странах.
Исследователи работают над упрощением и удешевлением технологии, стремясь сделать её максимально компактной и простой в использовании, чтобы для работы с ней не требовалось быть учёным. Также рассматривается создание биоразлагаемых версий сенсоров.
Исследование опубликовано в журнале ACS Agricultural Science & Technology.