Учёные из Университета штата Северная Каролина Соединённых Штатов Америки разработали пластырь, который растения могут “носить”. Он позволяет постоянно следить за болезнями растений или другими стрессами, такими как повреждение урожая или экстремальная жара.
“Мы создали носимый датчик, который неинвазивно отслеживает стресс и болезни растений, измеряя летучие органические соединения (ЛОС), выделяемые растениями”, – рассказывает Циншань Вэй, доцент кафедры химической и биомолекулярной инженерии в университете штата Северная Каролина.
Известно, что современные методы тестирования на стресс или болезнь растений включают в себя взятие образцов растительной ткани и проведение анализа в лаборатории. Однако это дает производителям только одно измерение, которое можно получить через длительный промежуток времени.
Сообщается, что растения выделяют комбинации ЛОС при различных обстоятельствах. Ориентируясь на ЛОС, которые имеют отношение к конкретным заболеваниям или стрессу растений, датчики могут предупреждать пользователей о конкретных проблемах.
“Прототип, который мы продемонстрировали, хранит эти данные мониторинга, но будущие версии будут передавать данные по беспроводной сети. То, что мы разработали, позволяет производителям выявлять проблемы в полевых условиях — им не придется ждать результатов тестов из лаборатории”, – сообщают учёные.
Прямоугольные пластыри имеют длину 30 миллиметров и состоят из гибкого материала, содержащего датчики на основе графена и гибкие серебряные нанопроволоки. Датчики покрыты различными химическими лигандами, которые реагируют на присутствие специфических ЛОС, что позволяет системе обнаруживать и измерять ЛОС в газах, выделяемых листьями растения.
Исследователи протестировали прототип устройства на растениях томатов. Прототип был создан для наблюдения за двумя типами стресса: физическим повреждением растения и заражением P. infestans, патогеном, вызывающим фитофтороз томатов. Система обнаруживала изменения ЛОС, связанные с физическим повреждением, в течение одного — трех часов, в зависимости от того, насколько близко повреждение находилось к месту заплаты.
Обнаружение присутствия P. infestans заняло больше времени: три — четыре дня. Но датчики в настоящий момент могут обнаружить 13 различных ЛОС.
“Также важно отметить, что материалы довольно дешевы, – делится Чжу, один из исследователей. – Если бы производство было расширено, думаем, что эта технология была бы доступной. Мы пытаемся разработать практическое решение реальной проблемы, и знаем, что стоимость является важным фактором”.
В настоящее время исследователи работают над разработкой патча следующего поколения, который может отслеживать температуру, влажность и другие переменные окружающей среды. И хотя прототипы работали на батарейках и хранили данные на месте, исследователи планируют, что будущие версии будут работать на солнечных батареях и будут способны к беспроводной передаче данных.
