Uprawy rolne wolne od chorób? Naukowcy North Carolina State University opracowali elektroniczne plastry zdolne do śledzenia stanu roślin, w celu monitorowania i zwalczania zagrożeń dla roślin.
Diagnostyka nie tylko dla człowieka
Inteligentne urządzenia i naklejki do diagnostyki to bardzo popularne elektroniczne gadżety. Od zegarków, opasek i inteligentnych pierścieni po zewnętrzne naklejki medyczne będące w stanie monitorować nawet pracę organów wewnętrznych. Do czego jeszcze możemy wykorzystać tego typu urządzenia? Okazuje się, że naukowcy z North Carolina State University byli w stanie stworzyć podobne urządzenia przeznaczone dla… roślin.
Choroby roślin powodują utratę plonów, zmniejszenie różnorodności gatunkowej i znaczący wzrost kosztów opieki nad uprawami. Elektroniczne plastry opracowane przez amerykańskich naukowców są zdolne przeciwdziałać tym problemom dzięki monitoringowi ich stanu w czasie rzeczywistym. Łatki umieszcza się bezpośrednio na liściach roślin, aby monitorować patogenne infekcje i stresory środowiskowe.
Plastry mają niewielkie rozmiary — mają zaledwie 3 centymetry długości i wykonane są z elastycznego materiału zawierającego czujniki i elektrody na bazie nanoprzewodów srebra. Umieszcza się je na spodniej stronie liścia rośliny, gdzie znajduje się więcej aparatów szparkowych — porów, które umożliwiają roślinie oddychanie.
Plastry wykryją wszelkie zmiany
Plastry zawierają w sobie czujniki do monitorowania temperatury, wilgotności otoczenia i ilości wilgoci wdychanej przez rośliny. Aby przetestować swoje nowe plastry, naukowcy oblepili nalepkami liście pomidora, podatnego na wiele patogenów, w tym grzyby, wirusy i bakterie, które znacznie obniżają plony i jakość owoców. Rośliny zostały zakażone trzema różnymi patogenami oraz poddane czynnikom stresogennym, takim jak nadmierne podlewanie, susza, brak światła i wysokie zasolenie.
Eksperymentując z kombinacją czujników, naukowcy przeanalizowali swoje dane za pomocą modelu uczenia maszynowego, aby określić, która kombinacja jest skuteczniejsza w identyfikowaniu chorób i stresu. Połączenie trzech czujników przyniosło najlepsze rezultaty i pozwoliło na wczesne wykrycie chorób w 4 dni po zakażeniu, podczas gdy dają one widoczne objawy dopiero po 2 tygodniach.
Nasze wyniki wykrywania wszystkich tych wyzwań były obiecujące we wszystkich dziedzinach. Obecnie szukamy partnerów przemysłowych i rolniczych, którzy pomogliby nam w rozwoju i testowaniu tej technologii. Może to być znaczący postęp, który pomoże hodowcom zapobiegać przekształcaniu się małych problemów w duże i umożliwi nam stawić czoła wyzwaniom związanym z bezpieczeństwem żywności.
Qingshan Wei, współautor badania
Naukowcy twierdzą, że są bliscy stworzenia łaty, z której będą mogli korzystać hodowcy roślin. Zamierzają uczynić plastry bezprzewodowymi, a następnie przetestować je w terenie, poza szklarnią, aby upewnić się, że działają w rzeczywistych warunkach.
Więcej o łatach dla roślin można przeczytać w oficjalnej publikacji naukowej zespołu.
