นักวิจัยได้พัฒนาแพทช์ใหม่ที่พืชสามารถ "สวมใส่" เพื่อติดตามโรคหรือความเครียดอื่น ๆ อย่างต่อเนื่องเช่นความเสียหายของพืชหรือความร้อนจัด
Qingshan Wei ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเคมีและชีวโมเลกุลของ North Carolina State University and co กล่าวว่า "เราได้สร้างเซ็นเซอร์ที่สวมใส่ได้ซึ่งตรวจสอบความเครียดและโรคของพืชด้วยวิธีที่ไม่รุกรานโดยการวัดสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย (VOCs) ที่ปล่อยออกมาจากพืช - ผู้เขียนที่สอดคล้องกันของบทความเกี่ยวกับงาน
วิธีการทดสอบปัจจุบันสำหรับ ความเครียดของพืช หรือโรคที่เกี่ยวข้องกับการเก็บตัวอย่างเนื้อเยื่อพืชและทำการทดสอบในห้องปฏิบัติการ อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้ให้การวัดแก่ผู้ปลูกเพียงครั้งเดียว และมีเวลาหน่วงระหว่างเวลาที่ผู้ปลูกเก็บตัวอย่างและเมื่อได้รับผลการทดสอบ
พืชปล่อยสารอินทรีย์ระเหยง่ายออกมาภายใต้สถานการณ์ที่แตกต่างกัน ด้วยการกำหนดเป้าหมาย VOCs ที่เกี่ยวข้องกับโรคหรือความเครียดของพืช เซ็นเซอร์สามารถแจ้งเตือนผู้ใช้ถึงปัญหาเฉพาะ
“เทคโนโลยีของเราเฝ้าติดตาม การปล่อย VOC จากโรงงานอย่างต่อเนื่องโดยไม่ทำอันตรายต่อพืช” Wei กล่าว “ต้นแบบที่เราได้แสดงให้เห็นเก็บข้อมูลการตรวจสอบนี้ แต่รุ่นในอนาคตจะส่งข้อมูลแบบไร้สาย สิ่งที่เราพัฒนาขึ้นช่วยให้ผู้ปลูกสามารถระบุปัญหาในภาคสนามได้—พวกเขาไม่ต้องรอรับผลการทดสอบจากห้องปฏิบัติการ”
แผ่นแปะรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้ามีความยาว 30 มม. (1.18 นิ้ว) และประกอบด้วยวัสดุที่ยืดหยุ่นซึ่งประกอบด้วยเซ็นเซอร์ที่ใช้กราฟีนและสายนาโนสีเงินที่ยืดหยุ่นได้ เซ็นเซอร์เคลือบด้วยลิแกนด์เคมีหลายชนิดที่ตอบสนองต่อการมีอยู่ของ VOC จำเพาะ ทำให้ระบบสามารถตรวจจับและวัด VOCs ในก๊าซที่ใบของพืชปล่อยออกมา
นักวิจัยได้ทดสอบต้นแบบของอุปกรณ์บนต้นมะเขือเทศ ต้นแบบถูกจัดตั้งขึ้นเพื่อตรวจสอบความเครียดสองประเภท: ความเสียหายทางกายภาพต่อพืชและการติดเชื้อโดย ป. infestans,เชื้อโรคที่ทำให้สาย โรคใบไหม้ ในมะเขือเทศ ระบบตรวจพบการเปลี่ยนแปลงของ VOC ที่เกี่ยวข้องกับความเสียหายทางกายภาพภายในหนึ่งถึงสามชั่วโมง ขึ้นอยู่กับความเสียหายที่เกิดขึ้นใกล้กับไซต์ของโปรแกรมแก้ไข
การตรวจจับการมีอยู่ของ ป. infestans ใช้เวลานานขึ้น เทคโนโลยีไม่ได้รับการเปลี่ยนแปลงในการปล่อย VOC จนกระทั่งสามถึงสี่วันหลังจากนักวิจัยฉีดวัคซีนให้กับต้นมะเขือเทศ
"สิ่งนี้ไม่ได้เร็วไปกว่าอาการทางสายตาของโรคใบไหม้ระยะสุดท้าย" Wei กล่าว “อย่างไรก็ตาม ระบบตรวจสอบหมายความว่าผู้ปลูกไม่ต้องพึ่งพาการตรวจจับอาการทางสายตาเพียงเล็กน้อย การเฝ้าติดตามอย่างต่อเนื่องจะช่วยให้ผู้ปลูกสามารถระบุโรคพืชได้โดยเร็วที่สุด ช่วยจำกัดการแพร่กระจายของโรค”
"ต้นแบบของเราสามารถตรวจจับ VOC ของพืช 13 ชนิดที่มีความแม่นยำสูงได้ ช่วยให้ผู้ใช้พัฒนาอาร์เรย์เซ็นเซอร์ที่ปรับแต่งได้ซึ่งมุ่งเน้นไปที่ความเครียดและโรคที่ผู้ปลูกคิดว่ามีความเกี่ยวข้องมากที่สุด" Yong Zhu ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเครื่องกลและการบินและอวกาศกล่าว - ผู้เขียนบทความที่เกี่ยวข้อง
“สิ่งสำคัญคือต้องทราบด้วยว่าวัสดุมีราคาค่อนข้างต่ำ” Zhu กล่าว “หากขยายขนาดการผลิต เราคิดว่าเทคโนโลยีนี้จะมีราคาที่ไม่แพง เรากำลังพยายามพัฒนาวิธีแก้ปัญหาในโลกแห่งความเป็นจริง และเราทราบดีว่าต้นทุนคือการพิจารณาที่สำคัญ”
ขณะนี้นักวิจัยกำลังทำงานเพื่อพัฒนาแพทช์รุ่นต่อไปที่สามารถตรวจสอบอุณหภูมิ ความชื้น และตัวแปรด้านสิ่งแวดล้อมอื่นๆ รวมทั้ง VOCs และในขณะที่ต้นแบบใช้พลังงานจากแบตเตอรี่และจัดเก็บข้อมูลไว้ในสถานที่ นักวิจัยวางแผนให้รุ่นในอนาคตใช้พลังงานแสงอาทิตย์และสามารถถ่ายโอนข้อมูลแบบไร้สายได้
Zheng Li อดีต postdoc ที่ NC State ซึ่งปัจจุบันเป็นผู้ช่วยศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยเซินเจิ้น และ Yuxuan Li นักศึกษาระดับปริญญาเอกที่ NC State เป็นผู้ร่วมเขียนบทความฉบับแรกซึ่งตีพิมพ์ในวารสาร เรื่อง. ผู้เขียนร่วมเพิ่มเติมมาจาก Stony Brook University และ NC State
งานนี้ได้รับการสนับสนุนจากกระทรวงเกษตรสหรัฐ มูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ และรัฐนอร์ทแคโรไลนา
ที่มา: รัฐ NC
เกี่ยวกับผู้เขียน
หนังสือ-ทำสวน
