Растения в патчах: непрерывный мониторинг болезней и стресса
Исследователи из Университета штата Северная Каролина разработали «носимый» для растений патч, который непрерывно отслеживает заболевания или стрессовые состояния, такие как повреждение урожая или экстремальная жара.
Как работает сенсор
Устройство представляет собой прямоугольный патч длиной 30 мм из гибкого материала. В него встроены датчики на основе графена и гибкие серебряные нанопроволоки. Датчики покрыты химическими лигандами, которые реагируют на присутствие в воздухе специфических летучих органических соединений (VOCs), выделяемых листьями растения.
«Мы создали носимый сенсор, который неинвазивно контролирует стресс и болезни растений, измеряя летучие органические соединения», — говорит Циншань Вэй, соавтор работы.
Тестирование на томатах
Прототип устройства был протестирован на растениях томата для выявления двух типов стресса:
- Физическое повреждение — изменение VOC было обнаружено через 1–3 часа в зависимости от близости повреждения к патчу.
- Заражение P. infestans (возбудитель фитофтороза) — изменения в VOC были зафиксированы только через 3–4 дня после инокуляции.
Хотя обнаружение болезни не было значительно быстрее появления визуальных симптомов, система позволяет автоматизировать мониторинг и выявлять проблемы на ранней стадии.
Преимущества и перспективы
- Непрерывность: В отличие от лабораторных анализов, которые дают разовый результат с задержкой, патч работает постоянно.
- Точность: Существующие прототипы уже могут точно обнаруживать 13 различных растительных VOC.
- Гибкость: Пользователи могут настраивать массив датчиков под конкретные угрозы.
- Низкая стоимость: Материалы для производства недороги, что делает технологию потенциально доступной.
Исследователи работают над следующим поколением патчей, которые также будут отслеживать температуру, влажность и другие параметры окружающей среды, а также станут беспроводными и питаться от солнечной энергии.
Источник: Исследование «Real-Time Monitoring of Plant Stresses via Chemiresistive Profiling of Leaf Volatiles by a Wearable Sensor» опубликовано в журнале Matter.